Γιατί οι μονάδες που είναι τοποθετημένες σε στύλο αποτυγχάνουν κατά τη διάρκεια ισχυρών καταιγίδων

Ακούστε την έρευνα deep dive
0:00 0:00
Γιατί οι μονάδες που είναι τοποθετημένες σε στύλο αποτυγχάνουν κατά τη διάρκεια ισχυρών καταιγίδων
IACM-50A Εναέριος διακόπτης αποζεύκτη 12-36kV 1250A - Δίκτυο LBS 2000m NF C 64-140
Εξωτερική LBS

Εισαγωγή

Οι διακόπτες διακοπής φορτίου που είναι τοποθετημένοι σε στύλους σε εναέριες γραμμές διανομής υψηλής τάσης καταλαμβάνουν το πιο εχθρικό ηλεκτρικά περιβάλλον στο δίκτυο διανομής ηλεκτρικής ενέργειας - εκτεθειμένοι σε άμεσες κεραυνούς, σε μετακινούμενες κυματικές υπερτάσεις από κοντινά πλήγματα, σε απότομες παλμικές τάσεις από αναλαμπές γραμμής και στη συνδυασμένη μηχανική και ηλεκτρική καταπόνηση από βροχή, άνεμο και μόλυνση που οι σοβαρές συνθήκες καταιγίδας συγκεντρώνουν σε λεπτά αντί για ώρες. Το ποσοστό βλάβης των υπαίθριων μονάδων LBS που είναι τοποθετημένες σε στύλους κατά τη διάρκεια ισχυρών καταιγίδων δεν κατανέμεται ομοιόμορφα στον εγκατεστημένο πληθυσμό: συσσωρεύεται γύρω από συγκεκριμένες σχεδιαστικές ανεπάρκειες, σφάλματα εγκατάστασης και κενά συντονισμού προστασίας που καθιστούν ορισμένες μονάδες δυσανάλογα ευάλωτες, ενώ οι γειτονικές μονάδες στην ίδια γραμμή επιβιώνουν από πανομοιότυπα φαινόμενα καταιγίδας χωρίς ζημιές. Η κατανόηση των λόγων για τους οποίους οι μονάδες που είναι τοποθετημένες σε στύλους αστοχούν κατά τη διάρκεια ισχυρών καταιγίδων απαιτεί το διαχωρισμό των τεσσάρων διαφορετικών μηχανισμών αστοχίας - διηλεκτρική διάσπαση της υποβαθμισμένης μόνωσης, αστοχία συντονισμού του απαγωγέα υπερτάσεων, ανεπάρκεια προστασίας από τόξο κατά την εκκαθάριση σφάλματος μετά τον κεραυνό και μηχανική αστοχία από συνδυασμένη ηλεκτρική και περιβαλλοντική καταπόνηση - επειδή κάθε μηχανισμός έχει διαφορετική αιτία, διαφορετική στρατηγική πρόληψης και διαφορετική υπογραφή αντιμετώπισης προβλημάτων που καθορίζει τη σωστή διορθωτική ενέργεια μετά από ένα συμβάν αστοχίας καταιγίδας. Για τους μηχανικούς αναβάθμισης του δικτύου, τις ομάδες συντήρησης γραμμών διανομής και τους ειδικούς προστασίας από το τόξο που είναι υπεύθυνοι για τους πληθυσμούς LBS σε εξωτερικούς χώρους σε εναέριες γραμμές υψηλής τάσης, ο οδηγός αυτός παρέχει την πλήρη ανάλυση του μηχανισμού αστοχίας, τη βάση των προτύπων IEC για τον σωστό συντονισμό της προστασίας από υπερτάσεις και το πλαίσιο αντιμετώπισης προβλημάτων που προσδιορίζει τον συγκεκριμένο τρόπο αστοχίας από τα στοιχεία μετά την καταιγίδα πριν καθοριστεί ο εξοπλισμός αντικατάστασης.

Πίνακας περιεχομένων

Ποιοι είναι οι τέσσερις διακριτοί μηχανισμοί αστοχίας που προκαλούν αστοχία των μονάδων LBS που είναι τοποθετημένες σε στύλο κατά τη διάρκεια ισχυρών καταιγίδων;

Infographic που εξηγεί τέσσερις διαφορετικούς μηχανισμούς αστοχίας των διακοπτών φορτίου που είναι τοποθετημένοι σε στύλους κατά τη διάρκεια σοβαρών καταιγίδων, συμπεριλαμβανομένης της υπερπήδησης υγρής μόλυνσης, της υπέρτασης από παλμό κεραυνού, της ζημίας ενέργειας τόξου μετά τον κεραυνό και της συνδυασμένης αστοχίας από μηχανική καταπόνηση.
Τέσσερις μηχανισμοί αστοχίας των τοποθετημένων σε στύλο LBS κατά τη διάρκεια καταιγίδων

Οι τέσσερις μηχανισμοί αστοχίας που προκαλούν την αστοχία των εξωτερικών μονάδων LBS που είναι τοποθετημένες σε στύλους κατά τη διάρκεια ισχυρών καταιγίδων είναι μηχανικά και ηλεκτρικά διακριτοί - δημιουργούν διαφορετικές υπογραφές βλάβης, εμφανίζονται σε διαφορετικά σημεία του χρονοδιαγράμματος της καταιγίδας και απαιτούν διαφορετικές στρατηγικές πρόληψης και διόρθωσης. Η αντιμετώπιση όλων των βλαβών από καταιγίδες ως ισοδύναμων βλαβών από κεραυνούς παράγει προδιαγραφές αντικατάστασης που αντιμετωπίζουν το σύμπτωμα χωρίς να διορθώνουν τη βασική αιτία.

Μηχανισμός αστοχίας 1: Διηλεκτρική διάσπαση μόνωσης που έχει υποβαθμιστεί από τη μόλυνση

Ο πιο συχνός στατιστικά τρόπος αστοχίας των LBS που είναι τοποθετημένα σε στύλους κατά τη διάρκεια καταιγίδων δεν προκαλείται από τον ίδιο τον κεραυνό - προκαλείται από το συνδυασμό της προϋπάρχουσας υποβάθμισης της μόνωσης και του υγρού στρώματος μόλυνσης που εναποτίθεται στις επιφάνειες των μονωτήρων από τις έντονες βροχοπτώσεις των καταιγίδων.

Το μονοπάτι αποικοδόμησης:
Οι εξωτερικοί μονωτήρες LBS συσσωρεύουν επικαθίσεις ρύπανσης - αλάτι, σκόνη τσιμέντου, βιομηχανικά σωματίδια και βιολογική ανάπτυξη - με την πάροδο μηνών και ετών λειτουργίας. Σε ξηρές συνθήκες, αυτό το στρώμα ρύπανσης είναι ανθεκτικό και δεν μειώνει σημαντικά την ικανότητα διηλεκτρικής αντοχής του μονωτήρα. Όταν οι βροχοπτώσεις καταιγίδας διαβρέχουν το στρώμα μόλυνσης, γίνεται αγώγιμο - μετατρέποντας την επιφάνεια του μονωτήρα από μια διαδρομή υψηλής αντίστασης σε μια διαδρομή διαρροής χαμηλής αντίστασης που μειώνει την πραγματική τάση αναφλέξεως κατά 30-70% κάτω από την καθαρή, ξηρή τιμή αντοχής1.

