Nadzemska zemljiščna žica ali zemljiščna žica

Definicija površinske zemljske žice (zemljska žica)

Površinska zemljska žica, tudi znan kot zemljska žica, je ključni sestavnik sistemov za zaščito pred negativnimi vplivi naraščanj. Sestavlja jo ena ali več vodil, nameščenih nad prenosno linijo, ki se tečejo od ene nosilne konstrukcije do druge. Te žice so skrupulozno zazemljene na redkih intervalih duž njihove dolžine.

Primarna funkcija zemljske žice je preprečevanje neposrednih udarov bleska, ki bi sicer ciljali fázne vodile prenosne linije. Z varnim odvajanjem toka bleska v zemljo zaščiti pomembna električna vodila pred možnimi poškodovanji, s tem zagotavlja neprekinjeno delovanje sistema prenosa električne energije. Pomembno je opozoriti, da čeprav je zelo učinkovita proti udarom bleska, zemljska žica nima vpliva na zmanjševanje preklopnih valov, ki so posledica različnih električnih pojavov znotraj elektroenergetskega sistema.

Ko pride do udara bleska na sredini zemljske žice, se ustvarijo električni valovi in širijo v nasprotnih smerih duž linije. Ti valovi končno dosežejo sosednje prenosne stolpe, ki so oblikovani tako, da varno usmerijo električno energijo v zemljo. Učinkovitost zemljske žice pa je odvisna od ključnega dejavnika: upornosti med podnožjem stolpa in zemljo mora biti zadostno nizka. Visoka vrednost upornosti lahko onemogoči učinkovito disipacijo toka bleska, kar zmanjša sposobnost zemljske žice, da zaščiti prenosno linijo, in lahko vodi do električnih valov in poškodovanja opreme.

Če upornost med podnožjem stolpa in zemljo ni nizka, in zemljska žica ali stolp prideta v stik z udarem bleska, bo blesk inducirao zelo visok potencial. Ta visok potencial lahko povzroči premik strmi izmed stolpa na eno ali več faznih vodil. Tak pojav se imenuje obratni premik strmi.

Obratni premik strmi nastane posebej, ko produkt tokov stolpa in impedanc stolpa preseže ravni izolacije prenosne linije. Za zmanjšanje tega tveganja je učinkovit pristop zmanjševanje upornosti podnožja stolpa. V območjih z visoko upornostjo tal se pogosto uporabljajo vtisane palice in protivuteži.

Protivutež je vodilo, zakopano v tla, običajno izdelano iz galvaniziranega jekla. Za površinsko napajalno točko deluje protivutež kot specializirana zemljska točka. Njegova vloga je zmanjšati valovno impedanco zemljske povezave in izboljšati kopliranje med zemljsko žico in vodilom, s tem izboljša splošno učinkovitost zaščite pred bleskom sistema.

V prenosnih linijah se uporablja dva glavna tipa protivuteži: vzporedna protivutež in radialna protivutež.

Vzporedna protivutež

Vzporedna protivutež sestavlja eno ali več vodil, zakopanih pod tla duž cele dolžine prenosne linije. Ti protivutežni vodili so povezani z površinskim zemljskim vodilom pri vsakem stolpu in stolpičku. Ta konfiguracija pomaga enakomerno distribuirati električni tok med udarom bleska, zmanjšuje potencial za nastanek visokih napetosti in minimizira verjetnost obratnega premika strmi.

Radialna protivutež

Radialna protivutež se loči s serijo vodil, ki se raztegajo od podnožja nog stolpa v radialnem vzorecu. Specifično število in dolžina teh vodil sta natančno določena glede na dva ključna dejavnika: geografsko lokacijo stolpa in prevladujoče talne pogoje. Ti dejavniki igrajo pomembno vlogo pri optimizaciji učinkovitosti protivuteži pri zmanjševanju upornosti podnožja stolpa in izboljšanju splošne zaščite pred bleskom prenosne linije.

Zaščitni kot ali zaščitni kot

Zaščitni kot ali zaščitni kot je definiran kot merjenje kota med vertikalnim poravnanim zemljskim vodilom in fázno vodilo, ki potrebuje zaščito. Konvencionalno se ta kot meri kot kot, ki ga tvori vertikalna črta, ki gre skozi zemljsko žico, in črta, ki povezuje zemljsko žico z najbolj oddaljeno fázno vodilo. Ta kot služi kot ključni parameter v oblikovanju in oceni sistemov za zaščito pred bleskom površinskih prenosnih linij, saj neposredno vpliva na sposobnost zemljske žice, da prepreči udare bleska in zaščiti fázne vodile pred možnimi poškodovanji.

Optimizacija zaščitne konfiguracije in zemljske žice

Za optimalno zaščito pred udari bleska v površinskih prenosnih linijah je ključno zmanjšati zaščitni kot. Koti, ki segajo med 20° in 30°, so smatrani za zelo učinkovite in varne za zadostno zaščito fáznih vodil. Inženirji običajno izogibajo postavljanju zaščitnega kota preko 40°, saj to znatno zmanjša učinkovitost zaščite in poveča tveganje neposrednega udara bleska na vodila.

V sodobnih sisteh visokih napetosti, ki pogosto vključujejo vodila s širšim razmikom, je postala norma dvožična konfiguracija zemljske žice. Ta konfiguracija ponuja boljšo zaščito v primerjavi z tradicionalnimi enožičnimi sistemi. Uporaba dveh zemljskih žic ne le izboljša skupno pokritost in zmogljivost za preprečevanje udarjev bleska, ampak prinaša tudi več električnih prednosti. Na primer, valovna impedanca dvožičnega zemljskega sistema je nižja, kar omogoča učinkovitejše disipacijo električnih valov, ki so povzročeni bleskom. Poleg tega prisotnost dveh žic poveča koplirni učinek med zemljskimi žicami in fázne vodile. Ta izboljšan koplirni učinek pomaga bolje uravnotežiti električne naboe, dodatno zmanjša verjetnost prekomernih napetosti in izboljša splošno zanesljivost in odpornost infrastrukture za prenos visokih napetosti.