29 Linijų žaibosauga
Žaibas dažniausiai trenkia į gerai įžemintą aukštą objektą, nors tai nėra taisyklė. Todėl virš objekto, kuris turi būti apsaugotas, kad nepataikytų tiesioginis žaibas, reikia ištiesti įžemintus trosus. Jie privalo priimti žaibo srovę ir ją nukreipti žemėn. Tai atlieka oro linijų apsauginiai trosai ir pastatų žaibosargiai. Ir vienu, ir kitu atveju atsiranda apsaugotoji zona, kurioje turėtų tilpti saugomas objektas.
Virš aukštosios įtampos linijos darbinių laidų ištiesiami apsauginiai trosai, kurie įžeminami prie kiekvienos atramos. Šie trosai privalo apsaugoti linijos laidus nuo žaibo smūgių. Apsaugotosios zonos išilgai apsauginio troso pjūvis primena lygiašonį trikampį, kurio viršutiniame kampe yra trosas. 110 kV linijų konstrukcija turi būti apgalvota taip, kad linijos laidai atsidurtų apsaugotojoje zonoje AZ-2. Aukštesniosios Įtampos linijos (> 220 kV) privalo turėti didesnę apsaugos garantiją;
linijos laidai turi būti apsaugotojoje zonoje AZ-1. Tai brangiau kainuoja, nes yra butini aukštesnės atramos ir du apsauginiai trosai.
[pic]
Apsauginiai trosai nenaudojami vidutiniosios įtampos linijose, nes, trenkus į juos žaibui, įtampos kritimas jo įžeminimo elektrinėje varžoje sukeltų atvirkštinius išlydžius izoliatoriuose. Nors žaibas ir nepataikė į darbinį laidą, bet po akimirkos dėl jo įvyksta linijos laidų kontaktas su žeme.
Paprasčiausia apsaugos priemonė — atvirieji kibirkštiniai iškrovikliai, sumontuoti kartu su aukštosios įtampos izoliatoriais. Du elektrodai —
sudarantys oro tarpą pramušimo įtampai, mažesnei už apsauginės izoliacijos elektrinį atsparumą, — yra įrengti taip, kad lankinė iškrova butų nukreipta nuo izoliatoriaus paviršiaus . Prieš tai, kol kylantis viršįtampis pasieks pavojingą izoliacijai lygį, turi įvykti iškrova kibirkštiniame iškroviklyje. Todėl tarp elektrodų turi būti atitinkamas atstumas, pavyzdžiui, 15 kV įrenginiuose atstumas yra nuo 90 mm (transformatoriaus įvadiniai izoliatoriai) iki 130 mm (linijų izoliatoriai). Dingus viršįtampiui,atvirojo iškroviklio lankas gali ir toliau degti, veikiamas darbinės įtampos; atvirasis iškroviklis jo užgesinti negali. Tęsiasi įžemėjimo kontaktas, kurį išjungia artimiausias jungiklis.
Tiekimas pertraukiamas, nebent sėkmingai suveiks automatinio pa-
kartotinio jungimo įrenginys.
Efektyvesnė apsaugos priemonė — viršįtampių ribotuvai, kurie, dingus viršįtampiui, nutraukia srovės tekėjimų įžemintame kontūre. Tai prietaisai, kurių elektrinė varža stipriai mažėja kylant įtampai. Esant normalioms darbo sąlygoms, srovė neturi tekėti ribotuvu, jo elektrinė varža turi būti didžiausia darbinės įtampos metu. Kai viršįtampis didėja, elektrinė varža mažėja ir ribotuvas turi veikti taip, kad:
— pereitų į laidumo būklę prieš tai, kol viršįtampis pasieks saugomam prietaisui pavojingą dydį;
— |tampa jame (įtampa sumažinta) nekristų daugiau nei leistina saugomame prietaise;
— sugertų superaukštosios įtampos į aplinką išskaidomą elektros energiją, keisdamas ją šilumine.
Vidutiniosios įtampos lauko įrenginiuose įrengiami paprasti ir pigūs vamzdiniai viršįtampių ribotuvai. Vamzdyje 7, pagamintame iš dujas generuojančios medžiagos, veikiant lankui, yra kibirkštinis iškroviklis.
Viršįtampis pramuša tarpą tarp jo elektrodų 2 bei 3 ir užsidega lankas.
Vamzdžio sienelės tuomet išskiria didelį kiekį dujų, padedančių jį užgesinti. Siaurame vamzdyje kyla slėgis ir įkaitusios dujos per apatinę angą yra išpučiamos, panašiai kaip ir dujas generuojančiame saugiklyje.