Η σκανδάλη της καταιγίδας:
Η μειωμένη τάση αναλαμπής υπό υγρές μολυσμένες συνθήκες μπορεί να είναι χαμηλότερη από την κανονική τάση συχνότητας ισχύος στη γραμμή - πράγμα που σημαίνει ότι ο μονωτήρας θα αναλαμπήσει υπό κανονική τάση λειτουργίας χωρίς καμία εμπλοκή κεραυνού. Συνηθέστερα, η μειωμένη τάση αναλαμπής πέφτει κάτω από το επίπεδο των διακοπτικών υπερτάσεων και των μεταβατικών φαινομένων που προκαλούνται από τη γραμμή και συμβαίνουν κατά τη διάρκεια της καταιγίδας, προκαλώντας αναλαμπή σε επίπεδα υπέρτασης που ο μονωτήρας θα μπορούσε να αντέξει σε καθαρές, ξηρές συνθήκες.

Η βάση των προτύπων IEC:
Το IEC 60815-1 ορίζει τα επίπεδα σοβαρότητας της μόλυνσης (α έως ε) και καθορίζει την ελάχιστη ειδική απόσταση ερπυσμού.2 (mm/kV) που απαιτούνται για κάθε επίπεδο:

Επίπεδο μόλυνσηςΠεριγραφή περιβάλλοντοςΕλάχιστη απόσταση ερπυσμού (mm/kV)
a - Πολύ ελαφρύΈρημος, χαμηλής ρύπανσης αγροτική περιοχή16 mm/kV
b - ΦωςΓεωργικά, ελαφρά βιομηχανικά20 mm/kV
c - ΜέτριαΠαράκτια (>10 km), μέτρια βιομηχανική25 mm/kV
d - ΒαριάΠαράκτια (<10 χλμ.), βαριά βιομηχανική βιομηχανία31 mm/kV
e - Πολύ βαρύΆμεση παράκτια, χημικό εργοστάσιο39 mm/kV

Οι μονάδες LBS που είναι τοποθετημένες σε στύλο και έχουν απόσταση ερπυσμού μικρότερη από την απαίτηση IEC 60815-1 για το περιβάλλον μόλυνσης, θα παρουσιάσουν υπερπήδηση υγρής μόλυνσης κατά τη διάρκεια κάθε ισχυρής καταιγίδας - ανεξάρτητα από τη δραστηριότητα του κεραυνού.

Μηχανισμός αστοχίας 2: Υπέρταση παλμού κεραυνού που υπερβαίνει την αντοχή μόνωσης

Όταν ένας κεραυνός καταλήγει στην εναέρια γραμμή ή κοντά σε αυτήν, εισάγει ένα ρεύμα με απότομο μέτωπο που διαδίδεται ως κύμα κατά μήκος των αγωγών της γραμμής. Το μέγεθος της τάσης αυτού του κύματος στο σημείο που είναι τοποθετημένο σε στύλο LBS εξαρτάται από το ρεύμα κρούσης, την αντίσταση υπερπήδησης της γραμμής και την απόσταση από το σημείο κρούσης:

Usurge=Zline2×IlightningU_{surge} = \frac{Z_{line}}{2} \times I_{lightning}

Για μια τυπική εναέρια γραμμή διανομής με σύνθετη αντίσταση κύματος Zline=400 ΩZ_{line} = 400 \text{ Ω} και ένα μέτριο πλήγμα κεραυνού Ilightning=20 kAI_{lightning} = 20 \text{ kA}:

Usurge=4002×20,000=4,000,000 V=4,000 kVU_{surge} = \frac{400}{2} \times 20,000 = 4,000,000 \text{ V} = 4,000 \text{ kV}

Αυτή η θεωρητική κρουστική τάση υπερβαίνει κατά πολύ την τάση αντοχής σε κρουστικό κεραυνό (LIWV) οποιουδήποτε εξοπλισμού διανομής - ο απαγωγός υπερτάσεων πρέπει να συγκρατήσει αυτή την τάση σε επίπεδο χαμηλότερο από την LIWV του εξοπλισμού πριν φτάσει στους ακροδέκτες LBS.

Η συνθήκη αποτυχίας: Όταν ο απαγωγέας υπερτάσεων αποτύχει να συγκρατήσει την τάση υπερτάσεων κάτω από το LBS τάση αντοχής σε παλμό κεραυνού (LIWV), η κρουστική τάση εμφανίζεται στη μόνωση LBS. Εάν η κρουστική τάση υπερβεί την LIWV, εμφανίζεται διηλεκτρική διάσπαση - είτε ως ανάφλεξη στην επιφάνεια του μονωτήρα (ανακτήσιμη) είτε ως διάτρηση στο σώμα του μονωτήρα (μη ανακτήσιμη, που απαιτεί αντικατάσταση).

IEC 62271-103 Απαιτήσεις LIWV για υπαίθρια LBS3:

Ονομαστική τάση (kV)Τάση αντοχής σε παλμό κεραυνού (kV peak)Απαίτηση προστατευτικού επιπέδου απαγωγού υπερτάσεων
12 kV75 kV≤ 65 kV (87% της LIWV)
24 kV125 kV≤ 109 kV (87% της LIWV)
36 kV170 kV≤ 148 kV (87% της LIWV)
40,5 kV185 kV≤ 161 kV (87% της LIWV)

Το προστατευτικό περιθώριο 87% λαμβάνει υπόψη τη διαφορά τάσης μεταξύ του σημείου εγκατάστασης του αλεξικέραυνου και των ακροδεκτών LBS - η τάση κύματος που ταξιδεύει στους ακροδέκτες LBS είναι υψηλότερη από την υπολειπόμενη τάση του αλεξικέραυνου λόγω της απόστασης διαχωρισμού μεταξύ του αλεξικέραυνου και του προστατευόμενου εξοπλισμού.

Μηχανισμός αστοχίας 3: Ανεπάρκεια προστασίας τόξου κατά την εκκαθάριση σφαλμάτων μετά τον κεραυνό

Οι αστραπές που προκαλούνται από κεραυνούς στις εναέριες γραμμές δημιουργούν τόξα ρεύματος ακολουθίας συχνότητας ισχύος που πρέπει να διακόπτονται από το σύστημα προστασίας της γραμμής. Εάν το τόξο εμφανιστεί στο ή κοντά στο τοποθετημένο σε στύλο LBS, η ενέργεια του τόξου εναποτίθεται απευθείας στο συγκρότημα επαφών και στη μόνωση του LBS - και η ικανότητα προστασίας από το τόξο του LBS καθορίζει εάν η μονάδα θα επιβιώσει από το συμβάν εκκαθάρισης σφάλματος ή θα καταστραφεί από αυτό.

Ο υπολογισμός της ενέργειας τόξου:

Warc=Ifault2×Rarc×tclearW_{arc} = I_{{fault}^2 \times R_{arc} \times t_{clear}

Για μια γραμμή διανομής 11 kV με ρεύμα σφάλματος 8 kA και χρόνο εκκαθάρισης προστασίας 200 ms:

Warc=(8,000)2×0.05×0.2=640,000 J=640 kJW_{arc} = (8.000)^2 \times 0,05 \times 0,2 = 640.000 \text{ J} = 640 \text{ kJ}

Αυτή η ενέργεια τόξου - 640 kJ που εναποτίθεται σε 200 ms - είναι αρκετή για να καταστρέψει ένα εξωτερικό συγκρότημα επαφής LBS που δεν έχει βαθμονομηθεί για διακοπή ρεύματος σφάλματος. Η κρίσιμη διάκριση: ένα υπαίθριο LBS είναι ονομαστικό για διακοπή ρεύματος φορτίου, όχι για διακοπή ρεύματος σφάλματος. Εάν το τόξο ρεύματος ακολουθίας μετά τον κεραυνό εμφανιστεί ενώ το LBS βρίσκεται στην κλειστή θέση, το συγκρότημα επαφής LBS απορροφά την πλήρη ενέργεια του τόξου μέχρι να διαγράψει το σφάλμα η ανάντη προστασία.

