Hvad er spændingsstød?

Hvad er spændingsstød?

Definition

Spændingsstød defineres som en pludselig og uforholdsmæssig stigning i spændingen, der kan skade elektrisk udstyr i en installation. Overspændinger i strømledninger opstår på grund af en stigning i spændingen mellem faser eller mellem en fase og jord. Spændingsstød inddeles hovedsageligt i to bredde kategorier: interne og eksterne spændinger.

Typer af spændingsstød

Overspændinger i en strømforsyningsstation kan blive udløst enten af interne forstyrrelser eller af atmosfæriske fænomener. Baseret på oprindelsen af disse overspændinger, inddeles spændingsstød i to hovedkategorier:

• Intern overspænding

• Ekstern overspænding

Intern overspænding

Når spændingen i et strømsystem stiger over dens nominelle værdi på egen hånd, kaldes det intern overspænding. Interne overspændinger kan være midlertidige, dynamiske eller stationære i karakter. Hvis overspændingsbølgen er midlertidig, har dens frekvens ingen forbindelse til den normale systemfrekvens, og den varer typisk kun nogle få cyklusser.

Midlertidige overspændinger kan blive forårsaget af drift af brydere under skiftning af induktive eller kapacitive belastninger. De kan også genereres, når meget små strømme afbrydes, eller når en fase i et system med en isoleret neutral pludselig jordfæstes.

Dynamiske overspændinger forekommer ved den normale systemfrekvens og varer kun nogle få sekunder. Disse kan genereres, når en generator afkobles, eller når et stort område af belastningen pludselig slukkes.

Stationære overspændinger forekommer ved systemfrekvensen og kan vare i lang tid, nogle gange op til en time. Sådanne overspændinger genereres, når en jordfejl på en ledning vare tidslangt. De kan også skyldes, at neutralen jordfæstes gennem en buelukningsspole, hvilket resulterer i overspænding på de sunde faser.

Disse interne overspændinger kan overstige tre til fem gange den normale fasen - til - neutraltopspænding i systemet. For udstyr med passende isolation er de dog relativt mindre skadelige.

Interne overspændinger forårsages hovedsageligt af følgende faktorer:

• Skifteoperation på ubelasted linje: Under skifteoperationer, når en linje forbinder sig til en spændingskilde, initieres rejsebølger. Disse bølger oplader linjen hurtigt. I øjeblikket for afkobling kan spændingen af disse bølger øjeblikkeligt nå en størrelse, der ikke overstiger dobbelt så stor som forsyningsspændingen.

• Pludselig åbning af belastningslinje: Når belastningen på en linje pludselig fjernes, dannes en midlertidig spænding af værdien e = iz0. Her repræsenterer i den øjeblikkelige værdi af strømmen i øjeblikket for linjens åbning, og (z0) er den naturlige eller spændingsstødfremkaldende impedans af linjen. Den midlertidige overspænding på linjen er uafhængig af linjens spænding. Derved er et lavspændingsoverføringssystem lige så sandsynligt at opleve overspændinger af samme størrelse som et højspændingssystem.

• Isoleringens mislykkedes: Isoleringens brud mellem linjen og jorden er en almindelig forekomst. Når isoleringen mislykkes, falder potentiallet ved fejlpunktet pludselig fra dets maksimale værdi til nul. Dette fører til dannelse af en negativ spændingsbølge med en meget stejl front, i form af stød, der udstrækker sig i begge retninger.

Ekstern overspænding

Overspændinger forårsaget af atmosfæriske udladninger, såsom statiske udladninger eller lynslag, kaldes eksterne overspændinger. Eksterne overspændinger kan påføre betydelig stress på isolationen af elektrisk udstyr. Intensiteten af disse spændinger varierer afhængigt af lynhændelsens karakter.

Lynintensiteten afhænger af, hvor direkte strømledningen rammes. Det kan være direkte af hovedudladningen, direkte af en gren eller streamer, eller pga. induktion fra et lyn, der passerer tæt på, men rører ikke linjen.

Installationer i en strømforsyningsstation kan hovedsageligt inddeles i to typer. En type er elektrisk udsat, hvilket betyder, at apparaturet direkte udsættes for overspændinger af atmosfærisk oprindelse. Den anden type er ikke elektrisk udsat og påvirkes derfor ikke af denne type overspænding.