Koji su uobičajeni tipovi i karakteristike preopterećenja napona u distribucijskoj mreži

Distribucijske mreže, karakterizirane širokim razprostranjenjem, velikim brojem opreme i niskom razine izolacije, su podložne izolacijskim nesrećama uzrokovanim prenaponima. To ne samo smanjuje stabilnost cijele distribucijske sustave i izolacijske performanse linija, već ima značajan negativan utjecaj na sigurnu operaciju električne mreže i zdrav i održiv razvoj elektroenergetske industrije.

S perspektive strujnog kruga, osim izvora snage, elektroenergetski sustav može biti ekvivalentno predstavljen različitim kombinacijama tri tipična komponenta: otpor (R), induktivnost (L) i kapacitet (C). Među njima, induktivnost (L) i kapacitet (C) su komponente za pohranu energije, što su osnovni uvjeti za nastanak prenapona; otpor (R) je komponenta za potrošnju energije, koja općenito može inhibirati razvoj prenapona. Međutim, u pojedincim slučajevima, nepravilan dodatak otpora također može dovesti do pojavljivanja prenapona.

Uobičajeni Tipovi i Karakteristike Prenapona u Distribucijskim Mrežama

Uobičajeni tipovi prenapona u distribucijskim mrežama uključuju prekidni lukove prenapona, linearni rezonančni prenapon i ferorezonančni prenapon (uključujući prekidni rezonančni prenapon i PT nasitljivost prenapon).

Prenapon Prekidnih Lukova

Prenapon prekidnih lukova je vrsta preključnog prenapona. Njegova amplituda ovisi o faktorima poput karakteristika električne opreme, strukture sustava, operativnih parametara, načina operacije ili oblika greške, i ima očiglednu nasumičnost. Najčešće se javlja u električnim mrežama s neutralnom točkom koje nisu efektivno zemljene.

Energija preključnog prenapona dolazi iz samog elektroenergetskog sustava, a njegova amplituda je približno proporcionalna nominalnoj naponskoj razini sustava. Obično se izražava višestrukošću maksimalne radne fazne naponske amplitudine sustava. Kada operacije ili greške uzrokuju promjene u radnom stanju električne mreže, magnetska energija pohranjena u induktivnim komponentama pretvorit će se u električnu energiju kapacitivnih komponenti u određenom trenutku, stvarajući oscilatorni prijelazni proces, stvarajući prijelazni prenapon nekoliko puta veći od napona struje, što se naziva preključni prenapon.

Prekidni lukovi uzrokuju ponavljajuće promjene u radnom stanju električne mreže, što dovodi do elektromagnetskih oscilacija u induktivnim i kapacitivnim krugovima, a zatim se događaju prijelazni procesi u fazonima bez greške, fazonima s greškom i neutralnoj točki, stvarajući prenapon. Ovo je prenapon prekidnih lukova (također poznat kao luku prenapon). Njegov mehanizam formiranja blisko je povezan s iscrpljenjem i ponovnim zapaljenjem luka: svaki put kada struja greške prirodno presiječe nulu, luka will imati kratko vrijeme iscrpljenja; kada se oporavna naponska razina kanala luke bude veća od njegove dielektrične oporavne čvrstoće, luka će se ponovno zapaliti. Konkretno:

• Kada je struja greške velika, kanal luke je jako joniziran, a luka gori stabilno;

• Kada je struja mala, izolacijska čvrstoća kanala luke brzo se oporavlja, luka je teško ponovno zapaliti, a privremeno iscrpljenje može se pretvoriti u trajno iscrpljenje;

• Kada je struja umjerena, formira se fenomen prekidnog lukovog prenapona koji se uključuje i isključuje.

Težak prenapon prekidnih lukova uzrokovan je kontinuiranim akumuliranjem energije u električnoj mreži. S perspektive ograničavanja prenapona, ako suvišna nabojna količina akumulirana u električnoj mreži tijekom procesa zapaljivanja i iscrpljenja luke može istecati kroz otpor unutar pola ciklusa strujnog frekvencije nakon iscrpljenja luke, pomak napona neutralne točke bi bio gotovo nula, a visokih amplituda prenapon ne bi nastao.

Linearni Rezonančni Prenapon

U električnoj mreži, prenapon generiran serijalnim rezonancom između induktivnih komponenti bez željezne srži (poput induktivnosti linija, curenja induktivnosti transformatora itd.) ili induktivnih komponenti s željeznom srži čije pobudne karakteristike su blizu linearne (poput luka potisnika, itd.) i kapacitivnih komponenti u električnoj mreži (poput kapacitance linije prema zemlji, itd.) pod djelovanjem asimetričnog napona naziva se linearni rezonančni prenapon. Njegov najčešći oblik je pomak napona neutralne točke.

Prema industrijskom standardu DL/T620-1997 "Zaštita od prenapona i koordinacija izolacije AC-električnih uređaja", u sustavu zemljenja luka potisnika, pod normalnim radnim uvjetima, dugotrajni pomak napona neutralne točke ne smije prekoračiti 15% nominalne fazne naponske razine sustava.

