1. Kirish so‘zi. Asosiy tushinchalar va holatlar. O‘ta kuchlanish turlari va ularning paydo bo‘lishi

Mavzu №24:Yashin qaytargichlar va zaminlagichlar
Reja:

1. 
   YAshin qaytargichlar.
   
2. 
   Havo elektr uzatish yo‘lida qo‘llaniladigan yashin qaytargichlar.
   
3. 
   Nimsatsiyalar yashin qaytargichlari.
   
4. 
   Elektr sistemada qo‘llaniladigan zaminlagichlar.
   

YAshin qaytarigich (YAQ)-himoyalanayotgan ob’ekt ustida o‘rnatilgan yashin qabul qilgichdan, zaminlagichdan va yashin qabul qilgichni zaminlagich bilan birlashtiruvchi o‘tkazgichdan iborat bo‘ladi. YAshin qabul qilgich turiga qarab trosli va sterjenli YAQ-larga bulinadi. YAQ-larni yaxshi zaminlash ximoyalashning asosiy sharti hisoblanadi. Agar YAQ yomon zaminlangan bo‘lsa unga yashin urilganda juda katta o‘ta kuchlanish paydo bo‘lishi mumkin. Bu esa yashin qaytargichning teshilishiga hamda u himoya qilayotgan ob’ektning zararlanishiga olib keladi. Bundan tashqari YAQ qismlari o‘zaro bir biri bilan mustaxkam elektrik ulanishi lozim, aks xolda u orqali katta tok oqib o‘tishidagi uchqunlanish yong‘inga olib kelishi mumkin.

Hamma YAQ-larning ta’siri uning tepasida lider bosqichida yig‘ilgan yashin razryadining yuli bo‘yicha YAQ qaytargich uchi bilan lider boshi orasida katta maydon kuchlanganligining paydo bo‘lishiga asoslangan. Liderning birorta ob’ektga yunalishi aniklangan nuqtadan ergacha bo‘lgan balandlikga «YAshinning orientirlash balandligi» (N) deyiladi. Bu parametr birinchi o‘rinda YAQ balandligiga bog‘liq. Balandligi h=30 metrgacha bo‘lgan YAQ-lar uchun orientirlash balandligi quyidagi ifoda H=kh bilan aniqlaniladi. Bu erda k- proporsionalik koeffitsienti bo‘lib u kupincha K=10-20-ga teng deb olinadi. YAQ balandligi bilan "Orientirlash balandligi" ning ko‘rinishi 1a rasmda keltirilgan.
a) b)
1
N Ur₁ Ur₂
gin

h
3 2

Rasm-1
YAshinnig orientirlash no‘qtasi YAQ bilan bir gorizontal tekislikda siljishi mumkin. Orientirlash no‘qtasi bevosita YAQ ustida joylashsa razryad YAQ-ga bo‘ladi. Lekin orientirlash no‘qtasining YAQ-ga nisbatan uzoklashishi bilan yashining erga urilish extimoli oshib boradi. Agar YAQ-dagi razryadlanish kuchlanishi Up₁ va erdagi razryadlanish kuchlanish Ur₂ bir-biriga teng bo‘lsa bu balandlikga "Orientirlash nuqtasi"ning kritik joylashishi deyiladi. Agar ximoyalanayotgan ob’ektni YAQ yaqiniga joylashtirsak, ma’lum balandlikda yashin kanalidagi kuchlanish bilan ob’ekt orasidagi razryadlanish kuchlanishi YAQ -ning razryadlanish kuchlanishidan katta bo‘lsa ob’ekt yashinning bevosita urilishidan to‘la himoyalanadi.

