Cosa è un aumento di tensione?

Cos'è il sovravoltaggio?

Definizione

Il sovravoltaggio è definito come un aumento improvviso e eccessivo della tensione che può danneggiare l'equipaggiamento elettrico all'interno di un impianto. I sovravoltaggi nelle linee di alimentazione si verificano a causa di un aumento di tensione tra fasi o tra una fase e terra. I sovravoltaggi sono principalmente classificati in due ampie categorie: interni ed esterni.

Tipi di sovravoltaggio

I sovravoltaggi in una centrale elettrica possono essere innescati da disturbi interni o da fenomeni atmosferici. In base all'origine di questi sovravoltaggi, i sovravoltaggi vengono classificati in due categorie principali:

• Sovravoltaggio interno

• Sovravoltaggio esterno

Sovravoltaggio interno

Quando la tensione all'interno di un sistema di potenza supera il suo valore nominale, viene definito sovravoltaggio interno. I sovravoltaggi interni possono essere transitori, dinamici o stazionari. Se l'onda di sovravoltaggio è transitoria, la sua frequenza non ha relazione con la frequenza normale del sistema e solitamente persiste solo per pochi cicli.

I sovravoltaggi transitori possono essere indotti dall'operazione degli interruttori durante lo spegnimento di carichi induttivi o capacitivi. Possono anche essere generati quando si interrompono correnti molto piccole o quando una fase di un sistema con neutro isolato viene improvvisamente messa a terra.

I sovravoltaggi dinamici si verificano alla frequenza normale del sistema e durano solo pochi secondi. Questi possono essere generati quando un generatore viene disconnesso o quando una grande parte del carico viene improvvisamente rilasciata.

I sovravoltaggi stazionari si verificano alla frequenza del sistema e possono persistere per un periodo prolungato, talvolta fino a un'ora. Questi sovravoltaggi si verificano quando un guasto a terra su una linea persiste per un lungo periodo. Possono anche essere causati quando il neutro è collegato a terra attraverso una bobina di soppressione dell'arco, risultando in un sovravoltaggio sulle fasi sane.

Questi sovravoltaggi interni possono superare tre a cinque volte la tensione di punta normale fase-neutro del sistema. Tuttavia, per l'equipaggiamento con isolamento adeguato, sono relativamente meno dannosi.

I sovravoltaggi interni sono principalmente causati dai seguenti fattori:

• Operazioni di commutazione su linea non caricata: Durante le operazioni di commutazione, quando una linea è collegata a una sorgente di tensione, si iniziano onde viaggianti. Queste onde carichano rapidamente la linea. Al momento della disconnessione, la tensione di queste onde può raggiungere istantaneamente una magnitudine non superiore al doppio della tensione di alimentazione.

• Apertura improvvisa della linea di carico: Quando il carico su una linea viene improvvisamente rimosso, viene generata una tensione transitoria di valore e = iz0. Qui, i rappresenta il valore istantaneo della corrente al momento dell'apertura della linea, e (z0) è l'impedenza naturale o di impulso della linea. Il sovravoltaggio transitorio sulla linea è indipendente dalla tensione della linea. Di conseguenza, un sistema di trasmissione a bassa tensione è altrettanto suscettibile di subire sovravoltaggi della stessa magnitudine di un sistema ad alta tensione.

• Guasto all'isolamento: Il guasto all'isolamento tra la linea e la terra è un evento comune. Quando l'isolamento fallisce, il potenziale al punto di guasto diminuisce improvvisamente dal suo valore massimo a zero. Ciò porta alla generazione di un'onda di tensione negativa con un fronte molto ripido, sotto forma di impulsi, che si propagano in entrambe le direzioni.

Sovravoltaggio esterno

I sovravoltaggi causati da scariche atmosferiche, come scariche statiche o colpi di fulmine, sono noti come sovravoltaggi esterni. I sovravoltaggi esterni possono imporre uno stress significativo sull'isolamento dell'equipaggiamento elettrico. L'intensità di queste tensioni varia a seconda della natura dell'evento di fulmine.

L'intensità del fulmine dipende da quanto direttamente la linea di alimentazione viene colpita. Questo può avvenire direttamente dallo scarico principale, direttamente da un ramo o streamer, o a causa dell'induzione da un lampo che passa vicino ma non tocca la linea.

Le installazioni in una centrale elettrica possono essere principalmente classificate in due tipi. Un tipo è elettricamente esposto, ovvero l'apparato è direttamente soggetto a sovravoltaggi di origine atmosferica. L'altro tipo è elettricamente non esposto e quindi non influenzato da questo tipo di sovravoltaggio.