Vad är spänningsstöt?

Vad är spänningsstöt?

Definition

Spänningsstöt definieras som en plötslig och överdriven ökning av spänningen som kan skada elektrisk utrustning inom en installation. Överspänningar i elnät uppstår på grund av en ökning av spänningen mellan faser eller mellan en fas och mark. Spänningsstötar delas huvudsakligen in i två breda typer: interna och externa spänningar.

Typer av spänningsstötar

Överspänningar i en kraftverk kan utlösas antingen av interna störningar eller av atmosfäriska fenomen. Baserat på ursprunget till dessa överspänningar, klassificeras spänningsstötar i två huvudkategorier:

• Intern överspänning

• Extern överspänning

Intern överspänning

När spänningen inom ett elkraftsystem ökar över dess nominella värde på egen hand kallas det för intern överspänning. Interna överspänningar kan vara tillfälliga, dynamiska eller stationära. Om överspänningsvågen är tillfällig har dess frekvens ingen relation till det normala systemfrekvensen och den håller vanligtvis bara i några cykler.

Tillfälliga överspänningar kan orsakas av strömbrytarens operation vid koppling av induktiva eller kapacitiva laster. De kan också genereras när mycket små strömmar avbryts eller när en fas i ett system med isolerad neutral plötsligt jordas.

Dynamiska överspänningar inträffar vid det normala systemfrekvensen och varar bara i några sekunder. Dessa kan genereras när en generator kopplas ur eller när en stor del av lasten plötsligt avlastas.

Stationära överspänningar inträffar vid systemfrekvensen och kan bestå under en lång tid, ibland upp till en timme. Sådana överspänningar genereras när en jordfel på en linje består under en lång tid. De kan också orsakas när den neutrala ledningen jordas genom en bågavtryckskolvilket resulterar i överspänning på de friska faserna.

Dessa interna överspänningar kan överstiga tre till fem gånger den normala fas-till-neutraltoppspänningen i systemet. Men för utrustning med korrekt isolering är de relativt mindre skadliga.

Interna överspänningar orsakas huvudsakligen av följande faktorer:

• Kopplingsoperation på tom linje: Under kopplingsoperationer, när en linje ansluts till en spänningssällskap, initieras resevågor. Dessa vågor laddar snabbt upp linjen. Vid avkopplingstillfället kan spänningen av dessa vågor omedelbart nå en magnitud som inte överstiger två gånger nätspänningen.

• Plötslig avbrytning av belastningslinje: När belastningen på en linje plötsligt tas bort genereras en tillfällig spänning av värdet e = iz0. Här representerar i den momentana värdet av strömmen vid linjens avbrytning, och (z0) är den naturliga eller spänningsimpedansen i linjen. Den tillfälliga överspänningen på linjen är oberoende av linjens spänning. Som ett resultat är ett lågspänningsöverföringssystem lika benäget att uppleva överspänningar av samma magnitud som ett högspänningsöverföringssystem.

• Isoleringsfel: Isoleringens kollaps mellan linjen och jorden är ett vanligt förekommande. När isoleringen misslyckas sjunker potentialen vid felplatsen plötsligt från sitt maximala värde till noll. Detta leder till att en negativ spänningvåg med en mycket brant front genereras, i form av stötar, som sprider sig i båda riktningar.

Extern överspänning

Överspänningar orsakade av atmosfäriska avläggningar, såsom statiska avläggningar eller blixtar, kallas för externa överspänningar. Externa överspänningar kan påföra betydande stress på isoleringen av elektrisk utrustning. Intensiteten hos dessa spänningar varierar beroende på natur av blixtåtgärden.

Blixtens intensitet beror på hur direkt elnätet träffas. Det kan vara direkt av huvudavläggningen, direkt av en gren eller strimla, eller pga induktion från en blixt som passerar nära men inte rör vid linjen.

Installationer i ett kraftverk kan huvudsakligen indelas i två typer. En typ är elektriskt exponerad, vilket innebär att apparaten direkt utsätts för överspänningar av atmosfäriskt ursprung. Den andra typen är elektriskt icke-exponerad och därför inte påverkad av denna typ av överspänning.