Misalai da Naukacin Duka da Muhimman Karamin Tashin Kirkiro na Cikin Ingantaccen Kirkiro

Sistem distribusi, ditandai dengan penyebaran luas, jumlah peralatan yang banyak, dan tingkat isolasi rendah, cenderung mengalami kecelakaan isolasi yang disebabkan oleh tegangan lebih. Ini tidak hanya mengurangi stabilitас системи розподілу та ізоляційні характеристики ліній, але також має значний негативний вплив на безпечну роботу електромережі та здорове та стійке розвиток енергетичної галузі.

З точки зору схеми, крім джерела живлення, електроенергетична система може бути еквівалентно представлена різними комбінаціями трьох типових компонентів: опір (R), індуктивність (L) та ємність (C). Серед них, індуктивність (L) та ємність (C) є компонентами зберігання енергії, які є основними умовами для формування перенапруги; опір (R) є компонентом споживання енергії, який зазвичай може придушувати розвиток перенапруги. Проте, в окремих випадках, неправильне додавання опору також може призвести до появи перенапруги.

Поширені Типи та Характеристики Перенапруги в Системах Розподілу

Поширені типи перенапруги в системах розподілу включають перенапругу через перемикання з проміжковим дуговим заземленням, перенапругу через лінійний резонанс, та перенапругу через ферорезонанс (включаючи перенапругу через відключення резонансу та насыщення PT).

Перенапруга через Перемикання з Проміжковим Дуговим Заземленням

Перенапруга через перемикання з проміжковим дуговим заземленням є видом перенапруги через перемикання. Її амплітуда пов'язана з факторами, такими як характеристики електричного обладнання, структура системи, параметри роботи, форми роботи або аварії, і має очевидну випадковість. Вона найпоширеніша в електромережах з недостатньо ефективно заземленим нейтральним точкою.

Енергія перенапруги через перемикання походить з самої електросистеми, і її амплітуда приблизно пропорційна номінальному напряженню системи. Зазвичай це виражається у вигляді кратності максимального амплітудного значення фазового напруги системи. Коли операції або аварії викликають зміни у стані роботи електросистеми, магнітна енергія, збережена в індуктивних компонентах, буде перетворена на електричну енергію ємних компонентів в певний момент, що призводить до коливального переходного процесу, таким чином, виникає перехідна перенапруга, яка в кілька разів вища за напругу живлення, що називається перенапругою через перемикання.

Проміжкові дуги викликають повторювані зміни у стані роботи електросистеми, що призводить до електромагнітних коливань в контурах індуктивності та ємності, а потім відбуваються переходні процеси в неаварійній фазі, аварійній фазі та нейтральній точці, що призводить до перенапруги. Це перенапруга через перемикання з проміжковим дуговим заземленням (також відома як перенапруга через дугове заземлення). Її механізм формування тісно пов'язаний з зникненням та переосвітленням дуги: кожного разу, коли струм аварійного заземлення природньо перетинає нуль, дуга матиме короткий час зникнення; коли відновлювальне напруга каналу дуги перевищує його відновлювальну сили, дуга переосвітиться. Конкретно:

• Коли струм заземлення великий, канал дуги сильно іонізується, і дуга горить стабільно;

• Коли струм невеликий, відновлювальна сила каналу дуги швидко відновлюється, дуга важко переосвітиться, і тимчасове зникнення може перетворитися на постійне зникнення;

• Коли струм середній, формується явище проміжкового дугового заземлення, яке то вмикається, то вимикається.

Серйозна перенапруга через дугове заземлення викликається неперервним накопиченням енергії в електросистемі. З точки зору обмеження перенапруги, якщо надлишкова зарядка, накопичена в електросистемі під час процесу зажигання до зникнення дуги, може втекти через опір протягом половини періоду мережевого напруги після зникнення дуги, відхилення напруги нейтральної точки буде майже нульовим, і не буде викликано перенапруги з високою амплітудою.

Перенапруга через Лінійний Резонанс

У електросистемі, перенапруга, яка виникає через рядовий резонанс між індуктивними компонентами без залізного сердечника (такими як індуктивність лінії, зовнішня індуктивність трансформатора тощо) або індуктивними компонентами з залізним сердечником, чиї характеристики збудження близькі до лінійних (такими як катушки погасення дуги тощо) та ємними компонентами в електросистемі (такими як ємність лінії до землі тощо) під дією асиметричного напруги, називається перенапругою через лінійний резонанс. Її найпоширеніша форма - відхилення напруги нейтральної точки.