Το διάκενο προστασίας από το τόξο: Οι εξωτερικές μονάδες LBS σε γραμμές διανομής εγκαθίστανται συχνά χωρίς συσκευές προστασίας τόξου - διάκενα τόξου, ασφάλειες αποβολής ή επανακλεισίματα - που θα εκτρέπουν το τόξο ρεύματος που ακολουθεί μακριά από το συγκρότημα επαφής LBS. Σε αυτές τις εγκαταστάσεις, κάθε περίπτωση εκκαθάρισης σφάλματος μετά τον κεραυνό εναποθέτει ενέργεια τόξου απευθείας στο LBS, συσσωρεύοντας βλάβες που τελικά προκαλούν αστοχία του συγκροτήματος επαφής κατά τη διάρκεια μιας καταιγίδας.

Μηχανισμός αστοχίας 4: Μηχανική αστοχία από συνδυασμένη ηλεκτρική και περιβαλλοντική καταπόνηση

Οι έντονες καταιγίδες συνδυάζουν την ηλεκτρική καταπόνηση από κεραυνούς με μηχανική περιβαλλοντική καταπόνηση - υψηλή φόρτιση από τον άνεμο, πρόσκρουση βροχής, ταχείς θερμικούς κύκλους από τη θέρμανση του τόξου που ακολουθείται από ψύξη από τη βροχή και το μηχανικό σοκ από κοντινά πλήγματα κεραυνών που μεταδίδονται μέσω της δομής του στύλου. Οι μονάδες LBS που είναι τοποθετημένες σε στύλους με προϋπάρχουσα μηχανική υποβάθμιση - διαβρωμένοι μηχανισμοί λειτουργίας, ραγισμένα σώματα μονωτήρων, κουρασμένα ελατήρια επαφής - αστοχούν κάτω από αυτή τη συνδυασμένη καταπόνηση σε επίπεδα φόρτισης που δεν θα προκαλούσαν αστοχία μόνο υπό ηλεκτρική ή μηχανική καταπόνηση.

Η διαδρομή αστοχίας με συνδυασμένη καταπόνηση:

  1. Προϋπάρχουσα μικρορωγμή του μονωτήρα (από προηγούμενη θερμική ανακύκλωση ή μηχανική πρόσκρουση) - που δεν εντοπίζεται κατά την οπτική επιθεώρηση ρουτίνας
  2. Η βροχή της καταιγίδας διεισδύει στη ρωγμή - το νερό στη ρωγμή μειώνει τη διηλεκτρική αντοχή της διαδρομής της ρωγμής
  3. Εμφανίζεται κρουστική τάση κεραυνού στον μονωτήρα - η μειωμένη διηλεκτρική αντοχή της υγρής διαδρομής της ρωγμής προκαλεί αναλαμπή κατά μήκος της ρωγμής
  4. Η συχνότητα ισχύος ακολουθεί το ρεύμα τόξου που θερμαίνει τη διαδρομή της ρωγμής - η θερμική διαστολή διευρύνει τη ρωγμή
  5. Η επακόλουθη ψύξη από τη βροχή συστέλλει τη ρωγμή - η μηχανική κόπωση θρυμματίζει το μονωτικό στη θέση της ρωγμής
  6. Η θραύση του μονωτήρα προκαλεί σφάλμα φάσης προς γη LBS - πλήρης αστοχία της μονάδας

Αυτή η πορεία αστοχίας εξηγεί γιατί η επιθεώρηση μετά την καταιγίδα αποκαλύπτει συχνά θραύσεις μονωτήρων που φαίνονται να είναι μηχανικές αστοχίες - η βασική αιτία είναι μια διηλεκτρική αστοχία που ξεκίνησε τη μηχανική ακολουθία θραύσης.

Πώς η αποτυχία συντονισμού των απαγωγέων υπερτάσεων εκθέτει τις εξωτερικές μονάδες LBS σε ζημιές από υπερτάσεις κεραυνών;

Μια κατεστραμμένη εξωτερική μονάδα LBS τοποθετημένη σε στύλο σε τροπικό τοπίο μετά από καταιγίδα, που απεικονίζει την αποτυχία του συντονισμού των απαγωγέων υπερτάσεων, με υπερβολικό μήκος καλωδίων και καμένο εξοπλισμό.
Οπτικοποίηση των συνεπειών της αποτυχίας συντονισμού του απαγωγού υπερτάσεων

Ο συντονισμός των απαγωγέων υπερτάσεων είναι το πιο πολύπλοκο τεχνικά στοιχείο της αντικεραυνικής προστασίας LBS που τοποθετείται σε στύλους - και το στοιχείο που εφαρμόζεται συχνότερα εσφαλμένα σε έργα αναβάθμισης του δικτύου γραμμών διανομής. Οι τρεις αστοχίες συντονισμού των απαγωγών υπερτάσεων που εκθέτουν συχνότερα τις υπαίθριες μονάδες LBS σε ζημιές από υπερτάσεις λόγω κεραυνού είναι η λανθασμένη ονομαστική τάση των απαγωγών, η υπερβολική απόσταση διαχωρισμού μεταξύ απαγωγού και προστατευόμενου εξοπλισμού και η υποβάθμιση του απαγωγού που έχει εξαλείψει το περιθώριο προστασίας χωρίς να προκαλέσει ορατή αστοχία.

Αποτυχία συντονισμού 1: Λανθασμένη ονομαστική τιμή τάσης απαγωγού υπερτάσεων

Η συνεχής τάση λειτουργίας του απαγωγού υπερτάσεων (UCOVU_{COV}) πρέπει να επιλέγεται πάνω από τη μέγιστη συνεχή τάση συχνότητας ισχύος στο σημείο εγκατάστασης - συμπεριλαμβανομένων των συνθηκών προσωρινής υπέρτασης (TOV) κατά τη διάρκεια σφαλμάτων γείωσης σε δίκτυα χωρίς γείωση ή με γείωση συντονισμού:

UCOVUsystemmax×kTOVU_{COV} \geq U_{system_max} \times k_{TOV}

Για ένα σύστημα 33 kV (UsystemmaxU_{system_max} = 36 kV) με γείωση συντονισμού (kTOVk_{TOV} = 1,73 για πλήρες σφάλμα γείωσης TOV):

UCOV363×1.73=36 kVU_{COV} \geq \frac{36}{\sqrt{3}} \times 1.73 = 36 \text{ kV}

Το κοινό λάθος: Καθορισμός των απαγωγών υπερτάσεων με βάση την ονομαστική τάση του συστήματος και όχι τη μέγιστη συνεχή τάση λειτουργίας σε συνθήκες TOV. Ένας απαγωγέας που προσδιορίζεται για UCOVU_{COV} = 20,8 kV (36/336/\sqrt{3}) σε ένα σύστημα 33 kV με αντηχητική γείωση θα οδηγηθεί σε συνεχή αγωγή κατά τη διάρκεια ενός σφάλματος γης TOV - υπερφορτώνοντας θερμικά και καταστρέφοντας τον απαγωγό τη στιγμή που είναι περισσότερο απαραίτητος για την αντικεραυνική προστασία.

Ένας υποβαθμισμένος ή κατεστραμμένος αλεξικέραυνο παρέχει μηδενική προστασία - το LBS εκτίθεται στην πλήρη κρουστική τάση χωρίς σύσφιξη.