YAQ atrofida yashinning bevosita urilish extimoli juda kichik bo‘lgan soxaga himoyalanish soxasi deyiladi. Agar havo oralig‘ining razryadlanish kuchlanishining taqsimlanishi notekisligini e’tiborga olsak YAQ- ning ob’ektlarni to‘liq himoyalashi ma’lum extimolda bo‘ladi.
YAQ -ninig himoyalash soxasi tajribalar asosida eksperiment yuli bilan xaqiqiy ximoyalash soxasi modelda va originalda uxshashligidan topiladi. Ximoyalash soxasini tajriba yuli bilan aniqlash sxemasi 1b rasmda keltirilgan. Bu erda GIN -impuls kuchlanish generatori, 1-orientirlash balandligida lider kanalining oxirini bildiradigan elektrod, 2 -YAQ modeli, 3 -zaminlangan metal tekislik. Bu sxemadagi razryadlanish rivojlanayotgan elektrod razryadning lider bos-qichini bildirib orientirlash balandligida joydashgan deb olinadi. Eksperementlar asosida "Orentir-lash balandligi" balandligi 30 metrgacha bo‘lgan sterjenli YAQ -lar uchun N/h=20; trosli YAQ -lar uchun esa H/h=10 deb olinadi. YAQ -lar balandligi 30 metrdan ortiq bo‘lganda "Orientirlash balandligi" sterjenli YAQ -lar uchun H= 600 metr, trosli uchun H=300 metr deb qabul qilinadi. Sterjenli YAQ-ning himoyalash soxasini tajriba yuli bilan aniqlash sxemasining ko‘rinishi 2a rasmda keltirilgan. Ximoyalash soxasini tajriba yuli bilan aniklashda N balandlikda joylashgan elektrod YAQ-ning modeliga nisbatan gorizontal yunalishda siljiydi. Elektrodning xar bir xolatida bir necha marta razryad amalga oshiriladi.
YAkka sterjen (uzak) ko‘rinishidagi YAQ -ning ma’lum hx balandligida joylashgan himoyalash soxasining radiusi quyidagi formuladan topiladi.
lx = 1.6 ( h - hx )/( 1+ hx/h) (1)
bu erda: h-YAQ balandligi; lx-himoyalash soxasining radiusi; hx - er sirtiga nisbatan qaralayotgan balandlik saxti h-hx=ha-YAQ-ning qaralayotgan saxtdan yoki himoya-yotgan ob’ektdan balandligi YAQ-ning aktiv balandligi deyiladi.
Obekt yashinning bevosita urilishidan himoyalanishi uchun, u to‘la-ligiga YAQ-ning konus shaklidagi himoyalanish soxasida joylashishi zarur. Alohida joylashgan sterjen ko‘rinishidagi YAQ-ning himoyalash soxasining shakli 2b rasmda keltirilgan.

a) b)
R₁

R=3,5h

H h

h
hh
l
l=1,5h
Rasm - 2.
Bu 3a -rasmda konusning yasovchisi siniq chiziq ko‘rinishda keltirilgan. Siniq chiziq ab YAQ -ning uchini, er sirtida YAQ o‘qidan 0,75h uzoq-likda joylashgan nuqta bilan birlashtiriladi. Iqinchi chiziq vs YAQ-ning 0,8h balandligida joylashgan nuqtani, uning o‘qidan 1,5h masofada joylashgan nuqta bilan birlashtiradi.
hx=<2/3h saxtdagi himoyalanish radiusi: lx = 1,5h (1-hx/h)
hx>2/3h saxtdagi himoyalanish radiusi: lx = 0,75h (1-hx/h)
a b
R
b
h
2/3h
1 2 l ho =h-a/7
a hh
0,75h
1,5h a
Rasm - 3.

Ikkita sterjen turidagi YAQ-ning himoyalash soxasi ikkita alohida o‘rnatilgan YAQ-lar himoyalash zonasining yig‘indisidan katta bo‘ladi. Ma’-lumki yashinning 100% YAQ -ga o‘rulish soxasining radiusi R=3,5h-ga teng. Agar ikkita YAQ a=2R =7h masofada joylashgan bo‘lsa, ular o‘rtasidagi nuqtaga yashin tushmaydi. Agar YAQ -lar o‘rtasida ho balandlikda joylashgan nuqtani himoyalash uchun aktiv balandlik ha  7( h- ho ) bo‘lishi, ya’ni YAQ-lar orasidagi masofa uning aktiv balandligidan 7 marta kichik bo‘lmasligi talab etiladi.

