コンパクトな変電所トランスに対する稲妻の影響は何ですか？

ちょっと、そこ！コンパクトな変電所トランスのサプライヤーとして、私はさまざまな環境要因がこれらの重要な機器にどのように影響するかを直接見ました。重要な問題を引き起こす可能性のある自然の最も強力で予測不可能な力の1つは、稲妻です。このブログでは、稲妻がコンパクトな変電所トランスに対して何ができるか、そしてこれらの影響を理解することが非常に重要な理由を分解します。

稲妻がどのように発生するか

変圧器への影響に飛び込む前に、稲妻のストライクがどのように発生するかをすぐに説明しましょう。稲妻は、基本的には雲の間、または雲と地面の間の大規模な電気的排出です。雲の中に電荷が大きくなり、電位差が十分に大きくなると、イオン化された空気の経路が生まれます。このパスにより、膨大な電流が流れるようになり、稲妻が生じます。

これらのストライキは非常に強力であり、電流は数百万のアンペアと電圧に達します。稲妻がコンパクトな変電所やその周りの領域に当たると、トランスにかなり深刻な結果をもたらす可能性があります。

直接および間接雷ストライク

稲妻がコンパクトな変電所トランスに影響を与える主な方法は2つあります。直接ストライクと間接的なストライクです。

直接ストライク

稲妻が変圧器または変電所構造に直接衝突すると、直接的なストライキが発生します。これは最悪のシナリオです。これは、稲妻の完全な力が変圧器に投棄されるためです。強い電流は、変圧器の内部成分に即座に物理的損傷を引き起こす可能性があります。

本質的に電気エネルギーを伝達するワイヤのコイルである巻線は、ひどく損傷する可能性があります。高エネルギー電流は、巻線で銅またはアルミニウムのワイヤを溶かすことができ、短く回転します。これにより、トランスの通常の動作を停止するだけでなく、完全な障害につながる可能性があります。場合によっては、稲妻のストライキによって発生する熱は、変圧器オイル（断熱と冷却に使用）を沸騰させて蒸発させ、爆発につながる可能性があります。

間接的なストライキ

間接的なストライキはより一般的ですが、それでも非常に損害を与える可能性があります。稲妻が地面または近くのオブジェクトに当たると、周囲のエリアの電位が突然変化します。電位のこの変化は、変圧器に接続された送電線に大きな電圧を誘導する可能性があります。

これらの誘導電圧は、送電線に沿って移動し、変圧器に到達できます。電流は直接的なストライクほど高くはありませんが、誘導電圧は、変圧器の断熱材を損傷するほど高くなる可能性があります。断熱材は、変圧器のさまざまな部分間の電気的アークを防ぐために重要です。断熱が損傷すると、部分的な放電につながる可能性があり、時間の経過とともに断熱性のさらなる分解を引き起こし、最終的にトランス不全を引き起こす可能性があります。

変圧器断熱材への影響

断熱材は、コンパクトな変電所トランスの最も重要な側面の1つです。電流が想定されている場所に流れ続け、短い回路を防ぎます。稲妻は、この断熱に大きな影響を与える可能性があります。

前述のように、直接的なストライキと間接的なストライキの両方が断熱性を損なう可能性があります。直接的なストライキの場合、高エネルギー電流は断熱材を物理的に燃やすことができます。紙やプラスチックなどの断熱材は、落雷の極端な熱とエネルギーに耐えるように設計されていません。

間接的なストライクの場合、誘導電圧は断熱に電気的なストレスを引き起こす可能性があります。電圧が十分に高い場合、断熱材が分解される可能性があります。この故障は、断熱材内の小さな電気火花のような小さな部分的な放電として始まる可能性があります。時間が経つにつれて、これらの部分的な放電は断熱性を侵食し、その有効性を低下させ、完全な電気的故障のリスクを高めることができます。

熱応力と機械的応力

また、雷ストライクは、変圧器を熱応力と機械的応力にさらします。

熱応力

落雷による高電流は、非常に短い期間で大量の熱を発生させます。この突然の温度上昇は、変圧器の成分の熱膨張を引き起こす可能性があります。巻線、コア、断熱材など、変圧器内の異なる材料は、さまざまな速度で拡大します。この微分膨張は、変圧器内の機械的応力につながる可能性があります。

熱応力が十分に深刻な場合、巻線がシフトしたり、不整合になったりする可能性があります。この不整合は、変圧器の電気性能に影響を与え、短い回路のリスクを高める可能性があります。

機械的ストレス

熱応力に加えて、雷ストライトの物理的な力は、変圧器に機械的なストレスを引き起こす可能性があります。直接的なストライキは、変圧器を物理的に振ることができ、潜在的に緩いボルト、接続、またはその他のコンポーネントが緩くなります。間接的なストライキでさえ、送電線に振動を引き起こす可能性があり、これを変圧器に送信し、時間の経過とともに機械的な損傷を引き起こす可能性があります。

コンパクトな変電所トランスを稲妻から保護します

コンパクトな変電所トランスサプライヤーとして、これらの変圧器を稲妻から保護することがどれほど重要かを知っています。これを行うにはいくつかの方法があります。

稲妻逮捕

稲妻は、変圧器の近くに設置されているデバイスです。彼らの主な仕事は、稲妻を安全に地面に迂回させることです。稲妻のストライクからの高電圧の急増が変圧器に近づくと、稲妻の延滞は、電流が地面に流れるほど低い抵抗経路を提供し、ストライクの完全な力から変圧器を保護します。

接地システム

適切な接地システムも、変圧器を保護するために重要です。接地システムは、電流が地面に安全に流れる道を提供します。エネルギーを稲妻から消散させ、変電所内の危険な電位の構築を防ぐのに役立ちます。

断熱材のアップグレード

高品質の断熱材を使用し、変圧器の断熱材をアップグレードすることは、稲妻の効果に耐えるのにも役立ちます。最新の断熱材は、電気ストレスや高エネルギーの急増に対する耐性が良くなるように設計されています。

結論

稲妻は、コンパクトな変電所トランスに大きな影響を与える可能性があります。即時の身体的損傷を引き起こす直接的なストライキであろうと、長期の断熱性の分解につながる間接的なストライキであろうと、効果はコストがかかり、破壊的です。サプライヤーとして、私は常に顧客がこれらの強力な自然の力から変圧器を保護するのを支援する方法を探しています。

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参照

• ロジャーC.デュガン、マークF.
• Heinz V. Andersonによる「電気および電子システムの稲妻保護」。