Αποτυχία συντονισμού 2: Υπερβολική απόσταση διαχωρισμού μεταξύ απαγωγού και προστατευόμενου εξοπλισμού

Η υπολειπόμενη τάση στους ακροδέκτες LBS είναι υψηλότερη από την υπολειπόμενη τάση του αλεξικέραυνου στους ακροδέκτες του αλεξικέραυνου - η διαφορά προκαλείται από την ανάκλαση του ταξιδιωτικού κύματος στους ακροδέκτες LBS και την αυτεπαγωγή της σύνδεσης μεταξύ του αλεξικέραυνου και του LBS:

ULBS=Uarresterresidual+2×S×dIdt×LconnectionU_{LBS} = U_{arrester_residual} + 2 \times S \times \frac{dI}{dt} \times L_{connection}

Πού SS είναι η απότομη κλίση του μετώπου κύματος του ρεύματος του κεραυνού (kA/μs),dI/dtdI/dt είναι ο τρέχων ρυθμός ανόδου και LconnectionL_{connection} είναι η αυτεπαγωγή του καλωδίου μεταξύ του αλεξικέραυνου και του ακροδέκτη LBS.

Ο κανόνας της απόστασης διαχωρισμού: Η τάση στους ακροδέκτες του προστατευόμενου εξοπλισμού αυξάνεται κατά περίπου 1 kV ανά μέτρο διαχωρισμού μεταξύ του αλεξικέραυνου και του προστατευόμενου εξοπλισμού.4 για μια τυπική απότομη κλίση του μετώπου κύματος του κεραυνού. Για ένα υπαίθριο LBS 12 kV με LIWV 75 kV και έναν αλεξικέραυνο με υπολειπόμενη τάση 30 kV:

Μέγιστος διαχωρισμός=75301 kV/m×12=22.5 m\text{Μέγιστος διαχωρισμός} = \frac{75 - 30}{1 \text{ kV/m}} \times \frac{1}{2} = 22.5 \text{ m}

Ο συντελεστής 2 λαμβάνει υπόψη τον διπλασιασμό της ανάκλασης των ταξιδιωτικών κυμάτων στα τερματικά LBS. Οι απαγωγείς υπερτάσεων που εγκαθίστανται σε απόσταση μεγαλύτερη των 20-25 m από το προστατευόμενο υπαίθριο LBS παρέχουν σταδιακά μειωμένη προστασία - σε αποστάσεις που υπερβαίνουν τα 50 m, ο απαγωγός παρέχει αμελητέα προστασία για τις απότομες κεραυνικές υπερτάσεις.

Αποτυχία συντονισμού 3: Υποβάθμιση των απαγωγέων που εξαλείφουν το περιθώριο προστασίας

Οι απαγωγείς υπερτάσεων με βαρίστορ οξειδίου μετάλλου (MOV) υποβαθμίζονται με κάθε συμβάν απορρόφησης ενέργειας υπερτάσεων - το επίπεδο προστασίας (υπολειπόμενη τάση σε ονομαστικό ρεύμα εκφόρτισης) αυξάνεται καθώς τα μπλοκ MOV υποβαθμίζονται, μειώνοντας το περιθώριο μεταξύ του επιπέδου προστασίας του απαγωγέα και του εξοπλισμού LIWV. Ένας απαγωγέας που ήταν σωστά συντονισμένος κατά την εγκατάσταση μπορεί να έχει χάσει το προστατευτικό του περιθώριο μετά από 5-10 χρόνια λειτουργίας σε μια περιοχή με υψηλή συχνότητα εμφάνισης κεραυνών.

Ανίχνευση υποβάθμισης απαγωγού:

  • Μέτρηση ρεύματος διαρροής: Ρεύμα διαρροής αντίστασης > 1 mA στην τάση λειτουργίας υποδεικνύει σημαντική υποβάθμιση του MOV - απαιτείται αντικατάσταση του απαγωγού
  • Ανάλυση ρεύματος τρίτης αρμονικής: Η τρίτη αρμονική συνιστώσα του ρεύματος διαρροής > 20% του συνολικού ρεύματος διαρροής υποδεικνύει μη ομοιόμορφη υποβάθμιση του μπλοκ MOV
  • Θερμική απεικόνιση: Τα καυτά σημεία στο σώμα του απαγωγού υποδεικνύουν τοπική βλάβη του μπλοκ MOV - απαιτείται άμεση αντικατάσταση του απαγωγού

Μια περίπτωση πελάτη που καταδεικνύει τις συνέπειες της αποτυχίας συντονισμού των αλεξικέραυνων: Ένας υπεύθυνος έργου αναβάθμισης δικτύου σε περιφερειακή εταιρεία διανομής στην Ινδονησία επικοινώνησε με την Bepto μετά από μια ομάδα επτά βλαβών LBS εξωτερικού τύπου που είχαν τοποθετηθεί σε στύλο κατά τη διάρκεια μιας μεμονωμένης σοβαρής καταιγίδας σε διάδρομο εναέριας γραμμής 20 kV. Η έρευνα μετά την καταιγίδα αποκάλυψε ότι και οι επτά μονάδες που απέτυχαν βρίσκονταν σε ένα τμήμα γραμμής μήκους 15 χιλιομέτρων που είχε αναβαθμιστεί 18 μήνες νωρίτερα - η αναβάθμιση του δικτύου είχε αυξήσει την τάση της γραμμής από 11 kV σε 20 kV, αλλά είχε διατηρήσει τους αρχικούς απαγωγούς υπερτάσεων με ονομαστική ισχύ 11 kV. Οι απαγωγείς των 11 kV είχαν UCOVU_{COV}= 8,4 kV - κάτω από τη συνεχή τάση λειτουργίας της γραμμής 20 kV (11,5 kV φάση προς γη). Οι αλεξικέραυνα βρίσκονταν σε συνεχή μερική αγωγή από την αναβάθμιση της τάσης, υποβαθμίζοντας τα μπλοκ MOV σε σημείο που δεν παρείχαν καμία προστασία από κεραυνούς κατά τη διάρκεια της καταιγίδας. Η Bepto προμήθευσε αντικαταστάτες απαγωγείς υπερτάσεων με ονομαστική τάση 20 kV με UCOVU_{COV} = 17 kV και συντόνισε την εγκατάσταση με την αντικατάσταση και των επτά κατεστραμμένων εξωτερικών μονάδων LBS. Κατά τις επόμενες δύο περιόδους καταιγίδων δεν σημειώθηκαν περαιτέρω βλάβες.

Πώς να αντιμετωπίσετε τις βλάβες των τοποθετημένων σε πόλο LBS μετά από σοβαρές καταιγίδες;

Ροή εργασιών αντιμετώπισης προβλημάτων μετά από καταιγίδα για βλάβες διακόπτη διακοπής φορτίου που είναι τοποθετημένος σε πόλο, παρουσιάζοντας ανάλυση χρονοδιαγράμματος ρελέ, επιθεώρηση φυσικών ζημιών, αξιολόγηση απαγωγών υπερτάσεων, δοκιμές μόλυνσης και αποφάσεις προδιαγραφών αντικατάστασης.
Αντιμετώπιση προβλημάτων αποτυχιών LBS τοποθετημένων σε πόλο μετά από καταιγίδες

Η αντιμετώπιση των προβλημάτων μετά την καταιγίδα στις βλάβες των τοποθετημένων σε στύλο LBS πρέπει να προσδιορίζει τον συγκεκριμένο μηχανισμό βλάβης από φυσικά στοιχεία πριν καθοριστεί ο εξοπλισμός αντικατάστασης - η αντικατάσταση μιας αποτυχημένης μονάδας με μια πανομοιότυπη μονάδα προδιαγραφών χωρίς διόρθωση της βαθύτερης αιτίας θα προκαλέσει πανομοιότυπη βλάβη στην επόμενη καταιγίδα.