Balandligi h >30 m bo‘lgan ikkita YAQ uchun ho = h - a/7p;
bu erda p = 5,5/h ifodalar bilan topiladi(rasm-3b).
Balandligi har xil bo‘lgan ikkita YAQ -larning himoyalash soxasini qo‘rishda, birinchidan balandrog‘i uchun qo‘riladi. Keyinchalik balandligi pastroq bo‘lgan YAQ uchidan gorizantal chiziq yakka YAQ -ning himoyalash soxasi bilan kesishguncha o‘tkaziladi va fiktiv YAQ deb qabul qilinadi.
Katta maydonni egallovchi nimstansiyalar taqsimlovchi qurilmalari-ni himoyalash uchun bir nechta YAQ -lar qo‘llaniladi. Bu holda balandligi hx bo‘lgan ob’ekt himoyalash soxasida joylashish uchun, uchburchak uchlarida joylashgan YAQ -lar uchidan o‘tuvchi aylananing diametri (to‘g‘ri to‘rtburchakning burchaklarida YAQ-lar joylashganda uning dioganali) YAQ -ning aktiv balandligidan ha=h-hx >8 marta katta bo‘ladi. YAQ orasidagi hx saxtda joylashgan maydonning himoyalanish sharti:
D  8( h - hx) (2)
Ixtiyoriy joylashgan YAQ-larning hx balandlikdagi himoyalash soxasini tekshirish, ularni uchtadan guruxlarga bulib, har uchlik YAQ -lar uchun tekshiriladi. Agar YAQ-lar balandligi 30 metrdan katta bo‘lsa, hx balandlikda joylashgan ob’ektning himoyalanish sharti:
D  8( h - hx )p (3)
Misol: D = 50m bo‘lsa YAQ -lar uchburchagining to‘la himoyalanish sharti D  8ha -ga teng bo‘ladi. Bu xolda minimal aktiv balandlik:
ha = 50/8 = 6,3 metr bo‘ladi.
Bitta va ikkita trosli YAQ-lar himoyalash soxasining kesimi 4a bilan 4b rasmlarda keltirilgan. Trosli YAQ himoyalash soxasini qurish sterjen YAQ -nikiga o‘xshasada, lekin er saxtidagi ximoyalash soxasining kengligi h  30m balandlikda osilgan trosli YAQ uchun himoyalash soxasining kengligi 1,2h -ga teng. Himoyalash soxasining yarimi:
hx > 2/3h bo‘lsa Vx = 0,6h(1 - hx/h) (4)
hx < 2/3h bo‘lsa Vx = 1,2h(1 - hx/h) (5)
bilan aniqlanadi.

