Wat is Spanningspiek?

Wat is een Spanningspiek?

Definitie

Een spanningspiek wordt gedefinieerd als een plotselinge en extreme stijging in spanning die de elektrische apparatuur in een installatie kan beschadigen. Overspanningen in elektriciteitsleidingen ontstaan door een toename van de spanning tussen fasen of tussen een fase en de aarde. Spanningspieken worden voornamelijk ingedeeld in twee brede categorieën: interne en externe overspanningen.

Soorten Spanningspieken

Overspanningen in een energiecentrale kunnen worden veroorzaakt door interne storingen of door atmosferische verschijnselen. Op basis van de oorsprong van deze overspanningen worden spanningspieken ingedeeld in twee hoofdcategorieën:

• Interne Overspanning

• Externe Overspanning

Interne Overspanning

Wanneer de spanning binnen een elektriciteitssysteem boven zijn nominale waarde stijgt, wordt dit aangeduid als interne overspanning. Interne overspanningen kunnen tijdelijk, dynamisch of stationair van aard zijn. Als de overspanningsgolf tijdelijk is, heeft haar frequentie geen relatie met de normale systeemfrequentie en duurt ze meestal slechts enkele cycli.

Tijdelijke overspanningen kunnen worden veroorzaakt door het bedienen van schakelaars tijdens het schakelen van inductieve of capacitive lasten. Ze kunnen ook ontstaan bij het onderbreken van zeer kleine stromen of wanneer één fase van een systeem met een geïsoleerde neutraal plotseling wordt aangesloten op de aarde.

Dynamische overspanningen vinden plaats op de normale systeemfrequentie en duren slechts enkele seconden. Deze kunnen ontstaan wanneer een generator wordt losgekoppeld of wanneer een groot deel van de belasting plotseling wordt afgescheiden.

Stationaire overspanningen vinden plaats op de systeemfrequentie en kunnen langdurig aanhouden, soms tot wel een uur. Dergelijke overspanningen ontstaan wanneer een aardfout op één lijn langdurig aanwezig is. Ze kunnen ook worden veroorzaakt wanneer de neutraal wordt aangesloten via een boogdempingsspoel, wat leidt tot overspanning op de gezonde fasen.

Deze interne overspanningen kunnen drie tot vijf keer de normale fase-naar-neutrale piekspanning van het systeem overschrijden. Echter, voor apparatuur met goede isolatie zijn ze relatief minder schadelijk.

Interne overspanningen worden voornamelijk veroorzaakt door de volgende factoren:

• Schakeloperatie op een onbelaste lijn: Tijdens schakeloperaties, wanneer een lijn wordt aangesloten op een spanningsbron, worden reiskolkgolven geïnitieerd. Deze golven laden de lijn snel op. Bij het moment van ontkoppeling kan de spanning van deze golven instantaneus een waarde bereiken die niet meer dan twee keer de netspanning overschrijdt.

• Plotselinge opening van belastingslijn: Wanneer de belasting op een lijn plotseling wordt verwijderd, wordt een tijdelijke spanning van waarde e = iz0 gegenereerd. Hierbij staat i voor de momentane waarde van de stroom op het moment van lijnonderbreking, en (z0) is de natuurlijke of golfimpedantie van de lijn. De tijdelijke overspanning op de lijn is onafhankelijk van de lijnspanning. Daarom is een laagspanningsvervoersysteem even waarschijnlijk om overspanningen van dezelfde magnitude te ervaren als een hoogspanningsysteem.

• Isolatieuitval: Isolatie-inbraak tussen de lijn en de aarde komt vaak voor. Wanneer de isolatie uitvalt, daalt het potentieel op het foutpunt plotseling van zijn maximale waarde naar nul. Dit leidt tot de generatie van een negatieve spanninggolf met een zeer steile front, in de vorm van pieken, die zich in beide richtingen verspreiden.

Externe Overspanning

Overspanningen veroorzaakt door atmosferische ontladingen, zoals statische ontladingen of blikseminslagen, worden externe overspanningen genoemd. Externe overspanningen kunnen aanzienlijke stress leggen op de isolatie van elektrische apparatuur. De intensiteit van deze spanningen varieert afhankelijk van de aard van het bliksemverschijnsel.

De intensiteit van de bliksem hangt af van hoe direct de krachtlijn wordt getroffen. Dit kan rechtstreeks door de hoofdontlading, rechtstreeks door een vertakking of streper, of door inductie van een bliksemschicht die in de buurt van, maar niet raken, de lijn passeert.

Installaties in een energiecentrale kunnen voornamelijk worden ingedeeld in twee types. Een type is elektrisch blootgesteld, wat betekent dat de apparatuur direct wordt blootgesteld aan overspanningen van atmosferische oorsprong. Het andere type is elektrisch niet-blootgesteld en wordt dus niet beïnvloed door dit type overspanning.