Sovratensione atmosferica nelle reti elettriche

Vengono chiamati aumenti improvvisi di tensione a breve termine a un valore pericoloso per l'isolamento di un impianto elettrico sovratensione... Per la loro origine, le sovratensioni sono di due tipi: esterne (atmosferiche) e interne (commutazione).

Le sovratensioni atmosferiche derivano da fulmini diretti in un impianto elettrico o da fulmini nelle sue immediate vicinanze. Le sovratensioni atmosferiche rappresentano il pericolo maggiore per un impianto elettrico, così come gli urti diretti fulmine possono raggiungere 1.000.000 di V, con una corrente di fulmine fino a 200 kA. Non dipendono dal valore della tensione nominale dell'impianto elettrico. Sono particolarmente pericolosi per le installazioni a bassa tensione, poiché in queste installazioni le distanze tra le parti in tensione e il livello di isolamento sono inferiori rispetto alle alte tensioni.

Le sovratensioni atmosferiche si dividono in fulminazioni indotte e dirette. Il primo si verifica durante la scarica di un fulmine vicino a un impianto elettrico, ad esempio una sottostazione o una linea elettrica.La sovratensione è generata dall'effetto induttivo di una nube temporalesca caricata a un potenziale molto elevato (diversi milioni di volt).

Nel caso di fulminazione diretta, oltre all'azione elettromagnetica che provoca sovratensione, si osservano anche danni meccanici, ad esempio la spaccatura di pali di legno o traversine di linee elettriche aeree.

Le sovratensioni indotte sono dell'ordine di 100 kV, che è significativamente inferiore alla sovratensione causata da un fulmine diretto. Si propagano lungo i conduttori della linea aerea dopo la scarica sotto forma di onde evanescenti.

Un fulmine nella maggior parte dei casi consiste in una serie di singoli impulsi che si susseguono. L'intera scarica dura decimi di secondo ei singoli impulsi hanno durate di decine di microsecondi ciascuno. Il numero di singoli impulsi durante un fulmine può essere compreso tra 1 e 40.

Protezione degli impianti elettrici dalle sovratensioni atmosferiche

È stato notato sopra che le sovratensioni atmosferiche possono raggiungere diversi milioni di volt. L'isolamento degli impianti elettrici non è in grado di sopportare tali livelli di tensione, quindi necessita di una protezione aggiuntiva contro i danni. Questi agenti prevengono i danni alle apparecchiature elettriche e dovrebbero essere utilizzati negli impianti elettrici sia per aumentare l'alimentazione ininterrotta dei consumatori sia per proteggere le persone e gli animali.

Particolare attenzione dovrebbe essere prestata alla protezione contro le sovratensioni delle linee aeree da 10 e 0,4 kV, nonché delle sottostazioni dei consumatori situate nelle aree rurali.

Gli incendi possono essere una grave conseguenza della sovratensione, in particolare a causa di fulmini diretti. Pertanto, viene prestata la massima attenzione all'organizzazione di una protezione corretta e affidabile contro le sovratensioni atmosferiche (o protezione contro i fulmini).

Il problema della protezione contro i fulmini comprende misure per proteggere i singoli elementi degli impianti elettrici da fulmini diretti, l'isolamento di macchine e dispositivi elettrici da danni, da impulsi che passano dalla linea delle onde di picco. Queste misure si riducono all'installazione di dispositivi di protezione e dispositivi che deviano un impulso (onda) da una sovratensione nel terreno prima che l'onda raggiunga qualsiasi elemento critico dell'impianto e lo disabiliti.

Pertanto, la parte principale di tutti i dispositivi di protezione sono i sezionatori di terra. Devono essere soddisfatte in conformità con il PUE e fornire uno scarico affidabile della carica a terra.

Parafulmini, scaricatori e parascintille sono utilizzati come dispositivi di protezione primaria contro le sovratensioni atmosferiche.

I parafulmini orientano verso di sé la scarica atmosferica, allontanandola dalle parti conduttrici dell'impianto. Per proteggere oggetti concentrati (ad esempio sottostazioni o altre strutture) vengono utilizzati parafulmini a barra e per proteggere quelli estesi (ad esempio cavi di linee aeree) vengono utilizzati parafulmini a filo di contatto. sono installati e candele.

