Apsauga nuo žaibo lietaus sezono metu ir elektros energijos paskirstymo apsauga

„Buvo trečia valanda ryto, ir dirbtuvės staiga visiškai užtemdo, visos mašinos išsijungė, o iš skirstomosios dėžutės sklido lengvas degėsių kvapas...“ Tai asmeninė pono Ahmado, elektroninių komponentų gamyklos Penange, Malaizijoje, eksploatavimo ir priežiūros vadovo, patirtis. Praėjusią savaitę tame rajone smogė smarki perkūnija. Dėl nepilnos gamyklos elektros skirstymo sistemos žaibosaugos žaibo sukelta įtampa pakilo į linijas ir tiesiogiai sugedo pagrindinis dirbtuvių automatinis jungiklis, todėl visos gamyklos gamyba buvo sustabdyta daugiau nei 8 valandoms. Dėl to ne tik buvo prarasta beveik 55 000 Malaizijos ringg. užsakymų, bet ir patirta papildomų 13 000 Malaizijos ringg. automatinio jungiklio pakeitimo ir linijų patikrinimo išlaidų. Prasidėjus lietingajam sezonui, perkūnijos kyla dažnai. Žaibas, kaip elektros skirstymo sistemų „nematomas žudikas“, dažnai sukelia gedimus, tokius kaip automatinių jungiklių pažeidimai, linijų trumpieji jungimai ir įrangos perdegimas, ir netgi gali sukelti saugos avarijas, tokias kaip gaisrai ir elektros smūgiai. Įvairiuose scenarijuose, tokiuose kaip pramonės įmonės, biurų pastatai, parkai ir naujos energijos elektrinės, geras žaibosaugos ir elektros energijos paskirstymo apsaugos darbas lietinguoju metų laiku, ypač pagrindinės įrangos, tokios kaip grandinės pertraukikliai, žaibosauga, nebėra „pasirenkamas veiksmas“, o „būtinas atsakymas į klausimą“, siekiant užtikrinti normalų gamybos ir gyvybės veikimą bei išvengti turto nuostolių.

Pagrindinis žaibosaugos problema lietinguoju metų laiku yra ta, kad žaibas gali sukelti įvairių formų žalą (tiesioginis žaibo smūgis, sukeltas žaibo smūgis, žaibo bangos įsiskverbimas) ir yra staigus bei labai žalingas. Elektros energijos paskirstymo sistemoje automatiniai jungikliai, kaip linijų ir įrangos „apsauginiai įtaisai“, yra ne tik pagrindinė žaibosaugos grandis, bet ir viena labiausiai pažeidžiamų įrangos žaibo smūgių. Daugelyje įmonių dažnai kyla pažinių nesusipratimų, dėl kurių žaibosauga sugenda ir galiausiai sugadinama įranga bei patiriami ekonominiai nuostoliai. Iš tiesų, žaibosauga elektros energijos paskirstymo sistemoje lietinguoju metų laiku yra sistemingas projektas, kuriame daugiausia dėmesio skiriama trims pagrindiniams principams: „perėmimas, nukreipimas ir apsauga". Trys svarbiausi punktai yra šie, kurie išsamiai aprašyti su konkrečiais atvejais, kad padėtų jums greitai suprasti pagrindinius metodus:

1 esminis punktas: Pasirinkite tinkamą nuo žaibo apsaugotą grandinės pertraukiklį, kad sukurtumėte „pirmąją gynybos liniją“ elektros energijos paskirstymo apsaugai

Kadangi automatiniai jungikliai yra pagrindinė elektros skirstymo sistemos apsaugos įranga, jų žaibosaugos charakteristikos tiesiogiai lemia elektros skirstymo sistemos gebėjimą atlaikyti žaibo smūgius. Lietinguoju metų laiku žaibo sukeliama momentinė aukšta įtampa ir didelė srovė gali lengvai pažeisti įprastų automatinių jungiklių izoliacijos sluoksnį, dėl to jie gali netyčia išsijungti, būti pažeisti ir net sukelti trumpuosius jungimus linijose. Todėl svarbiausias elektros skirstymo apsaugos lietinguoju metų laiku prioritetas yra pasirinkti specialius automatinius jungiklius su žaibosaugos funkcijomis pagal situacijos reikalavimus, o ne įprastus automatinius jungiklius. Atkreipkite dėmesį į šiuos 2 punktus:

1.Tikslus pasirinkimas, prisitaikantis prie scenarijų:Apsaugoti nuo žaibo jungikliai nėra universalūs ir juos reikia pasirinkti pagal 2 laidininkų matmenis:

① Įtampos lygis: Kad išvengtumėte perkrovos arba nepakankamos apsaugos, suderinkite elektros energijos paskirstymo sistemos vardinę įtampą;

② Žaibavimo intensyvumas: Vietovėse, kuriose dažnai žaibuoja (pvz., pakrančių zonose ir kalnuotose Pietryčių Azijos vietovėse), pirmenybę teikite gaminiams, kurių atsparumo viršįtampiams pajėgumas ≥20 kA. Lauko sąlygomis gaminiams papildomai turi būti taikomas IP54 arba aukštesnis apsaugos lygis, kad jie būtų atsparūs aukštai temperatūrai, didelei drėgmei ir lietaus erozijai.

