Грозовой всплеск: краткое объяснение
МолнияПроще говоря, это мгновенное воздействие на электрооборудование, вызванное интенсивным напряжением и током, возникающими во время грозового разряда. Его основной характеристикой является «мгновенный выброс энергии», аналогичный внезапному разрыву водопроводной трубы высокого-напора, когда сила удара повреждает трубопровод. Аналогичным образом, грозовой перенапряжение угрожает безопасности электрооборудования высокого-напряжения, являясь одной из наиболее распространенных стихийных бедствий в электрическом поле высокого-напряжения.
По сути, молния представляет собой нейтрализацию электрических зарядов между облаками или между облаками и землей. Трение внутри слоев облаков накапливает значительные положительные и отрицательные заряды. Когда разница зарядов достигает критического порога, он прорывается сквозь воздух, образуя разрядный канал, мгновенно высвобождая огромную энергию и создавая грозовой всплеск. Его основные характеристики двояки: во-первых, чрезвычайно высокое напряжение (достигающее миллионов или даже десятков миллионов вольт); во-вторых, чрезвычайно короткая продолжительность (процесс всплеска длится всего от нескольких микросекунд до десятков микросекунд, что эквивалентно одной десяти-тысячной доли секунды). Этот «короткий, высокоэнергетический» всплеск является ключевым фактором, вызывающим повреждение оборудования. Грозовой всплеск=мгновенное высокое напряжение + мгновенный большой ток. Он проникает в электрооборудование через такие пути, как проводники и корпуса оборудования, нарушая изоляционные конструкции и потенциально выводя оборудование из строя или вызывая аварии.
II. Основные сценарии применения
Воздействие грозовых перенапряжений преимущественно концентрируется на открытом воздухе и в электрических средах высокого-напряжения. Учитывая потенциальный контакт с таким оборудованием, как КРУЭ и трансформаторы, эти сценарии делятся на четыре различных типа:
1. Наружные линии электропередачи высокого-напряжения. Это наиболее распространенный сценарий ударов молнии. Когда молния ударяет в линию, импульсное напряжение быстро распространяется вдоль проводника, напрямую проникая в подстанции и угрожая основному оборудованию, такому как КРУЭ, трансформаторы и автоматические выключатели. Незначительные происшествия могут привести к отключению оборудования, а серьезные случаи могут привести к разрушению изоляции.
2. Наружные территории подстанций. Шины, ограничители перенапряжения и другое оборудование, установленное снаружи внутри подстанций, если они недостаточно защищены, могут выдерживать прямые удары молнии или наведенные перенапряжения. Это может привести к повреждению внутренних компонентов, нарушению работы всей подстанции и потенциально вызвать региональные отключения электроэнергии.
3. Распределительные помещения и цепи низкого-напряжения. Грозовые разряды могут проникнуть в цепи низкого-напряжения посредством «индукции». Например, при повреждении наружных линий перенапряжения могут проникнуть по кабелям в распределительные помещения, повредив распределительные устройства, автоматические выключатели и даже повлияв на электрооборудование внутри помещений. Этот сценарий часто упускают из виду, однако он несет в себе значительный риск.
4. Заводские испытания высоковольтного-оборудования. Это представляет собой упреждающий подход к смягчению последствий грозовых перенапряжений. Отраслевые стандарты требуют, чтобы трансформаторы, КРУЭ (распределительные устройства с элегазовой изоляцией) и другое высоковольтное оборудование подвергались «испытаниям грозовым импульсом» перед отправкой с завода. Эти испытания имитируют реальные условия грозового перенапряжения, чтобы проверить, соответствуют ли характеристики изоляции оборудования спецификациям, тем самым предотвращая ввод в эксплуатацию не-оборудования, соответствующего требованиям.
III.Основные практические моменты
1. Детальная защита от грозовых перенапряжений для оборудования КРУЭ. Несмотря на то, что оборудование КРУЭ имеет герметичную конструкцию с отличными изоляционными свойствами, грозовые перенапряжения все равно могут проникать через порты входящих линий или корпус. Защита жил основана на «закрытом экранировании в сочетании с точным отводом тока». Во-первых, на входе КРУЭ-в вводах необходимо установить ограничители перенапряжения на основе оксида цинка (наиболее подходящие для применений с высоким-напряжением). Их заземляющие проводники должны быть надежно соединены как с корпусом КРУЭ, так и с основной заземляющей сетью подстанции, обеспечивая быстрое отведение грозовых токов под землю и предотвращение пробоя изоляции вводов. Во-вторых, шкаф КРУЭ требует комплексного уравнивания потенциалов, объединяющего все шкафы и опоры ячеек в сеть заземления. Это предотвращает возникновение разницы потенциалов между корпусами во время ударов молнии, которые могут привести к повреждению внутренних компонентов в результате ответного удара. Наконец, во время периодических проверок сосредоточьтесь на проверке проводящих характеристик ограничителей перенапряжения и давления внутреннего изолирующего газа (SF6) в КРУЭ. Одновременно проверьте заземляющие соединения на предмет ослабления или коррозии, чтобы предотвратить выход из строя путей разряда. Перед отправкой специальные испытания на импульсы молнии должны подтвердить способность изолирующей защиты закрытой конструкции.
2. Сведения о защите трансформатора от грозовых импульсов: Трансформаторы представляют собой основное оборудование энергетических систем и имеют уязвимые изоляционные конструкции. Импульсы молнии легко вызывают пробой изоляции обмоток и повреждение сердечника. Защита подчеркивает подход «многоуровневая защита + скоординированное заземление». Во-первых, на входных клеммах высокого-напряжения необходимо установить разрядники клапанного-типа с электрическим зазором не более 5 метров от трансформатора, чтобы сократить путь распространения грозовой импульсной волны и максимизировать затухание энергии. Ограничители перенапряжения также должны быть установлены на стороне низкого-напряжения, чтобы предотвратить обратное проникновение грозовых волн через цепь низкого-напряжения. Во-вторых, корпус трансформатора, сердечник и нейтральная точка низкого-низкого напряжения должны быть равномерно заземлены, чтобы сформировать полную цепь заземления. Сопротивление заземления должно поддерживаться ниже 4 Ом (более низкие значения необходимы для больших подстанций), чтобы обеспечить быстрый разряд импульсных токов и предотвратить повреждение оборудования из-за повышенного потенциала заземления. В-третьих, при периодических осмотрах, помимо проверки состояния ограничителей перенапряжения, необходимо проверять сопротивление изоляции и коэффициент диэлектрических потерь обмоток трансформатора. Частоту проверок следует увеличить перед сезоном гроз. Одновременно следует использовать внешние меры молниезащиты, такие как громоотводы, для предотвращения прямых ударов по корпусу трансформатора, тем самым усиливая внешнюю защиту.
