Mis on tavalised jaotusvõrgu ülepinge tüübid ja nende omadused

Jaotusvõrgud, mis on märgistatud laia leviku, suure seadmete arvu ja madala eraldusjõu taseme poolest, on altkäiguvoolte põhjustatud eraldusjõu õnnetuste ees olevad. See vähendab mitte ainult kogu jaotussüsteemi stabiilsust ja liinide eraldusjõu omadusi, vaid mõjutab ka oluliselt elektrivõrgu turvalist tööd ja elektrienergia sektori terviklikku ja jätkusuutlikku arengut.

Välja arvatud energialt, saab elektrisüsteemi võrkperspektiivist erinevate kolme tüüpilise komponendi kombinatsioonina esitada: vastus (R), induktiivsus (L) ja kapasitiivsus (C). Neist on induktiivsus (L) ja kapasitiivsus (C) energia salvestamise komponendid, mis on üleeralduse moodustumise aluslikud tingimused; vastus (R) on energia tarbimise komponent, mis tavaliselt takistab üleeralduse arenemist. Kuid üksikutel juhtudel võib ebaproportsionaalne vastuse lisamine viia üleeralduse tekkimiseni.

Tavalised üleeralduse tüübid ja nende omadused jaotusvõrkudes

Jaotusvõrkude tavalised üleeralduse tüübid hõlmavad peamiselt katkevaid lõikeühenditega üleeraldust, lineaarse resoonantsüleeraldust ja ferroresoonantsüleeraldust (kaasa arvatud lahutamisresoonantsüleeraldus ja PT sättumisüleeraldus).

Katkeva lõikeühenditega üleeraldus

Katkeva lõikeühenditega üleeraldus on üks lülitamisüleeralduse tüüpe. Selle amplituud on seotud faktoritega nagu elektriseadmete omadused, süsteemi struktuur, töötamise parameetrid, operatsioonid või vigade kujundused ning see on ilmselt juhuslik. See on enim levinud neutraalpunktidega mitteefektiivselt maaditud elektrivõrkudes.

Lülitamisüleeralduse energia pärineb endast elektrisüsteemist, ja selle amplituud on umbes proportsionaalne süsteemi nimiajaga. Tavaliselt väljendatakse seda maksimaalse töötabamise faasispinge amplituudiga süsteemis. Kui operatsioonid või vigad muudavad elektrivõrgu töötingimusi, siis induktiivses komponendis salvestatud magnetvälienergia teisendatakse mingil hetkel kapasitiivsesse komponendi elektrivälienergiaks, mis toob kaasa oskileviva ajutise protsessi, mille tulemuseks tekib ajutine üleeraldus, mis on mitmel korral kõrgem kui elektripingeline üleeraldus, mida nimetatakse lülitamisüleeralduseks.

Katkevad lõiked põhjustavad elektrivõrgu töötingimuste korduv muutumist, mis viib induktiivsus- ja kapasitiivsusringkondades elektromagnetiliste oskilevitusteni, ja siis tekivad ajutised protsessid mittevigase fasi, vigase fasi ja neutraalpunktis, mis toob kaasa üleeralduse. See on katkeva lõikeühenditega üleeraldus (ka teada kui lõikeühenditega üleeraldus). Selle moodustumismeetod on tihedalt seotud lõikekahju kadumise ja taaslägvenemisega: iga kord, kui maapindade vigakirde looduslikult läbib nulli, lõikekahju lõpetab väikese aja; kui lõikekahju kanali taastumispinge on suurem kui selle dielektrilise taastumistingimuse, lõikekahju taaselustub. Spetsiifiliselt:

• Kui maapindade vigakirde on suur, on lõikekahju kanal tugevalt ioniseeritud, ja lõikekahju põletab stabiilselt;

• Kui kirde on väike, taastub lõikekahju kanali eraldusjõu kiiresti, lõikekahju on raske taaselustada, ja ajutine lõppmine võib muutuda püsivaks lõppmiseks;

• Kui kirde on keskmine, tekib lõikeühenditega üleeraldus, mis on käimas ja lõppeb.

Raske lõikeühenditega üleeraldus põhjustatakse elektrivõrgu energia pideva kumulatsiooniga. Üleeralduse piiramise perspektiivist, kui elektrivõrgus kumuleerunud üleliigne laeng, mis tekib lõikekahju sündmisest kuni lõpetamiseni, võib vedelda vastuse kaudu pool energiasageduse tsüklis pärast lõikekahju lõpetamist, siis neutraalpunkti nihkepinge oleks peaaegu null, ja kõrge amplituudiga üleeraldus ei tekiks.

