Что такое скачок напряжения?

Что такое перенапряжение?

Определение

Перенапряжение определяется как внезапное и чрезмерное повышение напряжения, которое может повредить электрическое оборудование в установке. Перенапряжения в линиях электропередачи происходят из-за увеличения напряжения между фазами или между фазой и землей. Перенапряжения в основном делятся на два широких типа: внутренние и внешние.

Типы перенапряжений

Перенапряжения на электростанции могут быть вызваны внутренними помехами или атмосферными явлениями. В зависимости от источника этих перенапряжений, они классифицируются на две основные категории:

• Внутреннее перенапряжение

• Внешнее перенапряжение

Внутреннее перенапряжение

Когда напряжение внутри энергетической системы превышает его номинальное значение само по себе, это называется внутренним перенапряжением. Внутренние перенапряжения могут быть переходными, динамическими или стационарными. Если волна перенапряжения является переходной, ее частота не связана с нормальной частотой системы, и она обычно длится всего несколько циклов.

Переходные перенапряжения могут возникать при работе выключателей во время коммутации индуктивных или емкостных нагрузок. Они также могут генерироваться при прерывании очень малых токов или когда одна фаза системы с изолированной нейтралью внезапно заземляется.

Динамические перенапряжения возникают на нормальной частоте системы и длятся всего несколько секунд. Эти перенапряжения могут возникать при отключении генератора или при внезапном сбросе значительной части нагрузки.

Стационарные перенапряжения возникают на частоте системы и могут длиться длительное время, иногда до часа. Такие перенапряжения возникают, когда короткое замыкание на одной линии продолжается длительное время. Они также могут быть вызваны, когда нейтраль заземлена через катушку подавления дуги, что приводит к перенапряжению на здоровых фазах.

Эти внутренние перенапряжения могут превышать три-пять раз нормальное пиковое напряжение фаза-нейтраль системы. Однако, для оборудования с надлежащей изоляцией они относительно менее опасны.

Внутренние перенапряжения в основном вызываются следующими факторами:

• Коммутация на свободной линии: Во время коммутационных операций, когда линия подключается к источнику напряжения, возникают бегущие волны. Эти волны быстро заряжают линию. В момент отключения напряжение этих волн может мгновенно достичь значения, не превышающего двойного напряжения питания.

• Внезапное отключение линии с нагрузкой: Когда нагрузка на линии внезапно удаляется, генерируется переходное напряжение величиной e = iz0. Здесь, i представляет собой мгновенное значение тока в момент отключения линии, а (z0) — это естественное или ударное сопротивление линии. Переходное перенапряжение на линии не зависит от напряжения линии. В результате, низковольтная система передачи так же вероятно испытывает перенапряжения такой же величины, как и высоковольтная система.

• Повреждение изоляции: Повреждение изоляции между линией и землей является обычным явлением. Когда изоляция повреждается, потенциал в точке повреждения внезапно падает с максимального значения до нуля. Это приводит к генерации отрицательной волны напряжения с очень крутым фронтом, в форме выбросов, которые распространяются в обе стороны.

Внешнее перенапряжение

Перенапряжения, вызванные атмосферными разрядами, такими как статические разряды или удары молнии, известны как внешние перенапряжения. Внешние перенапряжения могут оказывать значительное воздействие на изоляцию электрического оборудования. Интенсивность этих напряжений варьируется в зависимости от характера события молнии.

Интенсивность молнии зависит от того, насколько прямо линия электропередачи поражена. Это может быть прямым попаданием главного разряда, прямым попаданием ветви или стримера, или из-за индукции от молнии, проходящей рядом, но не касаясь линии.

Установки на электростанции можно в основном разделить на два типа. Один тип — электрически открытый, что означает, что оборудование напрямую подвергается перенапряжениям атмосферного происхождения. Другой тип — электрически закрытый, и, следовательно, не подвержен этому типу перенапряжений.