ההשפעה של ברק ברק סטרייקס על Fault Occurrence ב Power Transmission Lines

ההשפעה של ברק ברק סטרייקס על Fault Occurrence ב Power Transmission Lines

התקפי ברק מייצגים את אחת התופעות הטבעיות הבלתי צפויות והעוצמתיות המשפיעות על מערכות חשמל בכל שנה, מאות אלפי ברקים פגעו קווי שידור ושטחם הסובב, תוך הזרקת זרמים ענקיים שיכולים לשבש את הפעולה הרגילה.היחסים בין פעילות ברקת לבין תקלות מערכת הכוח הם קריטיים להבנה לתכנון רשתות חזקות, ממושכות.

קווי שידור כוח, בשל הגאומטריה החשוף, הגיאומטריה הגבוהה והטווח הגיאוגרפי הנרחב שלהם, הם מטרות אטרקטיביות באופן טבעי עבור ברקים באזורים רבים, ברקים המסוכנים של ברקים עבור חלק משמעותי מכל ההפרעות של השידור.על פי FLT:0PRIE מחקרים ראטפל:1, ברק אחראי ל -30% עד 70% של תקלות באזורים עם רמות גבוהות של רעמים (הימים) בשנה אחת, הבנתם היא מנגנונים ראשונים לכדי מנגנוני הבזק.

הפיזיקה של ברק מאינטראקציה עם Transmission Lines

ברק מתפתח כשחרור אלקטרוסטטי מסיבי בין אזורים טעונים בתוך ענן סופת רעמים לבין הקרקע, או בין עננים.כאשר מנהיג כלפי מטה ניגש אל הסביבה של קו שידור, שדה חשמלי אינטנסיבי (לעיתים קרובות מעל כמה מיליון וולט למטר) יכול לגרום למעלה המחברת מנהיגים מן המוליכים בשלב, חוטי מגן, או העליון. שביתה ישירה לשלב בתוך מזרקת דופק נוכחי שיכול ליצור מעל 200 ק"מ יותר ויותר גבוה יותר מ 10 ק"מ יותר מאשר כוחות אלקטרומגנטיים.

עם זאת, לא כל מקרי הברק כרוכים להיט ישיר. A מכה חוט מגן או מגדל העליון עדיין מזרקים אנרגיה כי נוסע הן לתוך האדמה דרך המגדל לרגל ההתנגדות לאורך חוטי מגן. גל זה יכול לגרום מתחים גבוהים על המוליכים בשלב דרך הפיכה אלקטרומגנטית.אפילו שביתה לקרקע ליד הקו יכול לייצר מעלים מושרה - הידוע ברקים המושרה - כי גלות עשוי לעלות על החוזקות במיוחד על מעגלים חלשים, אבל גם על מעגלים חלשים יותר.

חומרת האשמה המתקבלת תלויה במספר גורמים:

• (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
• (ב) ⁇ :0) מקיפים את החוסר: מגדל 1:1 (FLT:1 Tower) מקטין את הגלים המתבטאים ואת הצטברות המתח על פני אינסולטורים.
• (ב) רמת בידוד:0 (ב) 1:1 רמת בידוד בסיסית (BIL) קובעת את סף המתח שבו מתרחש הבזקובר.
• (ב) הסתברות לכפיפות או נקודות חלשות: FLT ( 1:1 סורges) ניתן להגדיל בנקודות של הפסקת אש, כגון הפסקות כבל או פיצויי סדרה.

סוגים של ברק-כיפוף Faults

ניתן לסווג את ה Faults ביוזמת ברק לשתי קטגוריות רחבות: קבוע ו transient. Utilities חייבים להבחין ביניהן כדי להחליט על אסטרטגיות הגנה ושיקום מתאימות.

Faults

תקלות קבועות נובעות מנזק פיזי שלא ניתן לנקות על ידי פשוט ממריץ את הקו ולאחר מכן מנסה לסגור מחדש.דוגמאות כוללות מיתרים ממריצים שבורים, מנצחים שבורים, חומרה פגועה, או שריפת חתך עץ או קטבים (בחלוקה) כאשר אנרגיית ברק גבוהה מאוד או כאשר המעקב הנוכחי ממערכות הכוח מקיים קשת כוח, חום ומכני יכול לבצע נפיחות או מוליך קבוע (בצורה) דורשות מכובשים (אובצורה מאוחרת יותר) כדי לחזק את הכבלים קבועים (אובצורה) או ממתכת (מתאים מתקדמים יותר).

