Атмосферски пренапон у електричним мрежама

Нагли краткотрајни пораст напона до вредности опасне за изолацију електричне инсталације називају се пренапона... По свом пореклу, пренапони су две врсте: спољашњи (атмосферски) и унутрашњи (преклопни).

Атмосферски удари настају услед директних удара грома у електричну инсталацију или од удара грома у њеној непосредној близини. Атмосферски пренапони представљају највећу опасност за електричну инсталацију, као и код директних удара муња могу достићи 1.000.000 В, са струјом грома до 200 кА. Не зависе од вредности називног напона електричне инсталације. Посебно су опасни за инсталације нижег напона, јер су у овим инсталацијама размаци између делова под напоном и ниво изолације мањи него у високонапонским.

Атмосферски пренапони се деле на индуковане и директне ударе грома. Први се дешава током пражњења грома у близини електричне инсталације, на пример трафостанице или далековода.Пренапон је генерисан индуктивним ефектом грмљавинског облака напуњеног до веома високог потенцијала (неколико милиона волти).

У случају директног удара грома, поред електромагнетног дејства које изазива пренапон, примећују се и механичка оштећења, на пример цепање дрвених стубова или прагова надземног далековода.

Индуковани пренапони су реда величине 100 кВ, што је знатно мање од пренапона изазваног директним ударом грома. Они се шире дуж проводника надземних водова након пражњења у облику пролазних таласа.

Удар грома се у већини случајева састоји од низа појединачних импулса који следе један за другим. Целокупно пражњење траје десетинке секунде, а појединачни импулси имају трајање од по десетине микросекунди. Број појединачних импулса током удара грома може бити од 1 до 40.

Заштита електричних инсталација од атмосферског пренапона

Горе је наведено да атмосферски пренапони могу достићи неколико милиона волти. Изолација електричних инсталација не може да издржи такве напонске нивое, па јој је потребна додатна заштита од оштећења. Ова средства спречавају оштећење електричне опреме и треба их користити у електричним инсталацијама како за повећање непрекидног напајања потрошача тако и за заштиту људи и животиња.

Посебну пажњу треба посветити заштити од пренапона надземних водова 10 и 0,4 кВ, као и потрошачких трафостаница које се налазе у руралним подручјима.

Пожари могу бити озбиљна последица пренапона, посебно услед директних удара грома. Због тога се најозбиљнија пажња поклања организацији исправне и поуздане заштите од атмосферског пренапона (или заштите од грома).

Проблем громобранске заштите обухвата мере заштите појединих елемената електричних инсталација од директних удара грома, изолацију електричних машина и уређаја од оштећења, од импулса који пролазе са линије пренапонских таласа. Ове мере се своде на постављање заштитних уређаја и уређаја који преусмеравају импулс (талас) од удара у земљу пре него што талас дође до било ког критичног елемента инсталације и онеспособи га.

Дакле, главни део свих заштитних уређаја су прекидачи за уземљење. Они морају бити испуњени у складу са ПУЕ и обезбеђују поуздано пражњење наелектрисања у земљу.

Одводници грома, одводники и варници се користе као примарна заштитна опрема од атмосферског пренапона.

Громобрани оријентишу атмосферско пражњење према себи, одводећи га од струјних делова инсталације. За заштиту концентрисаних објеката (нпр. трафостанице или друге конструкције) користе се штапни громобрани, а за заштиту продужених (на пример жица надземних водова) контактне жице громобрана.За одвод наелектрисања у земљу користе се одводници. постављене су и свеће.

За громобранску заштиту станичних генератора и трансформатора предвиђен је сет средстава како за заштиту од директних удара грома тако и од ударних таласа који падају са водова.

Заштиту од директног удара грома обезбеђују громобрани и контактне муње на прилазима ДВ станици или трафостаници. Генератори су заштићени од таласа који падају са линије граничницима који ограничавају амплитуду таласа на вредност која није опасна по изолацију електричне машине.

Не препоручује се директно повезивање великих генератора на одлазне далеководе. За мале станице које снабдевају потрошаче електричном енергијом на генераторском напону, такво повезивање је могуће уз додатну уградњу специјалних лимитера са побољшаним карактеристикама на генератор.

Ако су генератори прикључени директно на појачане трансформаторе, односно према блок шеми генератор-трансформатор, не захтевају посебне мере заштите од поли пренапона.

Надземни водови напона 6 — 35 кВ, израђени на дрвеним стубовима, не захтевају посебну заштиту од пренапона. Отпорност на муње њихове изолације је обезбеђена изолационим својствима дрвета. Овде је само важно одржавати следеће минималне изолационе удаљености између жица (у дрвету): 0,75 м за напон 6-10, 1,5 м за напон 20 и 3 м за напон 35 кВ.

Појединачни делови надземних водова са ослабљеном изолацијом (на пример, коришћењем металних или армирано-бетонских носача, повезивање надземног вода каблом итд.) заштићени су одводницима или варничним празнинама (при малим струјама) (видети — Ограничења за цеви и Рестриктори вентила). Отпор уређаја за уземљење ових уређаја не би требало да буде већи од 10 ома.

Ограничавачи и варници се постављају на носаче два надземна вода која се међусобно укрштају или на раскрсници надземног далековода са комуникационим водом. Отпор уређаја за уземљење овде не би требало да буде већи од 15 ома. Нагиби уземљења носача морају имати вијчани спој, а њихов попречни пресек мора бити најмање 25 мм2.

У циљу обнављања напајања изнад надземног вода након брзих пролазних кварова муње, користе се уређаји за аутоматско поновно затварање (аутоматско поновно затварање) водова. Уз успешан рад аутоматских реклозера као громобранског уређаја, корисници неће осетити прекид напајања који неће бити дужи од 0,2с, а њихов нормалан рад неће бити поремећен.

Кабловске уводнице су са оба краја заштићене граничницима.

Посебно пажљиво се спроводи заштита потрошачких мрежа напона 0,38 / 0,22 кВ. Ове мреже су обично ваздушне и њихов дизајн је најподложнији атмосферским ударима јер се уздижу изнад свих других структура и пролазе кроз отворена подручја.

Нисконапонске мреже су опремљене уређајима за заштиту од грома који одбијају импулсне струје пражњења на земљу. Ово вам омогућава да заштитите људе и животиње, спречите пожаре изазване громом и њихов продор у унутрашње електричне жице.

У нисконапонским мрежама прикључци на громобранско уземљење предвиђени су за куке или игле изолатора свих фазних проводника и неутралног проводника.

Уземљење је предвиђено и на носачима са жичаним славинама до кућа или директно на улазима зграда. Отпор уређаја заштитног уземљења не сме бити већи од 30 ома.

У потрошачким трафостаницама 10 / 0,4 кВ нисконапонски намотаји повезани на надземне водове морају бити заштићени одводницима. Постављају се што ближе трансформатору и повезују се са заједничким уземљеним колом трафостаница. Када је снага трансформатора 630 кВА и више, врше се два додатна заштитна уземљења дуж водова који се протежу од њега — на 50 и 100 м од трафостанице са наведеном вредношћу отпора.