Βήμα 1: Καθορισμός του χρονοδιαγράμματος αποτυχίας από τα αρχεία προστασίας

Πριν προσεγγίσετε τη μονάδα που παρουσίασε βλάβη, εξάγετε τα αρχεία λειτουργίας του ηλεκτρονόμου προστασίας και τα δεδομένα καταγραφής σφαλμάτων για το συμβάν καταιγίδας:

  • Χρόνος λειτουργίας ρελέ σε σχέση με το χρόνο πλήγματος κεραυνού: Εάν ο ηλεκτρονόμος προστασίας λειτούργησε εντός 1-2 ms από ένα καταγεγραμμένο κεραυνικό πλήγμα, η βλάβη είναι πιθανότατα Μηχανισμός 2 (παλμική υπέρταση) ή Μηχανισμός 3 (τόξο μετά τον κεραυνό). Εάν ο ηλεκτρονόμος λειτούργησε λίγα λεπτά μετά την έναρξη της καταιγίδας, ο Μηχανισμός 1 (αναλαμπή υγρής μόλυνσης) είναι πιο πιθανός.
  • Μέγεθος ρεύματος σφάλματος: Ρεύμα σφάλματος στο επίπεδο ή πάνω από το επίπεδο προοπτικού σφάλματος του συστήματος υποδεικνύει ένα βιδωτό σφάλμα από θραύση μονωτήρα (Μηχανισμός 4)- ρεύμα σφάλματος κάτω από το επίπεδο προοπτικής με ταχεία πτώση υποδεικνύει ένα τόξο αναλαμπής (Μηχανισμός 1 ή 2).
  • Επιτυχία/αποτυχία κλεισίματος: Η επιτυχής αυτόματη επανασφράγιση μετά το σφάλμα υποδεικνύει αναλαμπή (αυτοεξυγίανση μετά την εξάλειψη του τόξου)- η αποτυχημένη επανασφράγιση υποδεικνύει μόνιμο σφάλμα από θραύση του μονωτήρα ή καταστροφή του συγκροτήματος επαφής.

Βήμα 2: Αξιολόγηση φυσικών στοιχείων στη μονάδα που απέτυχε

Τύπος αποδεικτικών στοιχείωνΠαρατήρησηΕνδεδειγμένος μηχανισμός αστοχίας
Παρακολούθηση της επιφάνειας του μονωτήραΜαύρα ίχνη άνθρακα στην επιφάνεια του μονωτήρα, χωρίς θραύσηΜηχανισμός 1 - αναζωπύρωση υγρής μόλυνσης
Διάτρηση μονωτήραΤρύπα στο σώμα του μονωτήρα, εναπόθεση άνθρακα γύρω από τη διάτρησηΜηχανισμός 2 - διάτρηση από παλμική υπέρταση
Θραύση μονωτήραΚαθαρή θραύση ή θραύση με άκρες άνθρακα, χωρίς ίχνηΜηχανισμός 4 - μηχανική αστοχία από συνδυασμένη καταπόνηση
Καταστροφή συγκροτήματος επαφώνΛιωμένο ή εξατμισμένο υλικό επαφής, διάβρωση τόξουΜηχανισμός 3 - ενέργεια τόξου μετά τον κεραυνό
Κατάσταση απαγωγού υπερτάσεωνΡαγισμένο περίβλημα, μετατόπιση τελικού εξαρτήματος, εναποθέσεις άνθρακαΑποτυχία αλεξικέραυνου - αιτία αποτυχίας συντονισμού
Κατάσταση μολύβδου αλεξικέραυνουΛιωμένο ή εξατμισμένο καλώδιο γείωσης απαγωγούΛειτουργεί ο απαγωγέας - ελέγξτε την ονομαστική τιμή υπολειπόμενης τάσης
Κατάσταση γειτονικής μονάδαςΊδιες ζημιές σε γειτονικές μονάδεςΣυστηματική αποτυχία συντονισμού - όχι μεμονωμένο γεγονός

Βήμα 3: Αξιολόγηση του απαγωγού υπερτάσεων

Ανεξάρτητα από τον πρωταρχικό μηχανισμό αστοχίας που προσδιορίστηκε στο βήμα 2, αξιολογήστε την κατάσταση του απαγωγέα υπερτάσεων σε κάθε μονάδα στο επηρεαζόμενο τμήμα γραμμής:

  1. Οπτική επιθεώρηση: Ελέγξτε για ρωγμές στο περίβλημα, μετατόπιση του τελικού εξαρτήματος και εναποθέσεις άνθρακα - οποιαδήποτε φυσική ζημιά απαιτεί άμεση αντικατάσταση.
  2. Μέτρηση ρεύματος διαρροής: Μετρήστε το ρεύμα διαρροής αντίστασης στην τάση λειτουργίας - αντικαταστήστε κάθε αλεξικέραυνο με διαρροή αντίστασης > 1 mA
  3. Επαληθεύστε την ονομαστική τάση του αλεξικέραυνου: Επιβεβαίωση UCOVU_{COV} ≥ τάση λειτουργίας φάσης-γης, συμπεριλαμβανομένου του συντελεστή TOV - αντικαταστήστε τυχόν αλεξικέραυνο με υποδιαστασιολόγηση
  4. Μετρήστε την απόσταση διαχωρισμού: Επιβεβαιώστε τον διαχωρισμό μεταξύ αλεξικέραυνου και LBS ≤ 20 m - επανατοποθετήστε κάθε αλεξικέραυνο που υπερβαίνει την απόσταση αυτή

Βήμα 4: Αξιολόγηση της μόλυνσης των μονωτήρων

Για αστοχίες που προσδιορίζονται ως Μηχανισμός 1 (αναζωπύρωση από υγρή μόλυνση):

  1. Μέτρηση της ισοδύναμης πυκνότητας εναπόθεσης άλατος (ESDD): Πλύνετε την επιφάνεια του μονωτήρα με απιονισμένο νερό, μετρήστε την αγωγιμότητα του νερού πλύσης - υπολογίστε την ESDD σε mg/cm².
  2. Ταξινόμηση της σοβαρότητας της μόλυνσης: Σύγκριση ESDD με τα επίπεδα σοβαρότητας IEC 60815-1
  3. Υπολογίστε την απαιτούμενη απόσταση ερπυσμού: Εφαρμογή της ελάχιστης απόστασης ερπυσμού IEC 60815-1 για το μετρούμενο επίπεδο μόλυνσης
  4. Συγκρίνετε με την εγκατεστημένη απόσταση ερπυσμού: Εάν η απόσταση ερπυσμού < απαίτηση IEC 60815-1, προσδιορίστε μονωτήρες αντικατάστασης με σωστή απόσταση ερπυσμού.

Βήμα 5: Προδιαγραφές μετά την αποτυχία για τον εξοπλισμό αντικατάστασης

Μηχανισμός αποτυχίαςΒασική αιτίαΑλλαγή προδιαγραφών αντικατάστασης
Μηχανισμός 1 - Υπερπήδηση υγρής μόλυνσηςΑνεπαρκής απόσταση ερπυσμούΑύξηση της απόστασης ερπυσμού του μονωτήρα σύμφωνα με την απαίτηση IEC 60815-1 για το επίπεδο μόλυνσης
Μηχανισμός 2 - Παλμική υπέρτασηΑποτυχία συντονισμού απαγωγώνΑντικαταστήστε τον απαγωγέα με το σωστό UCOVU_{COV} Αξιολόγηση- επαληθεύστε την απόσταση διαχωρισμού ≤ 20 m
Μηχανισμός 3 - Ενέργεια τόξου μετά τον κεραυνόΔεν υπάρχει προστασία εκτροπής τόξουΕγκαταστήστε ασφάλεια εκτόνωσης ή επανακλειστή ανάντη- προσδιορίστε LBS με ονομαστική τιμή προστασίας από τόξο.
Μηχανισμός 4 - Συνδυασμένη μηχανική καταπόνησηΠροϋπάρχουσα υποβάθμιση του μονωτήραΕφαρμογή προγράμματος επιθεώρησης μονωτήρων- αντικατάσταση μονάδων με ραγισμένους ή κατεστραμμένους μονωτήρες

