Överhängande jordledare eller jordningsledare

Definition av Överjordisk Jordledning (Markledning)

En överjordisk jordledning, även känd som markledning, är en viktig komponent i blixskyddssystem. Den består av en eller flera ledare som installeras ovanför förmedlingslinjen, sträckande sig från ett stödstruktur till en annan. Dessa ledningar är noggrant jordade med regelbundna mellanrum längs hela deras längd.

Den primära funktionen hos jordledningen är att avvärja direkt blixtnedslag som annars skulle rikta sig mot fasledarna i förmedlingslinjen. Genom att leda bort blixtningsströmmen säkert in i marken skyddar den de viktiga elektriska ledarna från potentiell skada, vilket garanterar oavbruten drift av elöverföringssystemet. Det är viktigt att notera att medan jordledningen är mycket effektiv mot blixt, har den ingen inverkan på att minska växlingsöverstudier, som orsakas av olika elektriska fenomen inom elkraftsystemet.

När ett blixtnedslag inträffar mitt i en jordledning genereras elektriska vågor som sprider sig i motsatta riktningar längs linjen. Dessa vågor når till slut de intilliggande förmedlingsstolparna, som är utformade för att säkert kanaliera den elektriska energin ned i marken. Men effektiviteten hos jordledningen hänger dock på en nyckelfaktor: resistansen mellan stolpen och marken måste hållas tillräckligt låg. En hög resistans kan hindra den effektiva upplösningen av blixtningsströmmen, vilket minskar jordledningens förmåga att skydda förmedlingslinjen och kan leda till elektriska överstudier och utrustningsskador.

Om resistansen mellan stolpen och marken inte är låg, och jordledningen eller stolpen träffas av blixten, kommer blixten att inducera ett extremt högt potential. Detta höga potential kan orsaka en överslag från stolpen till en eller flera fasledare. Sådana fenomen kallas backflashover.

Backflashover inträffar specifikt när produkten av stolpens ström och stolpens impedans överstiger isoleringsnivåerna för förmedlingslinjen. För att minska denna risk är ett effektivt sätt att reducera stolpfotens resistans. I områden med hög jordresistans används ofta drivna stänger och motpoiser.

En motpois är en ledare begravd i marken, vanligtvis gjord av galvaniserad stål. För en överjordisk terminal fungerar motpoisen som en specialiserad jordterminal. Dess roll är att minska surgetimpedansen för jordanslutningen och förbättra kopplingen mellan jordledningen och ledaren, vilket förbättrar det totala blixtskyddets prestanda i systemet.

I förmedlingslinjer används två huvudtyper av motpoiser: parallell motpois och radiell motpois.

Parallell Motpois

Parallell motpois består av en eller flera ledare lagda under marken längs hela förmedlingslinjen. Dessa motpois-ledningar är anslutna till den överjordiska jordledningen vid varje stolpe och pelare. Denna konfiguration hjälper till att jämnt fördela den elektriska strömmen under ett blixtnedslag, vilket minskar risken för högspänningsuppbyggning och minimerar sannolikheten för backflashover.

Radiell Motpois

Radiell motpois kännetecknas av en serie trådar som sträcker sig utåt i en radiell mönster från basen av stolpens ben. Den specifika mängden och längden på dessa trådar fastställs noggrant baserat på två kritiska faktorer: stolpens geografiska läge och rådande jordförhållanden. Dessa variabler spelar en betydande roll för att optimera motpoisens effektivitet i att minska stolpfotens resistans och förbättra det totala blixtskyddet för förmedlingslinjen.

Skyddsvinkel

Skyddsvinkeln definieras som den vinkelmätning mellan den vertikala justeringen av jordledningen och fasledaren som behöver skydd. Konventionellt mäts denna vinkel som vinkeln som bildas mellan den vertikala linjen genom jordledningen och linjen som ansluter jordledningen till den yttre fasledaren. Denna vinkel tjänar som en viktig parameter i design och bedömning av blixtskyddssystem för överjordiska förmedlingslinjer, eftersom den direkt påverkar jordledningens förmåga att avvärja blixtnedslag och skydda fasledarna från potentiell skada.

Optimering av Skydd och Jordledningskonfigurationer

För optimalt skydd mot blixtnedslag i överjordiska förmedlingslinjer är det avgörande att minimera skyddsvinkeln. Vinklar mellan 20° och 30° anses vara mycket effektiva och säkra för att ge tillräckligt skydd för fasledarna. Ingenjörer undviker generellt att sätta skyddsvinkeln över 40°, eftersom detta signifikant minskar skyddeffekten och ökar risken för direkta blixtnedslag på ledarna.

I moderna högspänningselkraftssystem, som ofta har ledare med större avstånd, har en två-tråds jordledningsuppsättning blivit norm. Denna konfiguration erbjuder bättre skydd än traditionella enskilda trådssystem. Användningen av två jordledningar ökar inte bara det totala skyddet och avfångningsförmågan mot blixtnedslag, utan ger också flera elektriska fördelar. Till exempel är surgetimpedansen för ett två-tråds jordsystem lägre, vilket tillåter mer effektiv upplösning av blixtningsinducerade elektriska överstudier. Dessutom ökar närvaron av två trådar kopplingseffekten mellan jordledningarna och fasledarna. Denna förbättrade koppling hjälper till att bättre balansera elektriska laddningar, vilket ytterligare minskar risken för överspänningar och förbättrar det totala tillförlitlighets- och motståndskraften i högspänningsöverföringsinfrastrukturen.