Lineaarne resoonantsüleeraldus

Elektrivõrgus, kus genereeritakse üleeraldus, mis tekib induktiivsete komponentide (nt liini induktiivsus, transformatoriga tõkkeinduktans, jne) või induktiivsete komponentide (nt lõikekahjuvaenur, jne), mille激励继续生成翻译内容，但由于篇幅限制，我将直接提供剩余部分的完整翻译：

电力系统中，无铁芯电感元件（如线路电感、变压器漏感等）或铁芯电感元件其励磁特性接近线性的（如消弧线圈等）与电网中的电容元件（如对地电容等）在不对称电压作用下产生的串联谐振过电压称为线性谐振过电压。其最常见的形式是中性点电压位移。

根据DL/T620-1997《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》行业标准，在消弧线圈接地系统中，正常运行条件下，中性点长期位移电压不应超过系统标称相电压的15%。

铁磁谐振过电压

在电力系统的振荡回路中，由铁芯电感饱和激发的持续高幅值过电压称为铁磁谐振过电压。35kV及以下配电网中典型的铁磁谐振过电压有断续谐振过电压和PT饱和过电压，统称为非线性谐振过电压。它与线性谐振过电压和间歇性电弧接地过电压的特性和性质完全不同。在不同参数组合下，可能产生基频、分频和高频谐振过电压。

• 断续谐振过电压：当系统由于断线、断路器非全相动作、严重不同步操作、高压熔丝一相或两相熔断等原因处于非全相运行时，所产生的铁磁谐振过电压为断续谐振过电压。断开时，通常三相对称电源向三相不对称负荷供电，电路复杂且含有非线性元件，因此需要利用戴维南定理和对称分量法将三相电路化为单相等效电路，归结为最简单的LC串联电路，再进行谐振条件分析及计算分析。一相断线故障有三种形式：不接地断线、电源侧接地断线、负荷侧接地断线。

• PT饱和过电压：在中性点非有效接地系统中，发电厂和变电站母线上通常装设Y0接线的电磁式电压互感器（PT）以监测绝缘状况。正常运行时，电磁式电压互感器的励磁阻抗很高，因此网络的接地阻抗呈容性，三相基本平衡。但在某些操作切换或接地故障消失后，会形成特殊的三相或单相谐振回路，与线路电容或其他设备的杂散电容一起，可激发出各种谐波的铁磁谐振过电压，称为PT饱和过电压。其中，分频谐振过电压危害最大。它会导致长时间励磁电流显著增大，烧毁互感器熔丝，甚至使互感器严重发热、喷油甚至爆炸。此外，电压互感器的饱和过电压具有明显的零序特征。

雷电过电压

雷电放电本质上是在极不均匀电场中超长空气间隙的非火花放电现象。其基本过程包括先导放电、主放电和余辉放电。每次负极性雷电形成的雷电流具有单极脉冲波形。描述脉冲波形的主要参数是峰值、波前时间和半峰值时间。

雷电过电压分为直击雷过电压和感应雷过电压。其中，感应雷过电压包括静电感应（主要是）和电磁感应成分，具有以下特点：

• 极性与雷云相反，即与雷电流极性相反；

• 三相同时出现，数值基本相等，不会出现相间电位差和相间闪络；

• 幅值较大时，可能会引起对地闪络；

• 波形比直击雷过电压平缓且较长；

• 如果导线上方设有接地避雷线，则由于电磁屏蔽效应，导线上的感应过电压会降低。线路之间的距离越近，耦合系数越大，导线上的感应过电压越低。

一般情况下，35kV及以下配电网络不全线架设避雷线，仅在变电站进出线段设置1-2km避雷线作为进线段保护。

Elektrivõrgus, kus genereeritakse üleeraldus, mis tekib induktiivsete komponentide (nt liini induktiivsus, transformatoriga tõkkeinduktans, jne) või induktiivsete komponentide (nt lõikekahjuvaenur, jne), mille magneetinduktsiooni omadused on lähedased lineaarsetele (nt lõikekahjuvaenur, jne) ja elektrivõrgu kapasitiivsete komponentide (nt maapinnale suunatud kapasitiivsus, jne) vahel asümmeetrilise pingevälja mõju all, nimetatakse lineaarseks resoonantsüleeralduseks. Selle kõige tavalisem vorm on neutraalpunkti pingevälimine.

DL/T620-1997 "Üleeralduse kaitse ja isolatsioonikooskõlastus AC-elektriseadmetes" tööstusstandardi kohaselt, lõikekahjuvaenuriga maaditud süsteemis peaks normaalsete töötingimuste all neutraalpunkti pikaajaline pingevälimine olema alla 15% süsteemi nimekirjasest faasispingest.

