Túlfeszültség az elektromos hálózatokban

A túlfeszültség olyan feszültség, amely meghaladja az elektromos hálózat elemeinek szigetelésén a legmagasabb üzemi feszültség (Unom) amplitúdóját. Az alkalmazás helyétől függően fázis, fázisközi, belső tekercselés és érintkezési túlfeszültség különböztethető meg. Ez utóbbiak akkor fordulnak elő, ha a kapcsolókészülékek (kapcsolók, szakaszolók) azonos fázisú nyitott érintkezői között feszültséget kapcsolnak.

A következő túlfeszültség jellemzőket különböztetjük meg:

• maximális érték Umax vagy multiplicitás K = Umax / Unom;

• az expozíció időtartama;

• ívelt forma;

• a hálózati elemek hatókörének szélessége.

Ezek a jellemzők statisztikai diszperziónak vannak kitéve, mivel sok tényezőtől függenek.

A túlfeszültség-védelmi intézkedések megvalósíthatóságának tanulmányozásakor és a szigetelés megválasztásakor figyelembe kell venni a villamosenergia-rendszer berendezéseinek leállásaiból és sürgősségi javításaiból, valamint a berendezés meghibásodásából eredő károk statisztikai jellemzőit (matematikai elvárások és eltérések). , a termék elutasítása és a technológiai folyamat megzavarása az áramfogyasztók körében.

A nagyfeszültségű hálózatok túlfeszültségének fő típusait az 1. ábra mutatja.

Rizs. 1. A túlfeszültség főbb fajtái a nagyfeszültségű hálózatokban

Az elektromos áramkör elemeiben tárolt vagy a generátorok által szolgáltatott elektromágneses energia ingadozása által okozott belső túlfeszültség. Az előfordulás körülményeitől és a szigetelés lehetséges időtartamától függően stacionárius, kvázi-stacionárius és kapcsolási túlfeszültségeket különböztetünk meg.

Kapcsolási túlfeszültségek – az áramköri vagy hálózati paraméterek hirtelen változásakor (vezetékek, transzformátorok, stb. tervezett és vészhelyzeti kapcsolása), valamint földzárlatok és fázisok közötti váltáskor. Az elektromos hálózat elemeinek (transzformátorok, reaktorok vezetékvezetői vagy tekercselése) be- és kikapcsolásakor (az energia átvitel megszakadása) oszcillációs tranziensek lépnek fel, amelyek jelentős túlfeszültségekhez vezethetnek. A korona fellépésekor a veszteségek csillapító hatással vannak ezen túlfeszültségek első csúcsaira.

Az elektromos áramkörök kapacitív áramának megszakítása a megszakítóban ismétlődő ívkeltéssel, valamint ismétlődő tranziensekkel és túlfeszültségekkel, valamint kis induktív áramok kioldásával járhat a transzformátorok üresjárati fordulatszámán - az ív kényszerített megszakítása a megszakítóban és az energia oszcilláló átmenete a mágneses transzformátor mezőjének párhuzamos teljesítményeinek elektromos térenergiájában. Íves földzárlatokkal izolált semleges hálózatban többszörös ívütések és ennek megfelelő ívlökések előfordulása is megfigyelhető.

A kvázi-stacionárius túlfeszültségek előfordulásának fő oka az a kapacitív hatás, amelyet például a generátorok által táplált egyvégű távvezeték okoz.

Az aszimmetrikus vonali üzemmódok, amelyek például egy fázis testzárlatosak, vezetékszakadás, a megszakító egy vagy két fázisa az alapfrekvenciás feszültség további növekedését okozhatják, vagy túlfeszültséget okozhatnak néhány magasabb harmonikusnál – a frekvencia többszöröse. az EMF … generátor.

A rendszer bármely nemlineáris karakterisztikájú eleme, például egy telített mágneses maggal rendelkező transzformátor magasabb vagy alacsonyabb harmonikusok és megfelelő ferrorezonáns túlfeszültségek forrása is lehet. Ha van olyan mechanikai energiaforrás, amely időszakosan megváltoztatja az áramköri paramétert (generátor induktivitását) az elektromos áramkör sajátfrekvenciájával, akkor paraméteres rezonancia léphet fel.

