Τι είναι οι Κοινές Τύποι και Χαρακτηριστικά της Υπερτάσης στο Δίκτυο Διανομής；

Οι διανομικές δίκτυα, χαρακτηριζόμενες από την ευρεία διανομή, το μεγάλο αριθμό εξοπλισμού και το χαμηλό επίπεδο απομόνωσης, είναι ευάλωτες σε ατυχήματα απομόνωσης λόγω υπερτάσεων. Αυτό μειώνει όχι μόνο τη σταθερότητα του συνόλου του διανομικού συστήματος και την αποδοτικότητα απομόνωσης των γραμμών, αλλά έχει επίσης σημαντική αρνητική επίδραση στην ασφαλή λειτουργία του ηλεκτροδοτικού δικτύου και στην υγιή και βιώσιμη ανάπτυξη του ηλεκτροδοτικού τομέα.

Από άποψη περιβάλλοντος πλαισίου, εκτός από την πηγή, το ηλεκτρικό σύστημα μπορεί να παρασταθεί ισοδύναμα μέσω διαφορετικών συνδυασμών τριών τυπικών συστατικών: της αντίστασης (R), της αυξητικότητας (L) και της ικανότητας (C). Απ' αυτά, η αυξητικότητα (L) και η ικανότητα (C) είναι συστατικά αποθήκευσης ενέργειας, τα οποία είναι οι βασικές προϋποθέσεις για τη δημιουργία υπερτάσεων· η αντίσταση (R) είναι ένα συστατικό κατανάλωσης ενέργειας, το οποίο συνήθως μπορεί να περιορίσει την εξέλιξη των υπερτάσεων. Ωστόσο, σε ξεχωριστές περιπτώσεις, η ανάλογη προσθήκη αντίστασης μπορεί επίσης να οδηγήσει στην εμφάνιση υπερτάσεων.

Κοινοί Τύποι και Χαρακτηριστικά Υπερτάσεων στα Διανομικά Δίκτυα

Οι κοινοί τύποι υπερτάσεων στα διανομικά δίκτυα περιλαμβάνουν κυρίως τις υπερτάσεις από διακοπτικό χτύπημα, τις υπερτάσεις από γραμμική συντονία και τις υπερτάσεις από σιδηροσυντονία (συμπεριλαμβανομένων των υπερτάσεων από αποσύνδεση και των υπερτάσεων από κλίμακα PT).

Υπερτάσεις από Διακοπτικό Χτύπημα

Η υπερτάση από διακοπτικό χτύπημα είναι ένας τύπος υπερτάσεως από διακοπή. Η εξάπλωσή της είναι συνδεδεμένη με παράγοντες όπως τα χαρακτηριστικά των ηλεκτρικών εξοπλισμών, τη δομή του συστήματος, τους λειτουργικούς παράμετρους, την λειτουργία ή την μορφή παρακμής, και έχει σαφή τυχαιότητα. Είναι πιο συνηθισμένη σε ηλεκτρικά δίκτυα με ανεξάρτητο μη-αποτελεσματικό ηλεκτροδό.

Η ενέργεια της υπερτάσεως από διακοπή προέρχεται από το ηλεκτρικό σύστημα ίδιο, και η εξάπλωσή της είναι περίπου ανάλογη με την οριακή τάση του συστήματος. Συνήθως εκφράζεται με το πολλαπλάσιο της μέγιστης τάσης φάσης του συστήματος. Όταν οι λειτουργίες ή οι παρακμές προκαλούν αλλαγές στο λειτουργικό καθεστώς του ηλεκτρικού δικτύου, η μαγνητική ενέργεια που αποθηκεύεται στα συστατικά αυξητικότητας θα μετατραπεί σε ηλεκτρική ενέργεια των συστατικών ικανότητας σε ένα συγκεκριμένο χρονικό σημείο, προκαλώντας έναν ταλαντωτικό προσωρινό διαδικαστικό ρυθμό, και έτσι δημιουργώντας μια προσωρινή υπερτάση πολλαπλάσια υψηλότερη από την τάση εφοδιασμού, η οποία ονομάζεται υπερτάση από διακοπή.

