Повітряний заземлювальний дрот або дрот заземлення

Визначення надземного заземлювального проводу (заземлювального проводу)

Надземний заземлювальний провід, також відомий як заземлювальний провід, є важливим компонентом систем захисту від блискавок. Він складається з одного або кількох провідників, які встановлюються над лінією передачі, простягаючись від однієї опори до іншої. Ці дроти уважно заземлюються через регулярні інтервали вздовж їхньої довжини.

Основна функція заземлювального проводу полягає у перехопленні прямих ударів блискавок, які інакше би спрямовувалися на фазові провідники лінії передачі. Відводячи струм від блискавки безпечно в грунт, він захищає важливі електричні провідники від можливих пошкоджень, забезпечуючи неперервну роботу системи передачі електроенергії. Варто звернути увагу, що хоча заземлювальний провід є надзвичайно ефективним проти блискавок, він не має впливу на зменшення комутаційних напруг, які викликані різними електричними явищами в енергетичній системі.

При ударі блискавки посередині заземлювального проводу генеруються електричні хвилі, які поширюються в протилежних напрямках вздовж лінії. Ці хвилі врешті-решт досягають сусідніх веж передачі, які призначені для безпечного каналізації електричної енергії в грунт. Проте ефективність заземлювального проводу залежить від ключового фактора: опір між підставою вежі та грунтом повинен бути достатньо низьким. Високе значення опору може завадити ефективному розсіянню струму від блискавки, знижуючи здатність заземлювального проводу захищати лінію передачі, що може призвести до електричних напруг і пошкодження обладнання.

Якщо опір між підставою вежі та грунтом не низький, і заземлювальний провід або вежа отримують удар блискавки, це спричинить надзвичайно високий потенціал. Цей високий потенціал може спричинити пробій від вежі до одного або декількох фазових провідників. Таке явище відоме як зворотній пробій.

Зворотній пробій відбувається, коли добуток струму вежі та імпедансу вежі перевищує рівні ізоляції лінії передачі. Для зменшення цього ризику одним з ефективних підходів є зменшення опору підстави вежі. У районах з високою резистивністю грунту часто використовуються загнані стержні та контрпоїзи.

Контрпоїз — це провід, закопаний у грунт, зазвичай зроблений з гальванізованої сталі. Для надземного терміналу контрпоїз виконує роль спеціалізованого заземлювального терміналу. Його роль полягає в зменшенні імпедансу заземлення та підвищенні зв'язку між заземлювальним проводом та провідником, що покращує загальну ефективність захисту від блискавок системи.

У лініях передачі використовуються два основні типи контрпоїзів: паралельний контрпоїз та радіальний контрпоїз.

Паралельний контрпоїз

Паралельний контрпоїз складається з одного або кількох провідників, закопаних у грунт вздовж всієї довжини лінії передачі. Ці контрпоїзний лінії підʼєднуються до надземного заземлювального проводу на кожній вежі та стовпі. Ця конфігурація допомагає рівномірно розподілити електричний струм під час удару блискавки, зменшуючи потенціал для появи високих напруг і знижуючи ймовірність зворотного пробію.

Радіальний контрпоїз

Радіальний контрпоїз характеризується набором дротів, що простягаються в радіальному порядку від основи ног вежі. Кількість та довжина цих дротів визначаються на основі двох ключових факторів: географічне розташування вежі та преобладаючі умови грунту. Ці змінні відіграють значну роль в оптимізації ефективності контрпоїзу, зменшуючи опір підстави вежі та підвищуючи загальний захист від блискавок лінії передачі.

Екрануючий або захисний кут

Екрануючий або захисний кут визначається як кутове вимірювання між вертикальним розташуванням заземлювального проводу та фазовим провідником, який потребує захисту. Зазвичай, цей кут вимірюється як кут, утворений між вертикальною лінією, що проходить через заземлювальний провід, та лінією, що зʼєднує заземлювальний провід з найбільш віддаленим фазовим провідником. Цей кут служить ключовим параметром при проектуванні та оцінці систем захисту надземних ліній передачі від блискавок, оскільки він прямо впливає на здатність заземлювального проводу перехоплювати удары блискавок та захищати фазові провідники від можливих пошкоджень.

Оптимізація екранування та конфігурацій заземлювальних проводів

Для оптимального екранування від ударів блискавок у надземних лініях передачі критично важливо зменшити захисний кут. Кути в діапазоні від 20° до 30° вважаються надзвичайно ефективними та безпечними для надання достатнього захисту фазовим провідникам. Інженери зазвичай уникують встановлення захисного кута понад 40°, оскільки це значно знижує ефективність екранування та збільшує ризик прямого удару блискавки по провідникам.

У сучасних високонапіжних енергетичних системах, які часто мають широкий інтервал між провідниками, стало нормою використовувати двопровідну систему заземлення. Ця конфігурація надає кращий захист порівняно з традиційними одно провідними системами. Використання двох заземлювальних провідників не лише підвищує загальне покриття та здатність перехоплення блискавок, але також приносить кілька електричних переваг. Наприклад, імпеданс двопровідної системи нижчий, що дозволяє більш ефективно розсіяти електричні хвилі, викликані блискавками. Крім того, наявність двох провідників збільшує зв'язок між заземлювальними провідниками та фазовими провідниками. Цей підвищений зв'язок допомагає краще балансувати електричні заряди, що додатково зменшує ймовірність наднапруг та підвищує загальну надійність та стійкість інфраструктури високонапіжних ліній передачі.