Згідно з промисловим стандартом DL/T620-1997 "Захист від перенапруги та координація ізоляції пристроїв зі сполученим струмом", в системі з заземленням через катушку погасення дуги, при нормальних умовах роботи, довготривале відхилення напруги нейтральної точки не повинно перевищувати 15% номінального фазового напруги системи.

Перенапруга через Ферорезонанс

У коливальному контурі електросистеми, постійна перенапруга з високою амплітудою, збуджена насиченням індуктивності залізного сердечника, називається перенапругою через ферорезонанс. Є два типових види перенапруги через ферорезонанс у системах розподілу нижче 35кВ, а саме перенапруга через відключення резонансу та перенапруга через насыщення PT, разом відомі як перенапруга через нелінійний резонанс. Вона має абсолютно різні характеристики та властивості порівняно з перенапругою через лінійний резонанс та перенапругою через перемикання з проміжковим дуговим заземленням. При різних комбінаціях параметрів можуть виникнути перенапруги через резонанс основної частоти, дробової частоти та високої частоти.

• Перенапруга через Відключення Резонансу: Коли система знаходиться в режимі не повної фази через переривання проводів, не повну фазу дії вимикачів, суттєву асинхронну роботу, згоріння однієї або двох фаз високовольтних предохранителів тощо, виникає перенапруга через ферорезонанс, яка називається перенапругою через відключення резонансу. Під час відключення, трифазне симетричне напруга зазвичай живлення трифазним асиметричним навантаженням, і схема складна та містить нелінійні компоненти. Тому, необхідно використовувати теорему Теодена та метод симетричних компонентів, щоб перетворити трифазну схему на однофазну еквівалентну схему, впорядкувати її в найпростішу LC серійну схему, а потім аналізувати умови резонансу та проводити обчислення та аналіз. Є три форми аварії з відключенням одного фазного проводу: відключення без заземлення, відключення зі сторони живлення заземлення, та відключення зі сторони навантаження заземлення.

• Перенапруга через Насичення PT: У системі з недостатньо ефективно заземленим нейтральним точкою, Y0-сполучені електромагнітні вольтметри (PT) зазвичай встановлюються на шинах електростанцій та підстанцій для моніторингу ізоляційних умов. Під час нормальної роботи, збудження опір електромагнітного вольтметра дуже високий, тому опір землі мережі є ємним, і три фази в основному збалансовані. Проте, після деяких операцій з перемиканням або зникнення аварій заземлення, буде сформовано спеціальний трифазний або однофазний резонансний контур з ємністю проводів або паразитною ємністю іншого обладнання, і може збуджувати перенапруги через ферорезонанс різних гармонік, що називається перенапругою через насыщення PT. Серед них, перенапруга через дробовочастотний резонанс є найбільш шкідливим. Вона призведе до значного збільшення збудженого струму на довгий час, спалення предохранителя трансформатора, і навіть може призвести до серйозного перегріву трансформатора, викидання масла або навіть вибух. Крім того, перенапруга через насыщення вольтметра має очевидні нульові послідовності.

Перенапруга через Блискавку

Розряд блискавки є суттєвою неискровою розрядною явище в дуже нерівномірному електричному полі з наддовгим повітряним проміжком. Її основний процес включає розряд передбіжника, основний розряд, та післярозряд. Кожен струм блискавки, утворений через блискавку з негативною полярністю, має монональну імпульсну форму. Основні параметри, що описують імпульсну форму, це пік, час переднього фронту, та півперіод.

Перенапруга через блискавку поділяється на пряму перенапругу через блискавку та індуктивну перенапругу через блискавку. Серед них, індуктивна перенапруга через блискавку включає електростатичну індукцію (основно) та електромагнітну індукцію, з наступними характеристиками:

• Полярність протилежна до хмари грому, тобто протилежна до полярності струму блискавки;

• Вона з'являється одночасно в трьох фазах з приблизно рівними значеннями, і не буде фазового потенціалу та фазового пробою;

• Якщо амплітуда велика, вона може викликати пробій до землі;

• Форма більш плоска та довша, ніж пряма перенапруга через блискавку;

• Якщо над проводом є захищена лінія від блискавок, індуктивна перенапруга на проводі зменшиться через ефект електромагнітної екранування. Чим ближче відстань між лініями, тим більший коефіцієнт зв'язку, та нижча індуктивна перенапруга на проводі.

Зазвичай, лінії захисту від блискавок не встановлюються вздовж всієї лінії для систем розподілу 35кВ та нижче, а лише 1-2км ліній захисту від блискавок встановлюються на вході та виході підстанцій як захист вхідного відрізка.