a) b)
Tros R ho=h-S/4

0,2h

h h

bx
hx

0,6h 0,6h
1,2h 1,2h S
Rasm-4
Ikki trosli YAQ-ning tashqi himoyalanish soxasi, xuddi yagona trosli kabi aniqlanadi. Himoyalanish soxasining ichki qismi trosga perpendikulyar tekislik bilan kesishish yoyi bilan chegaralanadi. Elektr sistemalarida troslar havo elektr uzatish yo‘lining stansiyalarning va nimstansiyalarning kirish qismlarini himoyalash uchun qo‘llaniladi. Havo elektr uzatish yo‘li o‘tkazgichining balandligi, trosning osilish balandligining hx/h = 0,8 -ga teng bo‘ladi. SHuning uchun trosli YAQ -larda uning effektivligi himoyalash soxasi bilan emas balki himoyalash burchagi bilan xarakterlanadi. Demak trosli YAQ -larning effektivligini baholashda himoyalanish burchagidan foydalanamiz. Trosli YAQ -lar sterjenli YAQ -larga nisbatan ko‘proq yashin urilishiga uchraydi. Tajriba shuni ko‘rsatadiki havo elektr uzatish yo‘llarning himoyalash burchagi 31 gradusgacha bo‘lsa etarlicha ishonchli ishlaydi. Lekin himoyalash burchagining a=2025 gradusi optimal hisoblanadi.
YAshin toki YAQ orqali o‘tganda, hosil bo‘ladigan kuchlanish tushishi oqib o‘tayotgan tokning va uning frontining formasiga bog‘liq. Agar YAQ orqali oqib o‘tayotgan tokning fronti qiyshiq burchakli bo‘lsa, YAQ -lardan ma’lum L masofada joylashgan nuqtaning potensiali: U_t=IyaRz+X_L (diya/dt)_o‘r orqali aniqlanadi.
bu erda Iya - yashin tokining amplitudasi;
Rz - zaminlagichning aktiv qarshiligi.
X_L - zaminlagichdan qaralayotgan nuqtagacha bo‘lgan L uzunlikdagi tok o‘tkazgichning induktivligi.
YAQ-larning potensialini hisoblash uchun yashin toki doima Iya= 50ka, (diya/dt)_o‘r =30ka/mksek deb qabul qilinadi. Panjarasifat YAQ va alohida yotqizilgan tok o‘tkazgich uchun induktivlik X_L=1,7 mkgn/m olinadi. U holda Ut=150Ri+50L kV. Agar Rer=10 om, L=10 m bo‘lsa Ut=150*10+50*10=2000 kV bo‘ladi. Bu holda zaminlagichning potensiali Uz=IyaRer=1500 kV-ga teng. Bundan ko‘rinadiki himoyalanayotgan ob’ektda qoplanish sodir bo‘lmasligi uchun, ob’ekt bilan YAQ oralig‘i izolyasiyasining mustaxkamligi YAQ -dagi kuchlanish qiymatidan yuqori bo‘lishi kerak. Agar himoyalanayotgan ob’ekt izolyatorlar shodasiga osilgan sim bo‘lsa, ikkinchi uchi bilan YAQ -lar ustiniga maxkamlangan bo‘lsa quyidagi shart bajarilishi kerak.
Kuchlanishi 110 kV va undan yuqori nimstansiyalarning ochiq taqsimlash qurilmalarida YAQ -lar, shinalarni osishga mo‘ljallangan portalarda o‘rnatiladi, portalning o‘zi esa tokni oluvchi xizmatini bajaradi va u zaminlagich bilan ulanadi. Temir beton va yog‘ochdan yasalgan ustunlarda bajarilgan YAQ arzon hisoblanib, armaturalar tok o‘tkazuvchi rolini bajaradi. Tok o‘tkazuvchi qismning kundalang kesimini aniqlash uchun bu qismlarning qizishini hisoblashda, muxit olayotgan issiqlikni hisobga olmaymiz.
Elektr qurulmalarni zaminlashdan asosiy maqsad himoyalanayotgan ob’ektda iloji boricha past potensialning saqlanishini ta’minlashdir. Zaminlash havfsizlikni ta’minlashga va yashin tokini erga o‘tkazishga mo‘l-jallangan va ular yashindan himoyalagich deyiladi. YUqori kuchlanishda qo‘llaniladigan zaminlashga - ishchi zaminlash deyiladi. Ishchi zaminlashning asosiy vazifasi qurilmalarni ular mo‘ljallangan kuchlanishda normal ishlashini ta’minlash hisoblanadi. Bularga asosan yuqori kuchlanish transformatorlarini, o‘lchash transformatorlarini (KT) va elektr uzatish yo‘l-laridagi kundalang kompensatsiya reaktorlarini zaminlash kiradi.
Himoyalash zaminlash qurilmalarning metal qismini zaminlash orqali ularni ishlatishda (profilaktika qilishda) havfsizlikni ta’minlashga mo‘ljallangan. Zaminlagich o‘zining aktiv qarshiligi bilan harakterlanadi. Zaminlagichning aktiv qarshiligi, uning geometrik o‘lchami va erning harakteristikasi bilan bog‘liq xolda aniqlanadi.