Ποιες στρατηγικές αναβάθμισης δικτύου και κύκλου ζωής μειώνουν τα ποσοστά αποτυχίας καταιγίδας LBS που είναι τοποθετημένα σε πόλο;

Infographic αναβάθμισης του δικτύου και συντήρησης του κύκλου ζωής για τη μείωση των αστοχιών από κεραυνούς σε στύλους LBS, που καλύπτουν τον έλεγχο της μόλυνσης των μονωτήρων, τον συντονισμό των απαγωγέων υπερτάσεων, την αρχιτεκτονική προστασίας από τόξα, τους ελέγχους μηχανικής ακεραιότητας και τα διαστήματα συντήρησης σε περιοχές με υψηλούς κεραυνούς.
Στρατηγικές αναβάθμισης του δικτύου για τη μείωση των αποτυχιών καταιγίδας του LBS που είναι τοποθετημένο σε πόλο

Προδιαγραφή αντικεραυνικής προστασίας αναβάθμισης δικτύου

Κάθε έργο αναβάθμισης του δικτύου που τροποποιεί την τάση, τη δρομολόγηση ή την τοπολογία των εναέριων γραμμών πρέπει να περιλαμβάνει αξιολόγηση της αντικεραυνικής προστασίας για όλες τις μονάδες LBS που είναι τοποθετημένες σε στύλους στον διάδρομο αναβάθμισης. Η αξιολόγηση πρέπει να αφορά και τους τέσσερις μηχανισμούς αστοχίας:

Μηχανισμός πρόληψης 1 - Προδιαγραφές μόλυνσης μονωτήρων:

  • Διεξαγωγή έρευνας μόλυνσης του χώρου σύμφωνα με το πρότυπο IEC 60815-1 πριν από τον καθορισμό μονωτήρων αντικατάστασης
  • Καθορίστε την ελάχιστη απόσταση ερπυσμού με βάση τη μετρούμενη ESDD - όχι τη γενική ταξινόμηση περιοχής
  • Εφαρμογή του 20% πρόσθετου περιθωρίου ερπυσμού για έργα αναβάθμισης δικτύου που αυξάνουν την τάση γραμμής

Μηχανισμός πρόληψης 2 - Προδιαγραφές συντονισμού απαγωγού υπερτάσεων:

  • Υπολογίστε το UCOVU_{COV} απαίτηση συμπεριλαμβανομένου του συντελεστή TOV για τη διαμόρφωση της γείωσης του δικτύου
  • Καθορίστε την εγκατάσταση του αλεξικέραυνου σε απόσταση 15 m από τους προστατευόμενους ακροδέκτες LBS - όχι στην πλησιέστερη κατάλληλη θέση στύλου.
  • Επαληθεύστε το προστατευτικό περιθώριο: υπολειπόμενη τάση απαγωγού σε εκφόρτιση 10 kA ≤ 87% του LBS LIWV

Μηχανισμός πρόληψης 3 - Αρχιτεκτονική προστασίας από τόξο:

  • Εγκαταστήστε ασφάλειες εκτόνωσης ή επανακλειστήρες γραμμής σε διαστήματα που δεν υπερβαίνουν τα 5 km σε γραμμές με χρόνους εκκαθάρισης σφάλματος > 150 ms.
  • Καθορίστε εξωτερικές μονάδες LBS με ονομαστικές τιμές προστασίας από το τόξο που συνάδουν με το επίπεδο σφάλματος γραμμής και το χρόνο εκκαθάρισης.
  • Συντονισμός της λειτουργίας της διάταξης προστασίας τόξου με την ανάντη προστασία για να εξασφαλιστεί ο περιορισμός της ενέργειας σφάλματος πριν φτάσει στο LBS

Μηχανισμός 4 πρόληψης - Προδιαγραφές μηχανικής ακεραιότητας:

  • Προσδιορίστε εξωτερικές μονάδες LBS με ελάχιστη προστασία IP65 για προστασία του μηχανισμού λειτουργίας σε περιβάλλοντα με υψηλή βροχόπτωση.
  • Απαιτείται εργοστασιακή δοκιμή πίεσης των σωμάτων μονωτήρων - όχι μόνο οπτική επιθεώρηση - για μονάδες που εγκαθίστανται σε περιοχές με υψηλή συχνότητα εμφάνισης κεραυνών.
  • Προδιαγράψτε υλικό από ανοξείδωτο χάλυβα για όλους τους εξωτερικούς συνδετήρες και τα ελατήρια επαφής σε παράκτια και βιομηχανικά περιβάλλοντα.

Χρονοδιάγραμμα συντήρησης κύκλου ζωής για υπαίθρια LBS που είναι τοποθετημένα σε στύλους σε περιοχές με υψηλή φωτοβολία

Δραστηριότητα συντήρησηςΔιάστημαΜέθοδοςΚριτήριο αποδοχής
Αξιολόγηση της μόλυνσης των μονωτήρωνΕτήσια (πριν από την καταιγίδα)Μέτρηση ESDD ή ισοδύναμοESDD εντός της κλάσης IEC 60815-1 για εγκατεστημένο ερπυσμό
Οπτική επιθεώρηση μονωτήρωνΕτήσιαΕπιθεώρηση με κιάλια ή droneΔεν υπάρχουν ρωγμές, τσιπς ή σημάδια εντοπισμού
Ρεύμα διαρροής του απαγωγού υπερτάσεωνΕτήσιαOnline μετρητής ρεύματος διαρροήςΣυνιστώσα αντίστασης < 1 mA
Θερμική απεικόνιση απαγωγού υπερτάσεωνΕτήσια (μετά την καταιγίδα)Κάμερα υπερύθρων σε τάση λειτουργίαςΔεν υπάρχουν θερμά σημεία > 5 K πάνω από τις γειτονικές φάσεις
Μέτρηση αντίστασης επαφήςΚάθε 3 χρόνιαΜικρο-ωμόμετρο ≥ 100 A DC≤ 150% της γραμμής βάσης θέσης σε λειτουργία
Επιθεώρηση μηχανισμού λειτουργίαςΚάθε 3 χρόνιαΧειροκίνητη λειτουργία + λίπανσηΟμαλή λειτουργία, σωστή ένδειξη θέσης
Επιθεώρηση μετά την καταιγίδαΜετά από κάθε σοβαρή καταιγίδαΠλήρες οπτικό + ρεύμα διαρροής του απαγωγούΚαμία ζημιά- αντικαταστήστε οποιοδήποτε υποβαθμισμένο εξάρτημα
Αντικατάσταση απαγωγού υπερτάσεωνΚάθε 10 χρόνια ή μετά από σημαντικό γεγονός κύματοςΠλήρης αντικατάσταση - όχι ανακαίνισηΝέα μονάδα με επαληθευμένη UCOVU_{COV} βαθμολογία

Ζώνη εμφάνισης κεραυνών για τη ρύθμιση του διαστήματος συντήρησης

Τμήματα γραμμών διανομής σε περιοχές με υψηλή συχνότητα εμφάνισης κεραυνών - ορίζεται ως πυκνότητα εδαφικής λάμψης (GFD) > 4 λάμψεις/km²/έτος σύμφωνα με το IEC 62305-25 - απαιτούν αυξημένη συχνότητα συντήρησης:

  • Ετήσιος καθαρισμός μονωτήρων: Σε περιοχές με υψηλή περιεκτικότητα σε ΓΑΚ, η συσσώρευση ρύπων μεταξύ των ετήσιων επιθεωρήσεων μπορεί να είναι αρκετή για να προκαλέσει υγρή ανάφλεξη - ο καθαρισμός πριν από κάθε περίοδο καταιγίδας μειώνει το ποσοστό αποτυχίας του μηχανισμού 1 κατά 60-80%
  • Αντικατάσταση του απαγωγού υπερτάσεων ανά διετία: Σε περιοχές με υψηλό δείκτη ΓΑΚ με > 10 καταγεγραμμένα γεγονότα κύματος ανά έτος, η υποβάθμιση του MOV συσσωρεύεται ταχύτερα από το τυπικό διάστημα αντικατάστασης των 10 ετών - η ανά διετία αντικατάσταση διατηρεί το προστατευτικό περιθώριο.
  • Επιθεώρηση μετά την καταιγίδα εντός 48 ωρών: Οι περιοχές με υψηλό ΓΑΚ βιώνουν πολλαπλές σοβαρές καταιγίδες ανά εποχή - μια μονάδα με ζημιά από καταιγίδα που δεν εντοπίζεται και δεν αντικαθίσταται πριν από την επόμενη καταιγίδα θα αποτύχει υπό μειωμένη ικανότητα αντοχής.

