Zibens uzliesmojums: īss skaidrojums
Zibens pārspriegums, vienkārši sakot, attiecas uz momentānu ietekmi uz elektroiekārtām, ko izraisa intensīvs spriegums un strāva, kas rodas zibens izlādes laikā. Tā galvenā īpašība ir “momentāns enerģijas uzliesmojums”, kas līdzinās pēkšņam augstspiediena ūdensvada plīsumam, kur trieciena spēks sabojā cauruļvadu. Tāpat zibens pārspriegums apdraud augstsprieguma-elektrisko iekārtu drošību, kas ir viens no visizplatītākajiem dabas apdraudējumiem augstsprieguma elektriskajā laukā.
Zibens būtībā atspoguļo elektrisko lādiņu neitralizāciju starp mākoņiem vai starp mākoņiem un zemi. Berze mākoņu slāņos uzkrāj ievērojamus pozitīvus un negatīvus lādiņus. Kad lādiņa diferenciālis sasniedz kritisko slieksni, tas izlaužas cauri gaisam, veidojot izlādes kanālu, acumirklī atbrīvojot milzīgu enerģiju un radot zibens pārspriegumu. Tās galvenie raksturlielumi ir divējādi: pirmkārt, ārkārtīgi augsts spriegums (sasniedzot miljoniem vai pat desmitiem miljonu voltu); otrkārt, ārkārtīgi īss ilgums (pārsprieguma process ilgst tikai no dažām mikrosekundēm līdz desmitiem mikrosekunžu, kas atbilst vienai sekundes desmit{3}tūkstošdaļai). Šis “īstermiņa, lielas enerģijas” pārspriegums ir galvenais faktors, kas izraisa iekārtas bojājumus. Zibens pārspriegums=momentānais augstspriegums + momentāna augsta strāva. Tas iekļūst elektroiekārtās pa ceļiem, piemēram, vadītājiem un iekārtu korpusiem, apdraudot izolācijas konstrukcijas un potenciāli padarot iekārtas nelietojamas vai izraisot negadījumus.
II. Primārās lietojumprogrammas scenāriji
Zibens pārspriegumu ietekme galvenokārt ir vērsta uz āra un augstsprieguma{0}}elektrisko vidi. Ņemot vērā iespējamo saskari ar tādām iekārtām kā ĢIS un transformatoriem, šie scenāriji tiek iedalīti četros atsevišķos veidos:
1. Āra augstsprieguma{1}}pārvades līnijas: šis ir visizplatītākais zibens spēriena scenārijs. Kad zibens iespērs līnijā, pārsprieguma spriegums strauji izplatās pa vadītāju, tieši iebrūkot apakšstacijās un apdraudot galvenās iekārtas, piemēram, GIS, transformatorus un slēdžus. Nelieli negadījumi var izraisīt iekārtas paklupšanu, savukārt smagos gadījumos izolācija var sabojāties.
2. Āra apakšstaciju zonas: Kopnes, pārsprieguma novadītāji un cits aprīkojums, kas uzstādīts apakšstacijās ārpus telpām, ja nav pietiekami aizsargāts, var izturēt tiešus zibens spērienus vai izraisītus pārsprieguma spriegumus. Tas var sabojāt iekšējos komponentus, traucējot visas apakšstacijas darbību un potenciāli izraisot reģionālus elektroenerģijas padeves pārtraukumus.
3. Sadales telpas un zemsprieguma ķēdes: zibens pārspriegums var iefiltrēties zemsprieguma ķēdēs, izmantojot "indukciju". Piemēram, ja tiek pārrautas āra līnijas, sadales telpās pa kabeļiem var tikt izraisīts pārsprieguma spriegums, kas var sabojāt sadales iekārtas, slēdžus un pat ietekmēt iekštelpu elektroiekārtas. Šis scenārijs bieži tiek ignorēts, taču tas rada ievērojamu risku.