זמני (Temporary) Faults

פגמים טרנסיים נפוצים הרבה יותר. a ברק המושרה יתרום גורם הבזק מעבר מחרוזת אינסטלטור, יצירת נתיב עריכת עבור זרם כוח- ⁇ זה יכול להיות מכבה על ידי פורצי מעגלים מודרניים ב 2-5 מחזורים (30 מילימטרים), במיוחד אם קו זה מצויד עם שידור מהיר מספיק.

כמה מהבזקים עשויים להתפתח לאשמה קבועה אם קשת הכוח נמשכת מספיק זמן כדי לגרום לשחיקה מנצחת או אם הבזקים מרובים-phase מתרחשת. כפול-phase או שלוש פעימות הם בעייתיים במיוחד משום שהם להפחית את היכולת של תוכניות ריצוף יחיד-פול כדי לנקות את האשמה ויכול להוביל להפרעות מערכתיות גדולות יותר.

אפקטים עקיפים אחרים

מעבר לפגמים של הבזק, ברק יכול לגרום:

• (ב) [15] , ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
• (FLT:0) התערבות אלקטרונית (EMI): חלוף 1:105, יכול להיות שותף לכבלים שליטה ולגרום לשיתוף פעולה לא נכון של הודעות הגנה, תופעה המכונה "טיול קצבה".
• נזקי טרנספורפורמנטלי: 1FLT:1 סורגים נכנסים תת-תתש באמצעות קווי שידור יכולים לגרום להתמוטטות בידוד אצל המשתנים, במיוחד ביחידות עם יכולת עמידה חלשה יחסית.

גילוי ומודל של ברק-החינוך

כלי חשמל מודרניים מסתמכים על מספר כלים כדי להבין ולנבא תקלות ברק.מערכות מיקום ברק (LLS), כגון רשת ה-National Lightning Network (NLDN) או ה- LINET האירופית, לספק נתונים בזמן אמת על מיקום שבץ, שיא הנוכחי, קוטביות ורב-ציות.

מהנדסים משתמשים גם בתוכנת סימולציה טרנזית אלקטרומגנטית (למשל, EMTP, ATP) כדי מודל של ההתפשטות של גלימות ברקים לאורך קווי שידור.סימולציות אלה משלבות גיאומטריה מגדל, ערכי התנגדות לרגל, תכונות הבזק של אינסטלטור (מקומות זמן וואט), ואת ההתנהגות הלא-לינארית של מעכבי גלאז'.התוצאות מסייעות לקבוע את הברק הקריטי הנדרש כדי לגרום לפלאש - הידוע כמגן הנוכחי או הכישלון הנוכחי - או הנוכחי - או הנוכחי - כל מגדל הנוכחי - או הנוכחי.

« הגנה על כישלון מול Backflashover

שני מנגנונים שונים מייצרים הבהרות ברק:

• (FLT:0) כישלון: 1FLT 1 ברק עקף את חוט המגן ומכה את מנצח שלב ישירות.זה קורה כאשר זווית המגן (הזווית בין חוט המגן לבין המנצח החיצוני) גדול מדי, לעתים קרובות יותר מ 20-30 מעלות.
• (FLT:0) Backflashover: 1FLT:1 ברק מכה חוט מגן או מגדל העליון.הזרמים הנוכחיים דרך המגדל לקרקע, העלאת פוטנציאל המגדל ביחס למוליכים בשלב.אם המתח יורד על פני המגדל חסימת ההתנגדות עולה על רמת בידוד לעמוד, הבזקר מתרחש מן המגדל עד שלב הנגיף.

אסטרטגיות מייגציה שונות לכל אחד: שיפור מגן (חוטי מגן או הקטנת זווית) להגנה על כישלונות, וצמצום עכבות רגל (באמצעות ניגודים, מוטות קרקע או טיפול כימי) עבור backflashovers.