Ferorezonančni Prenapon

U oscilatorskom krugu električnog sustava, trajan visok prenapon pokrenut nasitljivošću željezne srži induktivnosti naziva se ferorezonančni prenapon. Postoje dva tipična ferorezonančna prenapona u distribucijskim mrežama ispod 35kV, to su prenapon uzrokovani prekidnim rezonancijama i prenapon uzrokan nasitljivošću PT, zajedno nazivani nelinearni rezonančni prenaponi. Oni imaju potpuno različite karakteristike i osobine od linearnih rezonančnih prenapona i prenapona prekidnih lukova. Pod različitim kombinacijama parametara, mogu se pojaviti fundamentalni, frakcijski i visokofrekventni rezonančni prenaponi.

• Prenapon Prekidne Rezonancije: Kada se sustav nalazi u stanju neispunjenih faza zbog prekida žice, neispunjenih faza djelovanja prekidača, ozbiljnog asinkronog djelovanja, topnje jedne ili dvije faze visokonaponskih prekidača, itd., generirani ferorezonančni prenapon je prenapon prekidne rezonancije. Kada dođe do prekida, obično trofazni simetrični potencijal snabdijevaju trofaznim asimetričnim opterećenjima, a krug je složen i sadrži nelinearne komponente. Stoga je potrebno upotrijebiti Teveninov teorem i metodu simetričnih komponenata kako bi se trofazni krug pretvorio u jednofazni ekvivalentni krug, sortirao u najjednostavniji LC serijski krug, a zatim analizirali rezonančne uvjete i izvršili računanje i analizu. Postoji tri forme grešaka prekida jedne faze: prekid bez zemljenja, prekid s zemljenjem strane struje i prekid s zemljenjem strane opterećenja.

• Prenapon Nasitljivosti PT: U sustavu s neutralnom točkom koja nije efektivno zemljena, Y0 povezani elektromagnetski naponski transformatori (PT) obično se instaliraju na busovima elektrana i pretvorbenih postaja kako bi nadgledali stanje izolacije. Tijekom normalnog rada, pobudni otpor elektromagnetskog naponskog transformatora je vrlo visok, pa je zemljeni otpor mreže kapacitivni, a sve tri faze su uglavnom uravnotežene. Međutim, nakon nekih preključnih operacija ili nestanka grešaka zemljenja, formirat će poseban trofazni ili jednofazni rezonančni krug s kapacitetom žice ili stranim kapacitetom druge opreme, i može pobuditi ferorezonančne prenapone različitih harmonika, što se naziva prenapon nasitljivosti PT. Među njima, frakcijski rezonančni prenapon je najštetniji. Dugo vremena uzrokovat će značajno povećanje pobudne struje, spaliti prekidač transformatora, i čak dovesti do ozbiljnog zagrijavanja, izdvajanja ulja ili čak eksplozije transformatora. Osim toga, prenapon nasitljivosti naponskog transformatora ima očigledne nultočkarske karakteristike.

Prenapon Bljesnjava

Bljesnjava ispunjava su u biti fenomen nesparkovnog ispunjava u izuzetno neuniformnom električnom polju s ultra-dugim vazdušnim prazninama. Njegov osnovni proces uključuje ispunjava voditelja, glavno ispunjava i poslijednevno ispunjava. Svaki tok bljesnjava nastao od negativne polariteta bljesnjava ima unipolarni pulsni val. Glavni parametri koji opisuju pulsni val su vrhovna vrijednost, vrijeme fronte vala i poluvrijeme vrha.

Prenapon bljesnjava dijeli se na direktni prenapon bljesnjava i inducirani prenapon bljesnjava. Među njima, inducirani prenapon bljesnjava uključuje elektrostatičku indukciju (glavno) i elektromagnetski induktivni komponent, s sljedećim karakteristikama:

• Polaritet je suprotan onome oblaka, tj. suprotan polaritetu toka bljesnjava;

• Pojavi se istovremeno u tri faze s gotovo jednakim vrijednostima, a neće biti razlike u potencijalu između faza i između faza flashover;

• Ako je amplituda velika, može uzrokovati zemljenje flashover;

• Valna forma je ravna i duža od one direktnog prenapona bljesnjava;

• Ako je iznad žice postavljen zemljeni bljesnak zaštitni vod, inducirani prenapon na žici smanjit će se zbog elektromagnetskog štitnog učinka. Što je bliže udaljenost između voda, veći je koeficijent spojenosti, a niži je inducirani prenapon na žici.

Općenito, bljesnak zaštitni vod ne postavlja se duž cijele linije za distribucijske mreže do 35kV, a samo 1-2km bljesnak zaštitnih voda postavlja se na ulazima i izlazima pretvorbenih postaja kao zaštitni odjeljak dolazne linije.