4. Augstsprieguma{1}}iekārtu rūpnīcas pārbaude: šī ir proaktīva pieeja zibens pārsprieguma mazināšanai. Nozares standarti nosaka, ka transformatoriem, GIS (Gas Insulated Switchear) un citām augstsprieguma{3}}iekārtām pirms rūpnīcas izvešanas jāveic zibens impulsu pārbaudes. Šie testi simulē reālus zibens pārsprieguma apstākļus, lai pārbaudītu, vai aprīkojuma izolācijas veiktspēja atbilst specifikācijām, tādējādi neļaujot -saderīgam aprīkojumam nodot ekspluatācijā.
III. Galvenie praktiskie punkti
1. Detalizēta aizsardzība pret zibens pārspriegumu ĢIS iekārtām: lai gan ĢIS aprīkojumam ir noslēgta konstrukcija ar izcilām izolācijas īpašībām, zibens pārspriegums joprojām var iekļūt caur ienākošo līniju portiem vai korpusu. Kodola aizsardzība koncentrējas uz "slēgtu ekranējumu apvienojumā ar precīzu strāvas novirzīšanu". Pirmkārt, cinka oksīda pārsprieguma novadītāji (vispiemērotākie augstsprieguma{3}}lietotājiem) ir jāuzstāda pie GIS padeves-buksēs. To zemējuma vadītājiem jābūt droši savienotiem gan ar ĢIS korpusu, gan apakšstacijas galveno zemējuma tīklu, nodrošinot, ka zibens pārsprieguma strāvas tiek ātri novirzītas pa zemi, lai novērstu bukses izolācijas bojājumus. Otrkārt, GIS korpusam ir nepieciešama visaptveroša potenciālu izlīdzināšana, integrējot visus nodalījumus un balstus zemējuma tīklā. Tas novērš iespējamās atšķirības starp korpusiem zibens spēriena laikā, kas var izraisīt prettriecienu bojājumus iekšējiem komponentiem. Visbeidzot, periodisko pārbaužu laikā koncentrējieties uz pārsprieguma ierobežotāju vadītspējas un iekšējās izolācijas gāzes (SF6) spiediena pārbaudi ĢIS. Vienlaikus pārbaudiet, vai zemējuma savienojumi nav atslābuši vai nav korozijas, lai novērstu izlādes ceļu bojājumus. Pirms nosūtīšanas īpašiem zibens impulsu testiem ir jāapstiprina slēgtās konstrukcijas izolācijas aizsardzības spēja.
2. Sīkāka informācija par transformatora zibens impulsu aizsardzību. Transformatori ir galvenais aprīkojums energosistēmās, un tiem ir neaizsargātas izolācijas struktūras. Zibens impulsi viegli izraisa tinumu izolācijas bojājumus un serdes bojājumus. Aizsardzībā ir uzsvērta pieeja “pakāpju aizsardzība + koordinēta zemēšana”. Pirmkārt, augstsprieguma ieejas spailēs ir jāuzstāda vārsta -tipa pārsprieguma novadītāji ar elektrisko attālumu ne vairāk kā 5 metrus no transformatora, lai saīsinātu zibens impulsa viļņa izplatīšanās ceļu un palielinātu enerģijas vājināšanos. Pārsprieguma novadītāji ir jāaprīko arī zemsprieguma pusē, lai novērstu zibens viļņu pretēju iekļūšanu zemsprieguma ķēdē. Otrkārt, transformatora korpusam, serdenim un zemsprieguma neitrālajam punktam jābūt vienmērīgi iezemētiem, lai izveidotu pilnīgu zemējuma ķēdi. Zemējuma pretestība jāuztur zem 4Ω (lielām apakšstacijām nepieciešamas mazākas vērtības), lai nodrošinātu ātru pārsprieguma strāvu izlādi un novērstu iekārtu bojājumus paaugstināta zemējuma potenciāla dēļ. Treškārt, periodisko pārbaužu laikā papildus pārsprieguma novadītāju stāvokļa pārbaudei ir jāpārbauda transformatora tinumu izolācijas pretestība un dielektrisko zudumu koeficients. Pārbaužu biežums jāpalielina pirms pērkona negaisa sezonas. Vienlaikus ir jāizmanto ārējie zibensaizsardzības pasākumi, piemēram, zibensnovedēji, lai novērstu tiešus triecienus transformatora korpusam, tādējādi nostiprinot ārējo aizsardzību.