2.Koordinuotas darbas, būtinas:Apsaugoti nuo žaibo grandinės pertraukikliai turi veikti kartu su apsaugos nuo viršįtampių įtaisais (SPD), kad būtų maksimaliai padidintas žaibo apsaugos efektas. SPD yra atsakingas už momentinių viršįtampių linijoje sulaikymą (kuris gali sulaikyti daugiau nei 80 % sukeltų žaibo viršįtampių), o grandinės pertraukiklis yra atsakingas už greitą linijos išjungimą per 0,1 sekundės, kai viršįtampio srovė yra per didelė, kad būtų išvengta antrinių trumpojo jungimo gedimų, kuriuos sukelia SPD pažeidimai.

Norėdami geriau suprasti atrankos svarbą, derinkite tai su tikrais Pietryčių Azijos gamyklų atvejais:

-Pramonės parko Penange, Malaizijoje, atvejisPramonės parkas ir anksčiau lietinguoju sezonu ne kartą susidūrė su elektros energijos paskirstymo sutrikimais. Po perkūnijų daugiau nei 60 % gamyklų suveikė automatiniai jungikliai ir nesugedo paleisti įranga. Eksploatavimo ir priežiūros personalas nustatė, kad visi sugedę jungikliai buvo įprasti žemos įtampos jungikliai, kurių izoliacijos sluoksnį pažeidė žaibo sukelta įtampa. Kiekviena priežiūra ir keitimas trukdavo 1–2 dienas, o vidutiniai dienos gamybos sustabdymo nuostoliai vienoje gamykloje siekė apie 8 000 Malaizijos ringgitų. Prieš prasidedant 2025 m. lietingajam sezonui, pramonės parkas atliko 3 atnaujinimus: ① Pagal gamyklos scenarijus buvo parinkti nuo žaibo apsaugantys lietiniai jungtuvai (MCCB); ② Skirstomojoje dėžutėje sumontuoti tinkami viršįtampių apsaugos įtaisai (BPD), siekiant užtikrinti jungčių apsaugą; ③ Lauko linijų jungikliams sumontuoti atsparūs lietui skydai. Po atnaujinimo pramonės parke įvyko 8 stiprios perkūnijos, daugiau jungtuvų gedimų ar įrangos perdegimų nebuvo. Įvyko tik 1 momentinis viršįtampis, kuris buvo atstatytas per 10 minučių, todėl gamybos nuostolių nebuvo.

-Papildomas Pasirinkimo priminimas(Tiksliai prisitaikykite prie skirtingų scenarijų ir venkite atrankos klaidų):

✅ Lauko scenarijai(fotovoltinės elektrinės, lauko skirstymo patalpos, lauko gamyklų linijos): pirmenybę teikite nuo žaibo apsaugotiems jungikliams, kurių apsaugos lygis yra IP54 arba aukštesnis, o atsparumo viršįtampiams – ≥20 kA, kurie gali atlaikyti lietų ir dulkes bei prisitaikyti prie aukštos temperatūros ir didelės drėgmės aplinkos lietinguoju sezonu Pietryčių Azijoje.

✅ Patalpų scenarijai(biurų pastatai, biurų pastatai, mažos gamyklos): Galima pasirinkti įprastus žaibo apsaugos automatinius jungiklius, tačiau būtina užtikrinti, kad jie atitiktų žaibo iškrovos įtaisą (ŽAI vardinė įtampa turi atitikti automatinio jungiklio vardinę įtampą), kad būtų išvengta apsaugos gedimo dėl netinkamo pasirinkimo.