Izoliaciją nuo darbinės įtampos sąlygoja išorinis kibirkštinis tarpas (25
mm pastočių ribotuvuose 15 kV). Stogelis 5 apsaugo nuo lietaus viršutinę vamzdžio dalį ir elektrodų įvedimo vietą.
Kibirkštinių ventilinių viršįtampių ribotuvų sandariame korpuse yra kibirkštinis tarpas bei karborundinis varistorius (iš silicio karbido SiC).
Kylantis atmosferinis viršįtampis (apie 1 µs) uždega elektros lanką ir žaibo srovė varistoriumi SiC nuteka į žemę. Viršįtampio veikiamas varistorius turi mažą elektrinę varžą ir todėl žaibo srovė sukelia nedidelį įtampos kritimą. Tai svarbu, nes šis įtampos kritimas ribotuve daro įtaką saugomam objektui. Žaibo viršįtampis trunka labai trumpai, o darbinės įtampos veikiamu ribotuvu teka nedidelė srovė.
Ji nėra didelė, nes, dingus viršįtampiui, varistoriaus SiC elektrinė varža kelis kartus padidėja. Ribotuvas nutraukia srovę 1, veikdamas kaip gesinimo kamera su dejonizuojančiomis plokštelėmis. Parinkus iškroviklio oro tarpelio dydį ir karborundinių diskų skaičių, gaunami pageidaujamos įtampos ribotuvai. Jų aukštis siekia nuo keliolikos centimetrų (žemoji įtampa) iki poros metrų (400 kV).
Ir vamzdiniai, ir ventiliniai ribotuvai turi kibirkštinį iškroviklį.
Atsiradus viršįlampiui, ventilinio ribotuvo poveikis yra kiek pavėlintas —
jis ima veikti tik užsidegus lankui atvirajame iškroviklyje, o tai užima šiek tiek laiko. Todėl sukurtas nekibirkštinis momentinio veikimo ribotuvas. Būtinas varistorius, kurio varža labai priklauso nuo įtampos, kad, sumažėjus įtampai iki darbinės, nutrauktų grandinę, t. y. turėtų be galo didelę elektrinę varžą. Tai padaryti gali oksidiniai varistoriai, cinko oksido ZnO diskai su kitų metalų oksidų priemaišomis.
Viršįtampių ribotuvai instaliuojami kiek galima arčiau saugomų įrenginių, o jų įžeminimo laidas trumpiausiu keliu sujungiamas su įrenginių korpusu.
Viršįtampių ribotuvai žemosios įtampos oriniame tinkle įrengiami:
a) tiekimo pastotėje;
b) linijų trasose kas 0,5 km atstumu ir linijų galuose;
c) prie viršįtampiams jautrių imtuvų (degiųjų ir sprogstamųjų medžiagų sandėliai, pastatai su kompiuteriniu tinklu, ligoninės, mokyklos, bažnyčios, pramogų salės);
d) abiejuose kabelio, įjungto į orinę liniją, galuose.
Apsauginių trosų apsaugotosios zonos
AZ-1 — apsaugotoji zona, kad į ją trenks žaibas, beveik neįtikima;
AZ-2 — apsaugotoji zona, kad į ją trenks žaibas, mažai įtikima
Išlydis, sukeltas viršįtampio: a) izoliatoriuje be atvirojo iškroviklio;
b) izoliatoriuje su atviruoju iškrovikliu
Atvirkštiniai išlydžiai izoliatoriuose, žaibui trenkus į atramą i — žaibo srovė, RE — atramos įžeminimo aktyvioji varža, UE — įtampa tarp atramos ir žemės
Viršįtampių ribotuvų prijungimo prie žemosios įtampos tinklo su įžeminta neutrale schema.
Vamzdinis viršįtampių ribotuvas 15 kV įtampai
1 — dujas generuojančios medžiagos vamzdis, 2 ir 3 — vidinio iškroviklio elektrodai, 4 — išorinis iškroviklio elektrodas, 5 — stogelis nuo lietaus
Viršįtampių ribotuvo prijungimo schema
1 — išorinis atvirasis iškroviklis (15 kV viršįtampių ribotuvo išmetimo zonos dydžiai metrais)
Kibirkštinio ventlinio viršįtampių ribotuvo sandara ir prijungimo schema
1 – kibirkštinis iškroviklis, 2 – karborundiniai diskai, 3 – sandarus korpusas