אסטרטגיות לחיקוי בפרקטיקה

הגנה יעילה ברק מפחיתה את תדירות הפגמים ואת חומרת ההשלכות שלהם.אין פתרון אחד עובד באופן אוניברסלי; שילוב של טכניקות המותאמות לתנאים המקומיים מניב את התוצאות הטובות ביותר.

מעצורים ו- Surge Protectors

מעכבי קו טרנסצנטרי (נקראים גם מעצרים קו) מותקנים במקביל עם מיתרים אינסטלטור.יש להם מאפיין מתח לא-לינארי-נוכחי כי הסיטים את הזרם מן בידוד, הגבלת העודף לשווי בטוח. התקנת מעצרים בכל שלב של כל מגדל הוא יקר, ולכן כלי רכב בדרך כלל מציבים אותם על השלבים הפגיעים ביותר (בדרך כלל בשלב התצורה המוצדקת) עם יכולת ריכוזית גבוהה או גבוהה זו).

עיצוב מערכת

הפחתת ההתנגדות של המגדל היא אחת הדרכים היעילות ביותר למנוע חסימה.עבור קווים חדשים, מעצבים שואפים לדרוך התנגדות מתחת 10-15 הומים שבו ניתן להשיג מבחינה כלכלית עם מוטות קרקעיות מונחות עמוק, קבורה חוטים נגדיים (מוליכים סוסוניים בורחים מבסיס המגדל), או מערכות רשת ביבשה קשה (למשל, טיפול כימי (למשל, סלקציה נגדית) יכול להוביל את הזמן היבש או למחתרת צלולה).

בידוד תיאום

בחירת רמות בידוד שמתאימות לסביבה הצפויה היא פעולה איזון: גבוה BIL פירושו פחות הבזקים אבל עלות מוגברת וממדי מגדל גדול יותר עבור טיהור. Insulation כולל בחירת אורך מיתרים insulator, התכווצות בין השלבים, ואת פערי האוויר לעמוד בסטנדרטים סבירים ביותר ברקים.

משיכת מגן ושיקום

ממסרים מהירים מזהים את השינוי הזמני או המעצור מהאשמה ברקים ומטיילים את השורה. Single-pole Tripping (פתח רק את השלב המוטע) הוא יתרון כי הוא מאפשר המשך העברת כוח על השלבים הבריאים ומצמצמצמצמצמצמצת את חוסר יציבות המערכת. אסטרטגיות הפחתה אוטומטית, עיכבו, או סנכרון-בדיקה - לשפר את האמינות.

תחזוקה רגילה והערכה

בעוד לא ניקוי ברק ישיר, תחזוקה קפדנית מבטיחה כי ציוד הגנה הוא פונקציונלי.בדיקות חזותיות (קרקע או בסיס מזל"ט) יכול לזהות לשפוך insulator שבור, חומרה מקודד, חוטי מגן פגומים.תרמוגרפיה אינפרא אדום יכול לזהות דליפת מעצר הנוכחי. תחזוקה חשובה במיוחד באזורים עם ברק תכופים כי נזק מצטבר עשוי להפחית את היעילות של מערכות קרקעיות או בידוד.

השפעות סטטיסטיות ושיקולים כלכליים

העלות הכלכלית של תקלות מכווצות ברק משתרעת מעבר להוצאות התיקון הישירות.הפרסום יכול לגרום להפסדים בייצור במפעלים, נזק בציוד רגיש, ובמקרים מסוימים מהווה סיכון בטיחותי ציבורי.הנתונים מהמכון לחקר חשמל כוח מצביע על כך שמערכת השידור הקשורה ברק בארצות הברית לבדה לבדה עולה לחברות וללקוחותיהן מאות מיליוני דולרים בשנה.

מסדרון "אורנינג אלי" במרכז פלורידה, חלקים מהחוף המפרץ, ואזור האגמים הגדולים חווים את הבזקי הבזק הגבוהים ביותר (6-10 פעימות לקילומטרים בשנה) באופן בולט, במערב ארה"ב ורוב אירופה יש שינויים קלים יותר בתנודות.