Bizonyos esetekben figyelembe kell venni a megnövekedett többszörösen előforduló belső túlfeszültségek lehetőségét is, ha több kommutáció vagy egyéb kedvezőtlen tényező érvényesül.

A kapcsolási túlfeszültségek korlátozása a 330-750 kV-os hálózatokban, ahol a szigetelés költsége különösen jelentős, nagy teljesítményű szelep szűkítők vagy reaktorok. Alacsonyabb feszültségosztályú hálózatokban a belső túlfeszültségek korlátozására nem használnak levezetőket, a villámhárítók jellemzőit úgy választják meg, hogy belső túlfeszültség alatt ne kapcsolódjanak ki.

A villámlökések külső túlfeszültségekre utalnak, és akkor fordulnak elő, ha külső emf-eknek vannak kitéve. A legnagyobb villámlökések akkor fordulnak elő, amikor közvetlen villámcsapás történik a vonalon és az alállomáson. Az elektromágneses indukció miatt egy közeli villámcsapás indukált túlfeszültséget hoz létre, ami általában a szigetelési feszültség további növekedését eredményezi. Alállomás vagy elektromos gép elérése, terjedés a vereség pontjáról elektromágneses hullámok, veszélyes túlfeszültséget okozhat a szigetelésükön.

A hálózat megbízható működése érdekében hatékony és gazdaságos villámvédelmet kell megvalósítani. A közvetlen villámcsapás elleni védelem magas függőleges villámhárító és villámvédelmi kábelek segítségével történik a 110 kV feletti légvezetékek vezetői felett.

A vonalról érkező túlfeszültség elleni védelmet az alállomások szelep- és csőlevezetői végzik, javított villámvédelemmel az alállomások megközelítésénél minden feszültségosztályú vonalon.A forgó gépek különösen megbízható villámvédelmét szükséges speciális levezetők, kondenzátorok, reaktorok, kábelbetétek és javított villámvédelem segítségével a felsővezetéki megközelítéshez.

A hálózat nulla részének ívelnyomó tekercses földelésének alkalmazása, a vezetékek automatikus visszazárása és rövidítése, a szigetelések, leállások és földelések gondos megelőzése nagymértékben növeli a vezetékek megbízhatóságát.

Meg kell jegyezni, hogy a szigetelés dielektromos szilárdsága csökken a feszültségnek való kitettség időtartamának növekedésével. Ebben a tekintetben az azonos amplitúdójú belső és külső túlfeszültségek eltérő veszélyt jelentenek a szigetelésre. Így a szigetelés mértéke nem jellemezhető egyetlen ellenállási feszültség értékkel.

A szükséges szigetelési szint kiválasztása, pl. A tesztfeszültségek kiválasztása, az úgynevezett szigetelési koordináció nem lehetséges a rendszerben előforduló túlfeszültségek alapos elemzése nélkül.

A szigetelés koordinációjának problémája az egyik fő probléma. Ez a helyzet annak a ténynek köszönhető, hogy az egyik vagy másik névleges feszültség használatát végső soron a szigetelés költsége és a rendszer vezető elemeinek költsége közötti arány határozza meg.

A leválasztási koordinációs probléma alapfeladatként tartalmazza – a rendszer leválasztási szintjeinek beállítását…

Jelenleg a rendszerben 220 kV-ig a légköri túlfeszültségeknél történik a szigeteléskoordináció, 220 kV felett pedig a belső túlfeszültségek figyelembevételével.

A légköri túlfeszültségeknél a szigeteléskoordináció lényege a szigetelés impulzusjellemzőinek összehangolása (illesztése) a szelepek jellemzőivel, mint a légköri túlfeszültségek korlátozásának fő eszközével. A tanulmány szerint a tesztfeszültség szabványos hullámát alkalmazzák.

A belső túlfeszültségek koordinálásakor a belső túlfeszültségek kialakulási formáinak változatossága miatt nem lehet egyetlen védőberendezés alkalmazására összpontosítani. A szükséges tömörséget a hálózati sémának kell biztosítania: söntreaktorok, kapcsolók használata újragyújtás nélkül, speciális szikraközök alkalmazása.

A belső túlfeszültségek esetében a szigetelésvizsgálati hullámformák normalizálását a közelmúltig még nem végezték el. Sok anyag már felhalmozódott, és a közeljövőben valószínűleg sor kerül a teszthullámok megfelelő normalizálására.