Τα διακοπτικά χτύπηματα προκαλούν επανειλημμένες αλλαγές στο λειτουργικό καθεστώς του ηλεκτρικού δικτύου, οδηγώντας σε ηλεκτρομαγνητικές ταλαντώσεις στα πλαίσια αυξητικότητας και ικανότητας, και στη συνέχεια προκαλείται ένας προσωρινός διαδικαστικός ρυθμός στη μη-ατυχηματική φάση, την ατυχηματική φάση και το ηλεκτρικό, προκαλώντας υπερτάσεις. Αυτό είναι το διακοπτικό χτύπημα (επίσης γνωστό ως χτύπημα από αρκτική). Η μορφή δημιουργίας της είναι στενά συνδεδεμένη με την εξαφάνιση και την επαναφανάτωση του χτύπηματος: κάθε φορά που η ροή ρεύματος από την ατυχία περνά από το μηδέν, το χτύπημα θα έχει μια σύντομη περίοδο εξαφάνισης· όταν η αποκαταστατική τάση του καναλιού του χτύπηματος είναι μεγαλύτερη από την ισχύ της απομόνωσής του, το χτύπημα θα επαναφανατωθεί. Συγκεκριμένα:

• Όταν η ροή ρεύματος στο χτύπημα είναι μεγάλη, το κανάλι του χτύπηματος είναι ισχυρά ιονισμένο, και το χτύπημα καίει σταθερά;

• Όταν η ροή ρεύματος είναι μικρή, η απομονωτική ισχύς του καναλιού του χτύπηματος αποκαθίσταται γρήγορα, το χτύπημα είναι δύσκολο να επαναφανατωθεί, και η προσωρινή εξαφάνιση μπορεί να μετατραπεί σε μόνιμη εξαφάνιση;

• Όταν η ροή ρεύματος είναι μέτρια, δημιουργείται ένα φαινόμενο διακοπτικού χτύπηματος που είναι επικεντρωμένο και διακοπτικό.

Η σοβαρή υπερτάση από διακοπτικό χτύπημα προκαλείται από τη συνεχή συσσώρευση ενέργειας στο ηλεκτρικό δίκτυο. Από την άποψη της περιορισμού της υπερτάσεως, αν η υπερβολική φορτία που συσσωρεύτηκε στο ηλεκτρικό δίκτυο κατά τη διάρκεια της εξάφλεξης του χτύπηματος μπορεί να διαρρεύσει μέσω της αντίστασης μέσα σε μισό κύκλο της ηλεκτρικής συχνότητας μετά την εξαφάνιση του χτύπηματος, η τάση μετάθεσης του ηλεκτρικού θα είναι σχεδόν μηδέν, και δεν θα προκληθεί υπερτάση υψηλής εξάπλωσης.

Υπερτάσεις από Γραμμική Συντονία

Στο ηλεκτρικό δίκτυο, η υπερτάση που παράγεται από σειριακή συντονία μεταξύ συστατικών αυξητικότητας χωρίς σίδερο (όπως η αυξητικότητα της γραμμής, η αυξητικότητα διαρροής του μετατροπέα, κλπ.) ή συστατικών αυξητικότητας με σίδερο, τα οποία έχουν ενθάρρυνση που είναι κοντά σε γραμμική (όπως οι κύκλοι απόσβεσης, κλπ.) και των συστατικών ικανότητας στο ηλεκτρικό δίκτυο (όπως η ικανότητα γραμμής-γης, κλπ.) υπό την επίδραση ασυμμετρικής τάσης ονομάζεται υπερτάσεις από γραμμική συντονία. Η πιο συνηθισμένη μορφή της είναι η μετάθεση της τάσης του ηλεκτρικού.

Σύμφωνα με το βιομηχανικό πρότυπο DL/T620-1997 "Προστασία από Υπερτάσεις και Συντονισμός Απομόνωσης Ηλεκτρικών Συσκευών Μεταβλητού Ρυθμού", στο σύστημα με απόσβεση με κύκλο, κατά την κανονική λειτουργία, η μακροχρόνια μετάθεση τάσης του ηλεκτρικού δεν πρέπει να υπερβαίνει το 15% της ονομαστικής φασικής τάσης του συστήματος.

Υπερτάσεις από Σιδηροσυντονία

Στο πλαίσιο ταλάντωσης του ηλεκτρικού συστήματος, η διαρκής υψηλή υπερτάση που παράγεται από την κλίμακα της αυξητικότητας με σίδερο ονομάζεται υπερτάσεις από σιδηροσυντονία. Υπάρχουν δύο τυπικές υπερτάσεις από σιδηροσυντονία στα διανομικά δίκτυα κάτω από 35kV, δηλαδή η υπερτάση που προκαλείται από την αποσύνδεση και η υπερτάση που προκαλείται από την κλίμακα PT, οι οποίες συλλογικά ονομάζονται μη-γραμμικές υπερτάσεις. Έχουν εντελώς διαφορετικά χαρακτηριστικά και ιδιότητες από τις υπερτάσεις από γραμμική συντονία και τις υπερτάσεις από διακοπτικό χτύπημα. Σε διαφορετικές συνδυασμούς παραμέτρων, μπορεί να προκύψει βασική συχνότητα, κλασική συχνότητα και υψηλή συχνότητα υπερτάσεων.