מגמות עתידיות ב-Lightning

ככל שהרשת מתפתחת, כך גם שיטות הגנה ברקים.החדירה הגוברת של מקורות אנרגיה מתחדשת – במיוחד צמחי שמש גדולים המחוברים באמצעות קווי שידור ארוכים – מציבים אתגרים חדשים.מערך סולארי ממוקמים לעתים קרובות בשטח פתוח, שטוח עם חשיפה גבוהה, ואת המכשול שלהם רגישים למתחמי ברק המושרה.

טכנולוגיות רשת חכמות כמו מעקב בזמן אמת רשתות של מעקב עצמי עשוי להפחית את ההשפעה של תקלות ברקים.לדוגמה, תוכניות הגנה רחבות-שטח יכולות לבודד במהירות קו מזוהם ולעבור מחדש כוח.התקדמות ב-FLT:0machine Learning for Lightninging FLT:1 מאפשרות כלי רכב לתחזוקה מקדימה ולתאם את המערכת לפני סערה, כמו גם חומרים מסובבים תחת ביצועים מורכבים ואפקטים מורכבים - כמו חומרים מלמטה-FLT:1 המאפשרים מתקדמים - שיפור ביצועים - כמו חומרים מסובכים - כמו חומרים מסובכים - שיפור ביצועים מורכבים ותפקודים מורכבים ו-

אזור מחקר מבטיח הוא השימוש של "חרדי" ברקים לפקח על הדלפה שלהם זרם ואנרגיה, העברת נתונים למערכת מרכזית.זה מאפשר תחזוקה חיזוי: החלפת מעצרים לפני שהם נכשלים.

שיטות טובות למהנדסי שירות

בהתבסס על עשרות שנים של ניסיון תפעולי ומחקר שדה, ההמלצות הבאות מופיעות לצמצום תקלות הנגרמות על ידי ברק על קווי שידור:

• לבצע הערכת סיכון ברק באמצעות נתוני LLS עבור כל פלח קו, חשבונאות עבור רמות isokeraunic, התנגדות הקרקע וגיאומטריה המגדל.
• קווי מגן עיצוב עם זווית מגן מקסימלית של 15-20 מעלות עבור קווים חדשים; קווים ישנים יותר רטרוfit שבו כלכלית.
• Aim for Tower Footing Resistance מתחת ל-15 הומס; ליישם תוכנית למדידה ולשפר את הקרקע על מגדלים קיימים עם התנגדות גבוהה.
• התקנת מעצרים קו לפחות בשני השלבים המובילים על מגדלים עם ההתנגדות העליונה ביותר להליכה ברגל, או היכן ששיעורי השבירה אינם מקובלים.
• השתמש בטיול חד-פול ואוטומטי עם זמן מת שמתאים למאפיינים של דהון (בדרך כלל 0.5-1 שנייה עבור קשתות ברק).
• באופן קבוע לבדוק ולשמור על הודעות הגנה, במיוחד חסינות transient שלהם, כדי למנוע nuisance טריפ מ הגוחות מושרה.
• לפתח פרוטוקול ניתוח סיעור לאחר התואם נתונים למיקום ברק עם רשומות שגויות כדי לזהות נקודות חלשות ולאמת יעילות הפחתת הפחתת משקל.

מסקנה

התקפי ברק נשארים אחד האתגרים המשמעותיים ביותר לאמינות קווי שידור כוח.האינטראקציה מורכבת: פלאש יחיד יכול לגרום לאסון חולף קצר כי מנקה באופן אוטומטי או גרימת נזק קבוע כי דופק קו מחוץ לשירות במשך שעות.המפתח למזער הפרעות מתעוררות בתוך הבנה של הסביבה המקומית, החל פתרונות הנדסיים מתאימים - החל שיפורים ריצוף כדי לזרז מעצרים - ומבודדים באמצעות שיטות בקרה חכמות, אפילו כדי להבטיח סימולציה של לחץ אווירי לחץ אווירי לחץ אווירי לחץ אוויר, עם כמה לחץ אווירי לחץ אוויר, אשר ממשיכים לפתח את רמות הגנה מפני לחץ אוויריות.