2 pagrindinis punktas: Užtikrinkite žaibosaugos įrenginių sujungimą, kad išvengtumėte paslėpto „vieno taško apsaugos“ pavojaus

Daugelyje įmonių žaibosaugos klaidingas supratimas yra „vieno taško apsauga“ – įrengiami tik žaibolaidžiai arba keičiami tik nuo žaibo apsaugoti jungikliai, tačiau ignoruojamas sistemingas žaibosaugos įtaisų ryšys, o tai galiausiai lemia apsaugos gedimą. Tiesą sakant, žaibosauga lietinguoju metų laiku turi sudaryti visapusišką „išorinės perėmimo, vidinės nukreipimo ir terminalų apsaugos“ sistemą, kurią galima suskirstyti į 3 pagrindinius etapus, vengiant 2 pagrindinių paslėptų pavojų:

1. Sukurkite visapusišką žaibosaugos sistemą:Paaiškinkite 4 pagrindinių jungčių sujungimą, iš kurių nė vienos negali trūkti. Išorinis žaibo perėmimas: per žaibą per žaibolaidžius/žaibolaidžius perimti ir žaibą įleisti į žemę;

2. Vidinis nukreipimas: perimti sukelti žaibo smūgiai ir žaibo bangos įsiskverbimas per SPD linijoje;

3. Terminalų apsauga: grandinės pertraukiklis yra sujungtas su SPD, kad greitai nutrauktų per didelę viršįtampio srovę ir apsaugotų įrangą bei linijas;

4. Įžeminimo nukreipimas: žaibo srovę greitai nukreipkite į žemę per kvalifikuotą įžeminimo sistemą, kad išvengtumėte srovės susilaikymo.

5.Venkite 2 aukšto dažnio paslėptų pavojų(Lengviausia ignoruoti, bet greičiausiai sukels gedimus). Per didelė įžeminimo varža: specifikacijos reikalauja, kad pramoninių įrenginių įžeminimo varža būtų ≤4Ω, o biurų pastatų ir gyvenamųjų namų – ≤10Ω; jei įžeminimo varža yra per didelė (pvz., daugiau nei 10Ω), žaibo srovės negalima greitai nukreipti, todėl ji gali patekti į elektros energijos paskirstymo sistemą ir sugadinti grandinės pertraukiklius bei įrangą.

6. Įrenginio sujungimo gedimas: Jei grandinės pertraukiklis nėra sujungtas su SPD, SPD, perėmęs viršįtampio srovę, negali laiku nutraukti linijos, dėl to SPD perdegs, o tai sukels linijos trumpąjį jungimą ir padidins nuostolius.

Derinkite su realiais scenarijais Pietryčių Azijoje, kad sužinotumėte, kaip išspręsti paslėptus žaibosaugos pavojus, tobulinant jungčių sistemą:

- Automobilių dalių perdirbimo gamyklos Džakartoje, Indonezijoje, atvejisGamykloje yra daug tiksliosios įrangos, tokios kaip varikliai ir keitikliai, kurie yra labai jautrūs žaibo viršįtampiams. Anksčiau, dėl žaibo apsaugos įrangos priekinėje dalyje ignoravimo, lietinguoju metų laiku žaibas perdegė 3 keitiklius, o tiesioginiai nuostoliai siekė daugiau nei 100 000 Malaizijos ringgitų. Vėliau buvo atliktas tikslinis optimizavimas: įrangos priekinėje dalyje sumontuotas specialus žaibo apsaugos įtaisas (SPD), suderintas su mažais nuo žaibo apsaugotais jungtuvais, siekiant „hierarchinės apsaugos ir tikslios apsaugos“. Po transformacijos tikslioji įranga nebeperdegė.

Be to, pramonės įmonėse tokia įranga kaip varikliai, keitikliai ir tikslūs prietaisai yra jautresni žaibo viršįtampiams. Be gero pagrindinio ir dalinio elektros energijos paskirstymo žaibo apsaugos darbo, taip pat būtina įrengti specialų SPD įrangos priekyje, suderintą su mažais nuo žaibo apsaugotais jungtuvais, kad būtų pasiekta „hierarchinė apsauga ir tiksli apsauga“, siekiant išvengti žaibo viršįtampių prasiskverbimo per įrangos linijas ir tikslios įrangos perdegimo.

3 pagrindinis punktas: kasdienė apžiūra ir priežiūra, siekiant iš anksto pašalinti žaibosaugos paslėptus pavojus

Lietinguoju metų laiku dažnai siaučia perkūnija. Elektros skirstymo sistemos žaibosaugai reikia ne tik „pasirinkti tinkamą įrangą ir gerai ją sujungti“, bet ir „kasdien tikrinti bei iš anksto pašalinti gedimus“. Remiantis statistika, daugiau nei 60 % elektros skirstymo gedimų lietinguoju metų laiku kyla ne dėl netinkamo įrangos pasirinkimo, o dėl nepakankamos kasdienės priežiūros, dėl kurios sugenda žaibosaugos įtaisai ir sumažėja automatinių jungiklių veikimas. Ypač esant aukštai temperatūrai ir drėgmei lietinguoju metų laiku Pietryčių Azijoje, labai lengva oksiduoti automatinių jungiklių kontaktus, senti izoliacijos sluoksniai, susilpnėti žaibolaidžio veikimas ir atsilaisvinti įžeminimo sistema.Yra 3 pagrindiniai kasdienės apžiūros ir priežiūros punktai, kurie išsamiai aprašyti konkrečiais atvejais:

1.Grandinės pertraukiklio patikra (kartą per savaitę, papildoma patikra po perkūnijos) 

Svarbiausia patikrinti: ar pažeistas izoliacijos sluoksnis, ar kontaktai oksiduoti ir ar jautrus išjungimo mechanizmas, kad būtų išvengta blogo kontakto, kurį sukelia kontaktų oksidacija ir neteisingas išjungimas.

✅ Atvejo nuoroda: Tekstilės fabrike Penange, Malaizijoje, kartą susidūrė su situacija, kai automatinio jungiklio nebuvo galima nustatyti iš naujo po neteisingo suveikimo lietinguoju metų laiku. Tyrimo metu nustatyta, kad dėl aukštos temperatūros ir didelės drėgmės automatinio jungiklio kontaktai buvo labai oksiduoti. Kiekvienas gedimas sukėlė 1 valandos gamybos sustabdymą, o nuostoliai siekė apie 1 200 Malaizijos ringgitų. Vėliau buvo sukurta patikros sistema, skirta kontaktų dulkėms valyti, izoliacijos sluoksniui tikrinti kiekvieną savaitę ir laiku pakeisti senstančias dalis, taip visiškai pašalinant tokius gedimus.

2.SPD patikra (kartą per pusmetį)

Svarbiausias patikrinimas: patikrinkite indikatoriaus lemputės būseną (žalia = normali, raudona = gedimas), reguliariai tikrinkite veikimą ir nedelsdami pakeiskite, jei sugenda, kad neprarastumėte viršįtampių perėmimo pajėgumo dėl SPD gedimo.

3.Įžeminimo sistemos patikra (kartą per mėnesį, lietinguoju metų laiku – kas 10 dienų) 

Svarbiausias patikrinimas: reguliariai matuokite įžeminimo varžą, nesvarbu, ar įžeminimo elektrodas atsilaisvinęs, ar pažeistas korozijos, kad įsitikintumėte, jog ji atitinka specifikacijas (pramonės įmonės ≤4Ω, biurų pastatai ir gyvenamieji namai ≤10Ω). Lietinguoju metų laiku dirvožemio drėgmė yra didelė, todėl būtina laiku pakoreguoti ir optimizuoti, kad būtų išvengta įžeminimo varžos padidėjimo.

Antra, patikrinkite SPD būseną, stebėkite, ar indikatoriaus lemputė veikia normaliai (žalia – normalu, raudona – gedimas), reguliariai tikrinkite SPD veikimą, lietinguoju metų laiku tikrinkite jį kas pusmetį ir nedelsdami pakeiskite, jei jis sugenda. Viename prekybos centre dėl SPD gedimo lietinguoju metų laiku į liniją įsiveržė žaibo viršįtampis, kuris sugedo ir sukėlė 4 valandų elektros energijos tiekimo sutrikimą, o nuostoliai siekė beveik 30 000 RMB. Po incidento buvo nustatyta, kad SPD jau seniai neveikia, bet nebuvo laiku rastas ir pakeistas, todėl kėlė pavojų saugumui.

Trečia, patikrinkite įžeminimo sistemą, stebėkite, ar įžeminimo elektrodas nėra atsilaisvinęs ar pažeistas korozijos, reguliariai matuokite įžeminimo varžą, kad įsitikintumėte, jog ji atitinka specifikacijas (pramonės įmonės ≤4Ω, biurų pastatai ir gyvenamieji namai ≤10Ω). Lietinguoju metų laiku dirvožemio drėgmė yra didelė, todėl įžeminimo varža lengvai padidėja, todėl būtina laiku ją koreguoti ir optimizuoti. Pramonės parko lauko paskirstymo patalpoje lietinguoju metų laiku buvo atsilaisvinę įžeminimo elektrodai, o įžeminimo varža pakilo iki 12Ω. Po perkūnijos žaibo srovės nebuvo galima greitai nukreipti, todėl sugedo skirstymo patalpos grandinės pertraukiklis ir SPD, o priežiūros išlaidos siekė daugiau nei 15 000 RMB. Vėliau įžeminimo sistema buvo reguliariai tikrinama, įžeminimo elektrodas laiku priveržtas, o įžeminimo medžiagos papildytos, siekiant užtikrinti, kad įžeminimo varža stabiliai atitiktų specifikacijas.