Ferroresoonantsüleeraldus

Elektrisüsteemi ostsillatsiooniringkonnas, kus pideva kõrge amplituudiga üleeraldus on põhjustatud raudkere induktiivsuse täissättega, nimetatakse ferroresoonantsüleeralduseks. 35kV-le ja sellest madalamatele jaotusvõrkudele on kaks tavalist ferroresoonantsüleeraldust: lahutamisresoonantsüleeraldus ja PT sättumisüleeraldus, mida kutsutakse kokku mittelineaarseteks resoonantsüleeraldusteks. Nende omadused ja iseloom on täielikult erinevad lineaarse resoonantsüleeralduse ja katkeva lõikeühenditega üleeralduse omadustest. Erinevate parameetrite kombinatsioonidel võivad tekida põhifrekventsi, murdfrekvents- ja kõrgefrekventsüleeraldused.

• Lahutamisresoonantsüleeraldus: Kui süsteem on mitte-täisfaasilises töös, näiteks vedete katkes, katkeva lülitikute tegemine, tõsine asünkronne töö, ühe või kahe fasi kõrgepinge segavaid kaadri läbimine, jne, siis tekkinud ferroresoonantsüleeraldus on lahutamisresoonantsüleeraldus. Lahutamisel toodetakse tavaliselt kolmfaasiliselt simetiline potentsiaal kolmfaasiliste mitte-simetlike koormuste jaoks, ning ringkond on keeruline ja sisaldab mittelineaarseid komponente. Seetõttu on vaja kasutada Thevenin'i teoreemi ja simetlike komponentide meetodit, et kolmfaasilist ringkonda ühefaasilise ekvivalentse ringkonnaks muuta, selle lihtsaima LC sariringkonnaks korrastada ja siis analüüsida resoonantsitingimusi, arvutada ja analüüsida. On kolm ühe fasi vedete lahutamisvea vormi: lahutamiseta maandamine, lahutamine energiapooli maandamisega ja lahutamine koormuspoolsel maandamisega.

• PT sättumisüleeraldus: Mitteefektiivselt maaditud süsteemides, kus Y0-ühenduses olevad elektromagnetilised voltagetransformatorid (PT) on tavaliselt paigaldatud elektrijaama ja alamjaama busidele, et jälgida eraldusomadusi. Normaalsete töötingimustega on elektromagnetilise voltagetransformatori magneetinduktsioonilisi impedantsi väga kõrge, seega on võrgu maapinna impedants kapasitiivne, ja kolm faasi on põhiliselt tasakaalus. Kuid mõnedes lülitamisoperatsioonides või maapindade vigade kadumisel moodustatakse eriline kolmfaasiline või ühefaasiline resoonantsringkond vedeliku kapasitiivsuse või muude seadmete sirgeliste kapasitiivsusega, mis võivad stimuleerida erinevate harmonikatega ferroresoonantsüleeralduseid, mida nimetatakse PT sättumisüleeralduseks. Sealhulgas on murdfrekventsüleeraldusüleeraldus kõige kahjurikkam. See põhjustab pikas perspektiivis oluliselt suurendatud magneetinduktsioonikirde, sellel põhjustab transformaatoril segavaid, öli väljastamist või isegi plahvatust. Lisaks on voltagetransformatori sättumisüleeraldus selgelt nolljärjestusega.

Äikesüleeraldus

Äikevool on põhimõtteliselt äärmiselt ebatasakaalustatud elektriväljas ülis pika õhupõhja olemasoleva mitte-sparkleva voolu fenomeen. Selle põhiline protsess hõlmab johtvoolu, peamist voolu ja jääkvoolu. Iga negatiivse polaarsusega äikevool moodustab ühepolaarset impulssvoolu. Impulssvoolu kirjeldavate peamiste parameetrite hulka kuuluvad tipuarv, lainepaani aeg ja pooltipuaeg.

Äikesüleeraldus jaguneb otseste äikevoolude ja induktiivsete äikevooludeks. Induktive äikevoolude hulka kuuluvad elektrostaatiline indutsioon (peamiselt) ja elektromagnetiline indutsioonkomponent, mille omadused on järgmised:

• Polaarsus on vastupidine äikepilvele, st vastupidine äikevoolu polaarsusele;

• Ilmneb korraga kolmes faasis, väärtused on põhiliselt võrdsed, ja ei tekita faaside vahel potentsiaalset erinevust ega faaside vahelist flashoverit;

• Kui amplituud on suur, võib see põhjustada maapinna flashoverit;

• Lainekuju on lambemat ja pikemat kui otseste äikevoolude lainekuju;

• Kui vedeliku kohal on maaditud äikekaitsejoon, siis vedeliku induktiivne üleeraldus väheneb elektromagnetilise kaitse efektiks. Veedete vaheline vahemaa määrab koppelkoefitsiendi, mida lähemal, seda suurem koppelkoefitsient, ja seda madalam vedeliku induktiivne üleeraldus.

Tavaliselt ei ehitata 35kV-le ja sellest madalamatele jaotusvõrkudele täispanna äikekaitsejooni, vaid paigaldatakse 1-2 km äikekaitsejoont alamjaama sissetuleva ja väljamineva osa kaitseks.