Μια δεύτερη περίπτωση πελάτη καταδεικνύει την αξία της στρατηγικής του κύκλου ζωής. Ένας μηχανικός αξιοπιστίας σε μια εταιρεία μεταφοράς και διανομής στη Μαλαισία, που διαχειρίζεται ένα δίκτυο εναέριων γραμμών 33 kV σε μια παράκτια περιοχή με υψηλή GFD (GFD = 12 λάμψεις/km²/έτος), επικοινώνησε με την Bepto αφού αντιμετώπισε 23 βλάβες LBS που είχαν τοποθετηθεί σε στύλο σε μια μόνο περίοδο καταιγίδας - ένα ποσοστό βλαβών 4 φορές υψηλότερο από την προηγούμενη περίοδο. Η έρευνα αποκάλυψε ότι μια αναβολή συντήρησης λόγω προϋπολογισμού είχε αναβάλει τον ετήσιο καθαρισμό του μονωτήρα και την αξιολόγηση του ρεύματος διαρροής του απαγωγού υπερτάσεων για 18 μήνες. Κατά τη διάρκεια της περιόδου αναβολής, η μόλυνση από παράκτιο αλάτι είχε συσσωρευτεί σε επίπεδα ESDD 2,5 φορές πάνω από το όριο IEC 60815-1 για την απόσταση ερπυσμού του εγκατεστημένου μονωτήρα και 6 απαγωγείς υπερτάσεων είχαν υποβαθμιστεί σε ρεύματα διαρροής αντίστασης άνω των 2 mA - παρέχοντας ελάχιστη προστασία από κεραυνούς. Η Bepto παρείχε αντικαταστάτες απαγωγούς υπερτάσεων για όλες τις υποβαθμισμένες μονάδες και αντικαταστάτες μονωτήρες υψηλής ερπυσμού για το παράκτιο τμήμα της γραμμής μήκους 8 χλμ. Ένα αναθεωρημένο πρωτόκολλο συντήρησης - ετήσιος καθαρισμός και αξιολόγηση των απαγωγέων χωρίς διάταξη αναβολής - μείωσε τον αριθμό των βλαβών από καταιγίδες της επόμενης περιόδου σε 2 μονάδες, και οι δύο οφειλόμενες σε άμεσα πλήγματα κεραυνών και όχι σε αποτρέψιμες βλάβες υποβάθμισης.

Συμπέρασμα

Οι αστοχίες LBS που είναι τοποθετημένες σε στύλους σε εξωτερικούς χώρους κατά τη διάρκεια ισχυρών καταιγίδων δεν είναι τυχαίες πράξεις της φύσης - είναι προβλέψιμες αστοχίες μηχανικής που ακολουθούν τέσσερις διαφορετικούς μηχανισμούς, ο καθένας με συγκεκριμένη αιτία, συγκεκριμένη στρατηγική πρόληψης και συγκεκριμένη υπογραφή φυσικών στοιχείων που προσδιορίζει τον μηχανισμό από την επιθεώρηση μετά την καταιγίδα. Η ανάφλεξη υγρής μόλυνσης σε μονωτήρες που δεν πληρούν τις προδιαγραφές, η αποτυχία συντονισμού των απαγωγέων υπερτάσεων λόγω εσφαλμένης ονομαστικής τάσης ή υπερβολικής απόστασης διαχωρισμού, η καταστροφή ενέργειας τόξου μετά τον κεραυνό λόγω απουσίας προστασίας τόξου και η μηχανική αποτυχία λόγω συνδυασμένης καταπόνησης λόγω προϋπάρχουσας υποβάθμισης απαιτούν διαφορετική διορθωτική ενέργεια - και η αντικατάσταση αποτυχημένων μονάδων με πανομοιότυπες προδιαγραφές χωρίς εντοπισμό του μηχανισμού εγγυάται πανομοιότυπες αποτυχίες σε επόμενες καταιγίδες. Καθορίστε τις αποστάσεις ερπυσμού του μονωτήρα από τα μετρημένα δεδομένα ESDD και όχι από τις γενικές ταξινομήσεις περιοχής, επαληθεύστε τον απαγωγέα υπερτάσεων. UCOVU_{COV} έναντι του πραγματικού συντελεστή TOV για τη διαμόρφωση της γείωσης του δικτύου, εγκαταστήστε απαγωγούς σε απόσταση 15 μέτρων από τους προστατευόμενους ακροδέκτες LBS, εφαρμόστε συσκευές προστασίας από τόξο σε διαστήματα που συνάδουν με το επίπεδο σφάλματος γραμμής και το χρόνο εκκαθάρισης και εκτελέστε το πρωτόκολλο επιθεώρησης μετά την καταιγίδα εντός 48 ωρών από κάθε εκδήλωση σοβαρής καταιγίδας - αυτή είναι η πλήρης πειθαρχία που μετατρέπει την αστοχία από καταιγίδα από επαναλαμβανόμενο βάρος συντήρησης σε διαχειρίσιμο και προοδευτικά μειούμενο κίνδυνο σε ολόκληρο τον κύκλο ζωής της υπηρεσίας LBS σε εξωτερικούς χώρους.

Συχνές ερωτήσεις σχετικά με τις αποτυχίες LBS που είναι τοποθετημένες σε στύλο κατά τη διάρκεια σοβαρών καταιγίδων

Ερ: Γιατί οι εξωτερικές μονάδες LBS που είναι τοποθετημένες σε στύλους στην ίδια γραμμή διανομής παρουσιάζουν δραματικά διαφορετικά ποσοστά αστοχίας κατά τη διάρκεια πανομοιότυπων καταιγίδων;

A: Οι διαφορές στα ποσοστά αστοχίας αντανακλούν τις διαφορές στο επίπεδο μόλυνσης του μονωτήρα, την κατάσταση του απαγωγού υπερτάσεων, την απόσταση διαχωρισμού μεταξύ απαγωγού και LBS και την προϋπάρχουσα μηχανική υποβάθμιση - μονάδες με σωστό συντονισμό απαγωγών, επαρκή απόσταση ερπυσμού για το περιβάλλον μόλυνσης και χωρίς προϋπάρχουσα βλάβη επιβιώνουν από γεγονότα καταιγίδας που καταστρέφουν γειτονικές μονάδες με οποιαδήποτε από αυτές τις ελλείψεις.

