雷は、送電鉄塔に重大な脅威をもたらす自然現象です。当社は送電鉄塔のサプライヤーとして、送電システムの信頼性と安全性を確保するための避雷対策が極めて重要であることを理解しています。このブログでは、送電鉄塔の雷保護がどのように実現されるかを探っていきます。
送電鉄塔に対する雷の脅威を理解する
落雷は送電鉄塔に重大な損傷を与える可能性があります。稲妻が鉄塔に当たると、非常に高い電流と電圧が発生する可能性があります。これらの高エネルギー サージは、絶縁体、変圧器、導体などの鉄塔上の電気部品に損傷を与える可能性があります。さらに、エネルギーの突然の解放によって引き起こされる機械的応力は、亀裂、変形、さらには崩壊などの物理的損傷をパイロン構造自体に引き起こす可能性があります。
接地システム
送電鉄塔の雷保護の基本的な方法の 1 つは、効果的な接地システムの設置です。適切に設計された接地システムは、雷電流が地面に流れるための低抵抗経路を提供します。
接地システムは通常、鉄塔の基部の周囲の土壌に埋め込まれた接地電極で構成されます。これらの電極は、銅や亜鉛メッキ鋼などの材料で作ることができます。銅は、その高い導電性と耐食性により、一般的な選択肢です。電極は、通常は銅またはアルミニウムで作られた接地導体によってパイロン構造に接続されています。
接地電極は特定のパターンで配置されており、土壌との接触を最大限に確保し、接地抵抗を低減します。たとえば、複数の垂直電極をパイロン ベースの周囲に円形または長方形のパターンで設置できます。水平接地導体を垂直電極の接続にも使用して、メッシュ状の構造を作成し、雷電流を土壌中に均一に分散させることができます。
接地システムの有効性は、土壌の種類、電極の深さ、導体のサイズと材質などのいくつかの要因によって決まります。岩場や砂地など、抵抗率の高い土壌がある地域では、接地抵抗を減らすために追加の対策が必要になる場合があります。これには、化学添加剤を使用して土壌の導電性を改善したり、より深い電極を設置したりすることが含まれます。
避雷器
避雷器はサージアレスタとしても知られ、送電鉄塔の雷保護に不可欠なもう 1 つのコンポーネントです。これらの装置は、落雷によって引き起こされる高電圧サージから鉄塔上の電気機器を保護するように設計されています。
避雷器は、導体と地面の間に接続された非線形抵抗器で構成されます。通常の動作条件では、避雷器の抵抗は高く、電流は流れません。しかし、雷サージが発生すると、避雷器の両端の電圧が急激に上昇します。電圧が特定のしきい値に達すると、非線形抵抗器の状態が変化し、低抵抗経路になり、雷電流が安全に地面に流れることができます。
金属酸化物バリスタ (MOV) 避雷器など、さまざまなタイプの避雷器が利用可能です。 MOV アレスタは、その優れた性能と信頼性により、電力システムで広く使用されています。高エネルギーのサージに対応でき、応答時間が速いため、電気機器を損傷から保護します。
避雷器は、導体近くの鉄塔上部や、さまざまな電気コンポーネント間の接続ポイントなど、送電鉄塔の戦略的な位置に設置されます。避雷器は、雷電流を敏感な機器から遠ざけることにより、過電圧による損傷を防ぎ、送電システムの継続的な動作を保証します。
シールド線
シールド線は送電鉄塔の避雷にもよく使用されます。これらのワイヤは電力導体の上に設置され、落雷が導体に到達する前に遮断するシールドとして機能します。
シールド線は通常、高張力鋼またはアルミニウム合金で作られています。それらはパイロンの上部に接続され、一定の間隔で接地されます。雷が送電鉄塔に近づくと、その位置が高いため、シールド線に当たる可能性が高くなります。雷電流はシールド線を通って、接地システムを介して地面に流れ込みます。
シールド線の数と構成は、送電線の電圧レベル、地形、地域の雷の活動など、さまざまな要因によって異なります。高電圧送電線の場合、より優れた保護を提供するために複数のシールド線が使用される場合があります。場合によっては、カバー領域を増やすために、シールド ワイヤが三角形または菱形のパターンで配置されます。
断熱設計
送電鉄塔の雷保護には、適切な断熱設計が非常に重要です。絶縁体は、導体をパイロン構造から分離し、通常の動作条件下で電流の流れを防ぐために使用されます。ただし、落雷の際、絶縁体は破壊することなく高電圧サージに耐える必要があります。
絶縁体は磁器、ガラス、複合ポリマーなどの材料でできています。磁器絶縁体は、機械的および電気的特性が優れているため、長い間使用されてきました。湿気、汚染、紫外線などの環境要因に対して耐性があります。ガラス絶縁体は透明なので、損傷を目視で簡単に検査できるため、人気もあります。
複合ポリマー絶縁体は、軽量、高強度、優れた疎水性により、近年人気が高まっています。これらの絶縁体は汚染や湿気の影響に対する耐性が高く、落雷時のフラッシュオーバーのリスクを軽減します。
絶縁体の形状、サイズ、数などの設計は、予想される雷の過電圧に確実に耐えられるように慎重に検討されています。沿面距離 (絶縁体の表面に沿った最短距離) は、絶縁体の設計における重要なパラメータです。沿面距離が長いと、表面フラッシュオーバーが防止され、絶縁性能が向上します。
監視とメンテナンス
避雷システムの長期的な有効性を確保するには、避雷装置の設置に加えて、定期的な監視とメンテナンスが不可欠です。
監視システムを使用すると、接地システム、避雷器、および絶縁体の性能の変化を検出できます。たとえば、接地抵抗計を使用すると、接地抵抗を定期的に測定できます。接地抵抗の大幅な増加は、接地電極または導体に問題があることを示している可能性があるため、直ちに対処する必要があります。
避雷器は、漏れ電流やその他の電気パラメータを測定するオンライン監視デバイスを使用して監視できます。漏れ電流の異常な増加は避雷器の劣化を示している可能性があり、交換が必要です。
また、絶縁体に亀裂、欠け、汚れなどの損傷の兆候がないか定期的に検査する必要があります。汚染レベルが高い地域では、絶縁性能を維持するために絶縁体の洗浄が必要になる場合があります。
当社は送電鉄塔のサプライヤーとして、以下のような幅広い製品を提供しています。パワータワーそして電鋼管柱、高度な雷保護機能を備えて設計されています。当社の製品は、信頼性と安全性を確保するために、高品質の素材と厳格な品質管理プロセスを使用して製造されています。
当社の送電鉄塔の購入にご興味がある場合、または落雷保護についてご質問がある場合は、詳細な説明のためにお問い合わせください。当社の経験豊富なチームは、お客様の特定のニーズを満たすために専門的なアドバイスとカスタマイズされたソリューションを提供する準備ができています。
参考文献
- IEEE Std 62.11-2005、交流システム用金属酸化物避雷器のアプリケーションに関する IEEE ガイド。
- CIGRE TB 549、架空送電線の雷保護。
- ANSI/IEEE C62.1-2013、AC 電源回路用金属酸化物避雷器に関する米国国家規格。