Elektr sistemada qo‘llanilayotgan zaminlagich elektrodi vertikal yoki gorizontal sterjen va lentasifat ko‘rinishda bo‘lishi mumkin.
Ma’lumki zaminlagichning aktiv qarshiligi qancha kichik bo‘lsa, u o‘zining funksiyasini shuncha yaxshi bajaradi. Lekin zaminlagichning tannarxi uning aktiv qarshiligiga qarab o‘zgaradi. Vertikal zaminlagichlar yopiq binolarda o‘rnatilgan elektr qurulmalarini himoyalash uchun qo‘lllaniladi. Bu zaminlagich asosan binoning devoriga o‘rnatiladi.
Nimstansiyalarda o‘rnatilgan transformatorlarning kengaytirish baki yarim shar shaklidagi zaminlagichga ulangan. Faraz qilaylik bu transformatordagi o‘tuvchan izolyatordan birida qoplanish sodir bo‘ldi. Zaminlagich qarshiligi:
dR = dl/(2l² ) (6)
Zaminlagichdan l masofada joylashgan nuqtadagi potensial quyidagi ifoda bilan aniqlanadi.
U_l = IdR = I/(2l)
SHikastlanish sodir bo‘lgan momentda nimstansiyaga xizmat ko‘rsata-yotgan odam katta kuchlanishli zonada bo‘lib va u zaminlangan kengaytirish bakiga teksa, u holda odam er bilan bak orasidagi potensiallar ayirmasiga tushib qoladi, bu kuchlanishga "tegish kuchlanishi" deyiladi. Nimstansiya territoriyasida transformator tomon borayotgan kishi "qadam kuchlanishi" -ga tushib qolishi mumkin. Qadam kuchlanishining qiymati doimo qadam uzunligiga (80 sm) bog‘liq.
Nimstansiyada xizmat qilayotgan personalning havfsizligini ta’minlash uchun, zaminlash shunday loyihalanishi kerakki unda Uq va Ut ruxsat etilgan qiymatdan oshib ketmasligi kerak. PUE -ga ko‘ra zaminlangan neytralda zaminlagich qarshiligi R  0,5 om deb olinadi.
Neytrali izolyasiyalangan uskunalarda, zaminlagichning qarshiligi R  250/I om deb qabul qilingan. Agar zaminlagich faqat yuqori kuchlanish qurilmalarida bo‘lsa R  125/I om -ga teng deb olish mumkin.
Zaminlagichning hisobiy toki I uning neytralining xolatiga bog‘liq. Sig‘im toki kompensatsiyalangan uskunalar uchun I = 30a -dan kam tanlanmaydi, birorta kompensatsiyalovchi qurilma o‘chirilmagan holatda esa I = 125%-ga teng deb olinadi. Zaminlagich elektrodi ko‘rinishida statsionar zaminlagichlar sifatida uzunligi 2-3 m, diametri 2-6 sm bo‘lgan po‘lat truba, yoki burchak shaklidagi uzun temir ishlatiladi. Balandligi h < 1 m bo‘lgan vertikal zaminlagich elektrodining aktiv qarshiligi
R = /(2l)ln 4l/d (7)
Gorizontal nur yoki halqa ko‘rinishidagi zaminlagichlar uchun eni 2040 mm, qalinligi 6 mm pulat lentalar va diametri 1020 mm dumoloq simlar yoki tayanchlarda trosni osishga yaramaydigan pulat ishlatiladi.
Elektr stansiyalarda va nimstansiyalarda ishchi va himoya zaminlash hamma kuchlanishlar uchun o‘zaro birlashtiriladi.
Umumiy zaminlash qurilmasi, u qo‘llanilayotgan qurilma uchun qo‘yilgan talablarga javob berishi va uning zaminlash qarshiligi iloji boricha kichik bo‘lishi kerak. Har doim umumiy zaminlash qurilmasi erga qisqa tutashuv toki katta bo‘lgan qurulmalar uchun qo‘llaniladi. Kuchlanishi 110, 220 yoki 500kV neytrali zaminlangan sistemaning ximoya zaminlash qarshiligi 0,5 Om -dan oshmaydi. Zaminlash qurilmasini bajarishda, iloji boricha tabiiy zaminlagichlar: suv quvurlaridan, kabellarning ruh qobig‘idan foydalanishga to‘g‘ri keladi. Agar bu zaminlagichlar qo‘yilgan talabga javob bersa, qo‘shimcha zaminlash qo‘llashga extiyoj yo‘q. Qisqa tutashuv toki katta bo‘lgan qurilmalar uchun, sunniy zaminlash zarur va uning qarshiligi 1 Om-dan katta bo‘lmasligi kerak.
YOpiq taqsimlash qurilmalarida zaminlash konturi bino devoriga mahkamlanib, u umumiy zaminlash konturiga ulanadi.
Zaminlashda ishlatilayotgan simlar va shinalarning ko‘ndalang kesimi qizish bo‘yicha tekshiriladi, ya’ni qisqa tutashuv toki oqib o‘tishida o‘tkazgichlar temperaturasi rele himoya elementdari ishlagunga qadar 400⁰ S -dan oshmasligi kerak.