Per la protezione contro i fulmini di generatori e trasformatori di stazione, è previsto un insieme di mezzi sia per la protezione contro i fulmini diretti che per le onde di picco che cadono dalla linea.

La protezione contro i fulmini diretti è fornita da parafulmini e fulmini di contatto sugli avvicinamenti della linea aerea alla stazione o alla sottostazione. I generatori sono protetti dalle onde che cadono dalla linea con limitatori che limitano l'ampiezza dell'onda ad un valore non pericoloso per l'isolamento di una macchina elettrica.

Si sconsiglia di collegare direttamente i generatori di grandi dimensioni alle linee elettriche in uscita. Per le piccole stazioni che forniscono elettricità ai consumatori alla tensione del generatore, tale collegamento è possibile con l'installazione aggiuntiva di limitatori speciali con caratteristiche migliorate al generatore.

Se i generatori sono collegati direttamente ai trasformatori elevatori, cioè secondo lo schema a blocchi generatore-trasformatore, non necessitano di particolari misure di protezione contro le poli sovratensioni.

Le linee aeree con una tensione di 6 - 35 kV, realizzate su pali di legno, non richiedono una protezione contro le sovratensioni speciale. La resistenza ai fulmini del loro isolamento è fornita dalle proprietà isolanti del legno. Qui è importante solo mantenere le seguenti distanze minime di isolamento tra i fili (in legno): 0,75 m per tensioni 6-10, 1,5 m per tensione 20 e 3 m per tensione 35 kV.

Le singole sezioni di linee aeree con isolamento indebolito (ad esempio, utilizzando supporti metallici o in cemento armato, collegando la linea aerea con un cavo, ecc.) sono protette da scaricatori o spinterometri (a basse correnti) (vedere — Restrizioni per tubi E Limitatori di valvole). La resistenza dei dispositivi di messa a terra di questi dispositivi non deve essere superiore a 10 ohm.

Limitatori e spinterometri sono installati sui supporti di due linee aeree che si incrociano o all'intersezione di una linea elettrica aerea con una linea di comunicazione. La resistenza dei dispositivi di messa a terra qui non dovrebbe essere superiore a 15 ohm. Le pendenze di messa a terra dei supporti devono avere un collegamento bullonato e la loro sezione trasversale deve essere di almeno 25 mm2.

Per ripristinare l'alimentazione sopra la linea aerea dopo guasti da fulmini transitori veloci, vengono utilizzati dispositivi di richiusura automatica (richiusura automatica) delle linee. Con il corretto funzionamento dei richiusori automatici come dispositivo di protezione contro i fulmini, gli utenti non avvertiranno un'interruzione di corrente che non sarà superiore a 0,2 secondi e il loro normale funzionamento non sarà disturbato.

I pressacavi sono protetti alle due estremità con fermi.

La protezione delle reti di consumo con una tensione di 0,38 / 0,22 kV viene eseguita con particolare attenzione. Queste reti sono tipicamente aeree e il loro design è più suscettibile alle sovratensioni atmosferiche poiché si elevano al di sopra di tutte le altre strutture e attraversano aree aperte.

Le reti a bassa tensione sono dotate di dispositivi di protezione contro i fulmini che deviano verso terra le correnti di scarica impulsiva. Ciò consente di proteggere persone e animali, prevenire gli incendi causati dai fulmini e la loro penetrazione nei cavi elettrici interni.

Nelle reti a bassa tensione sono previsti collegamenti alla messa a terra della protezione contro i fulmini per ganci o perni di isolatori di tutti i conduttori di fase e del conduttore neutro.

La messa a terra è prevista anche su supporti con prese di filo alle abitazioni o direttamente agli ingressi degli edifici. La resistenza del dispositivo di messa a terra di protezione non deve superare i 30 ohm.

Nelle sottostazioni utenze da 10 / 0,4 kV, gli avvolgimenti di bassa tensione collegati alle linee aeree devono essere protetti da scaricatori. Sono installati il ​​più vicino possibile al trasformatore e sono collegati al circuito di terra comune delle sottostazioni. Quando la potenza del trasformatore è pari o superiore a 630 kVA, vengono realizzate due messe a terra protettive aggiuntive lungo le linee che si estendono da esso - a 50 e 100 m dalla sottostazione con il valore di resistenza specificato.