Ερ: Ποια είναι η μέγιστη απόσταση διαχωρισμού μεταξύ ενός απαγωγού υπερτάσεων και ενός υπαίθριου LBS τοποθετημένου σε στύλο που διατηρεί αποτελεσματική προστασία από υπερτάσεις λόγω παλμών κεραυνών;

A: Περίπου 15-20 m - πέραν αυτής της απόστασης, η ανάκλαση του κύματος που ταξιδεύει στους ακροδέκτες LBS προσθέτει περίπου 1 kV ανά μέτρο διαχωρισμού στην υπολειπόμενη τάση του απαγωγού, διαβρώνοντας σταδιακά το προστατευτικό περιθώριο κάτω από την τάση αντοχής σε κεραυνικό παλμό LBS. Οι απαγωγείς που εγκαθίστανται σε απόσταση μεγαλύτερη των 50 m από το προστατευόμενο LBS παρέχουν αμελητέα προστασία για απότομες κεραυνικές υπερτάσεις.

Ερ: Πώς η ταξινόμηση της σοβαρότητας της μόλυνσης κατά IEC 60815-1 καθορίζει την ελάχιστη απόσταση ερπυσμού του μονωτήρα που απαιτείται για την αποφυγή της αναλαμπής υγρής μόλυνσης σε μονάδες LBS που είναι τοποθετημένες σε στύλο κατά τη διάρκεια καταιγίδων;

A: Το πρότυπο IEC 60815-1 καθορίζει ελάχιστες ειδικές αποστάσεις ερπυσμού από 16 mm/kV (πολύ ελαφριά μόλυνση) έως 39 mm/kV (πολύ βαριά μόλυνση) - η απαιτούμενη συνολική απόσταση ερπυσμού ισούται με την ειδική τιμή πολλαπλασιασμένη με την τάση φάσης προς φάση του συστήματος σε kV. Οι μονωτήρες με απόσταση ερπυσμού κάτω από αυτή την απαίτηση θα αναβοσβήνουν υπό συνθήκες υγρής μόλυνσης σε τάσεις κάτω από την κανονική τάση λειτουργίας συχνότητας ισχύος.

Ε: Ποια τάση συνεχούς λειτουργίας του απαγωγού υπερτάσεων (UCOVU_{COV}) απαιτείται για μια υπαίθρια LBS τοποθετημένη σε στύλο σε δίκτυο διανομής 33 kV με συντονισμένη γωνία;

A: UCOV36 kVU_{COV} \geq 36 \text{ kV}- υπολογίζεται ως (36/3)×1.73=36 kV(36/\sqrt{3}) \times 1.73 = 36 \text{ kV}, όπου 36 kV είναι η μέγιστη τάση του συστήματος και 1,73 είναι ο συντελεστής TOV για υπέρταση πλήρους σφάλματος γης σε δίκτυο με γείωση συντονισμού. Οι απαγωγείς που προσδιορίζονται για την τάση λειτουργίας φάσης-γης χωρίς τον συντελεστή TOV θα οδηγηθούν σε συνεχή αγωγή κατά τη διάρκεια των σφαλμάτων γης, καταστρέφοντας τα μπλοκ MOV.

Ερ: Ποιες δραστηριότητες επιθεώρησης μετά την καταιγίδα πρέπει να ολοκληρωθούν εντός 48 ωρών από μια σοβαρή καταιγίδα για τον εντοπισμό των εξωτερικών μονάδων LBS που είναι τοποθετημένες σε στύλους και διατρέχουν αυξημένο κίνδυνο βλάβης στην επόμενη καταιγίδα;

A: Πλήρης οπτική επιθεώρηση για ρωγμές μονωτήρων, σημάδια τροχιάς και θραύσματα- μέτρηση ρεύματος διαρροής απαγωγού υπέρτασης για τον εντοπισμό υποβάθμισης MOV από την απορρόφηση ενέργειας υπέρτασης κατά τη διάρκεια της καταιγίδας- επιτόπιος έλεγχος αντίστασης επαφής σε κάθε μονάδα που παρουσίασε λειτουργία ρελέ προστασίας κατά τη διάρκεια της καταιγίδας- και επιθεώρηση της κατάστασης του μολύβδου απαγωγού για ενδείξεις συμβάντων εκφόρτισης υψηλού ρεύματος - κάθε μονάδα που παρουσιάζει μη φυσιολογικά ευρήματα πρέπει να αντικατασταθεί πριν από το επόμενο προβλεπόμενο συμβάν καταιγίδας.

  1. “Ρύπανση Flashover των μονωτήρων”, https://ieeexplore.ieee.org/document/4113919. Εξηγεί πώς τα υγρά στρώματα μόλυνσης μειώνουν τη διηλεκτρική αντοχή. Τύπος πηγής: έρευνα. Υποστηρίζει: μειώνει την αποτελεσματική τάση ανάφλεξης κατά 30-70% κάτω από την καθαρή, ξηρή τιμή αντοχής.

  2. “IEC 60815-1:2008”, https://webstore.iec.ch/publication/3553. Πρότυπο για την επιλογή και διαστασιολόγηση μονωτήρων υψηλής τάσης που προορίζονται για χρήση σε ρυπασμένες συνθήκες. Τύπος πηγής: πρότυπο. Υποστηρίζει: Το IEC 60815-1 ορίζει τα επίπεδα σοβαρότητας της ρύπανσης (a έως e) και καθορίζει την ελάχιστη ειδική απόσταση ερπυσμού.

  3. “IEC 62271-103:2021”, https://webstore.iec.ch/publication/60548. Καθορίζει απαιτήσεις για διακόπτες υψηλής τάσης. Τύπος πηγής: πρότυπο. Υποστηρίζει: IEC 62271-103 LIWV απαιτήσεις για LBS εξωτερικού χώρου.

  4. “IEEE C62.22”, https://standards.ieee.org/ieee/C62.22/4111/. Οδηγός για την εφαρμογή των απαγωγέων υπερτάσεων μεταλλικού οξειδίου. Τύπος πηγής: πρότυπο. Υποστηρίζει: Η τάση στους ακροδέκτες του προστατευόμενου εξοπλισμού αυξάνεται κατά περίπου 1 kV ανά μέτρο διαχωρισμού μεταξύ του απαγωγού και του προστατευόμενου εξοπλισμού.

  5. “IEC 62305-2:2010”, https://webstore.iec.ch/publication/61732. Προστασία από κεραυνούς - Μέρος 2: Διαχείριση κινδύνων. Τύπος πηγής: πρότυπο. Υποστηρίζει: πυκνότητα κεραυνών στο έδαφος (GFD) > 4 κεραυνοί/km²/έτος σύμφωνα με το IEC 62305-2.

Σχετικό

Jack Bepto

Γεια σας, είμαι ο Τζακ, ειδικός στον ηλεκτρολογικό εξοπλισμό με πάνω από 12 χρόνια εμπειρίας στη διανομή ενέργειας και στα συστήματα μέσης τάσης. Μέσω της Bepto electric, μοιράζομαι πρακτικές ιδέες και τεχνικές γνώσεις σχετικά με βασικά εξαρτήματα του ηλεκτρικού δικτύου, συμπεριλαμβανομένων των διακοπτών, των διακοπτών φορτίου, των διακοπτών κενού, των αποζευκτών και των μετασχηματιστών οργάνων. Η πλατφόρμα οργανώνει αυτά τα προϊόντα σε δομημένες κατηγορίες με εικόνες και τεχνικές επεξηγήσεις για να βοηθήσει τους μηχανικούς και τους επαγγελματίες του κλάδου να κατανοήσουν καλύτερα τον ηλεκτρικό εξοπλισμό και τις υποδομές του συστήματος ηλεκτρικής ενέργειας.

Μπορείτε να με βρείτε στο [email protected] για ερωτήσεις σχετικά με τον ηλεκτρικό εξοπλισμό ή τις εφαρμογές συστημάτων ηλεκτρικής ενέργειας.

Πίνακας περιεχομένων
Φόρμα επικοινωνίας
🔒 Οι πληροφορίες σας είναι ασφαλείς και κρυπτογραφημένες.