• Υπερτάσεις από Αποσύνδεση: Όταν το σύστημα είναι σε μη-πλήρη φασική λειτουργία λόγω διάρρηξης, μη-πλήρης φασικής λειτουργίας των περικόπτων, σοβαρής ασυγχρονισμένης λειτουργίας, λιώσης ενός ή δύο φάσεων των υψηλής τάσης, κλπ., η υπερτάση από σιδηροσυντονία που παράγεται είναι η υπερτάση από αποσύνδεση. Κατά την αποσύνδεση, η τριφασική συμμετρική τάση συνήθως εφοδιάζει την τριφασική μη-συμμετρική φορτία, και το πλαίσιο είναι πολύπλοκο και περιέχει μη-γραμμικά συστατικά. Έτσι, είναι απαραίτητο να χρησιμοποιηθεί το θεώρημα Thevenin και η μέθοδος των συμμετρικών συνιστωσών για να μετατραπεί το τριφασικό πλαίσιο σε μονοφασικό ισοδύναμο πλαίσιο, να ταξινομηθεί σε το πλέον απλό πλαίσιο LC σε σειρά, και στη συνέχεια να αναλυθούν οι συνθήκες συντονίας και να γίνει υπολογισμός και ανάλυση. Υπάρχουν τρεις μορφές ατυχημάτων με διάρρηξη μιας φάσης: διάρρηξη χωρίς σύνδεση στη γη, διάρρηξη με σύνδεση στη γη από την πλευρά της εφοδιασμού, και διάρρηξη με σύνδεση στη γη από την πλευρά της φορτίας.

• Υπερτάσεις από Κλίμακα PT: Στο σύστημα με ανεξάρτητο μη-αποτελεσματικό ηλεκτρικό, συνήθως εγκαταστάνται ηλεκτρομαγνητικές κλίμακες PT Y0-συνδεδεμένες στις μπάρες των εργοστασίων και των υποσταθμών για την παρακολούθηση των συνθηκών απομόνωσης. Κατά την κανονική λειτουργία, η ενθάρρυνση της ηλεκτρομαγνητικής κλίμακας PT είναι πολύ υψηλή, έτσι η αντίσταση γης του δικτύου είναι ικανότητα, και οι τρεις φάσεις είναι σχεδόν ισορροπημένες. Ωστόσο, μετά από κάποιες λειτουργίες αλλαγής ή την εξαφάνιση ατυχημάτων, θα σχηματίσει ένα ειδικό τριφασικό ή μονοφασικό πλαίσιο συντονίας με την ικανότητα της γραμμής ή την ικανότητα των άλλων εξοπλισμών, και μπορεί να παράγει μη-γραμμικές υπερτάσεις από σιδηροσυντονία, οι οποίες ονομάζονται υπερτάσεις από κλίμακα PT. Απ' αυτές, η υπερτάση από κλασική συχνότητα είναι η πιο επικίνδυνη. Θα προκαλέσει μακροχρόνια αύξηση της ενθάρρυνσης, θα καίει τον πυροσβεστήρα του μετατροπέα, και ακόμη και θα προκαλέσει σοβαρή θερμανσία, εκπομπή λάδιου ή ακόμη και εκρήξη. Επιπλέον, η υπερτάση από κλίμακα PT έχει σαφή χαρακτηριστικά μηδενικής σειράς.

Υπερτάσεις από Κεραυνοπλήξη

Η κεραυνοπλήξη είναι ουσιαστικά ένα φαινόμενο μη-σπαρακτικής αποδόσεως σε έναν εξαιρετικά μη-ομοιόμορφο ηλεκτρικό χώρο με υπερμεγάλη ατμοσφαιρική απόσταση. Ο βασικός της διαδικασιακός ρυθμός περιλαμβάνει την προκαταστατική αποδόση, την κύρια αποδόση, και την αποδόση μετά την απόλυση. Κάθε ροή ρεύματος που προκαλείται από κεραυνοπλήξη αρνητικής πολικότητας έχει μονοπολική παλμική μορφή. Οι βασικές παράμετροι που περιγράφουν την παλμική μορφή είναι η κορυφαία τιμή, ο χρόνος μετάδοσης και ο χρόνος μισού κορυφαίου.

Η υπερτάση από κεραυνοπλήξη χ