Apa Jenis dan Karakteristik Umum Overvoltage pada Jaringan Distribusi

Jaringan distribusi, yang ditandai dengan penyebarannya yang luas, jumlah peralatan yang banyak, dan tingkat isolasi rendah, rentan terhadap kecelakaan isolasi yang disebabkan oleh tegangan lebih. Hal ini tidak hanya mengurangi stabilitas seluruh sistem distribusi dan kinerja isolasi jalur, tetapi juga memiliki dampak negatif signifikan pada operasi aman jaringan listrik dan perkembangan sehat dan berkelanjutan industri tenaga listrik.

Dari perspektif sirkuit, selain sumber daya, sistem tenaga dapat direpresentasikan secara ekuivalen oleh kombinasi berbeda dari tiga komponen tipikal: hambatan (R), induktansi (L), dan kapasitansi (C). Di antaranya, induktansi (L) dan kapasitansi (C) adalah komponen penyimpan energi, yang merupakan syarat dasar untuk terbentuknya tegangan lebih; hambatan (R) adalah komponen pengonsumsi energi, yang umumnya dapat menekan perkembangan tegangan lebih. Namun, dalam kasus tertentu, penambahan hambatan yang tidak tepat juga dapat menyebabkan terjadinya tegangan lebih.

Jenis Umum dan Karakteristik Tegangan Lebih di Jaringan Distribusi

Jenis umum tegangan lebih di jaringan distribusi terutama mencakup tegangan lebih grounding busur intermiten, tegangan lebih resonansi linear, dan tegangan lebih ferroresonansi (termasuk tegangan lebih resonansi putus dan tegangan lebih saturasi PT).

Tegangan Lebih Grounding Busur Intermiten

Tegangan lebih grounding busur intermiten adalah jenis tegangan lebih switching. Amplitudonya berkaitan dengan faktor-faktor seperti karakteristik peralatan listrik, struktur sistem, parameter operasi, bentuk operasi atau gangguan, dan memiliki randomitas yang jelas. Ini paling umum terjadi di jaringan listrik dengan titik netral tidak diground efektif.

Energi tegangan lebih switching berasal dari sistem tenaga itu sendiri, dan amplitudonya kira-kira proporsional dengan tegangan nominal sistem. Biasanya dinyatakan dalam kali amplitudo tegangan fase maksimum operasi sistem. Ketika operasi atau gangguan menyebabkan perubahan status kerja jaringan listrik, energi medan magnet yang tersimpan di komponen induktif akan dikonversi menjadi energi medan listrik komponen kapasitif pada suatu saat, menghasilkan proses transien osilasi, sehingga menghasilkan tegangan transien beberapa kali lebih tinggi dari tegangan pasokan, yang disebut tegangan lebih switching.

Busur intermiten menyebabkan perubahan berulang status operasi jaringan listrik, mengakibatkan osilasi elektromagnetik pada sirkuit induktif dan kapasitif, dan kemudian terjadi proses transien pada fase non-gangguan, fase gangguan, dan titik netral, menghasilkan tegangan lebih. Ini adalah tegangan lebih grounding busur intermiten (juga dikenal sebagai tegangan lebih grounding busur). Mekanisme pembentukannya erat kaitannya dengan pemadaman dan reignisi busur: setiap kali arus gangguan grounding secara alami melewati nol, busur grounding akan memiliki waktu pemadaman singkat; ketika tegangan pulih saluran busur lebih besar dari kekuatan pemulihan dielektriknya, busur akan reignisi. Secara spesifik:

• Ketika arus grounding besar, saluran busur terionisasi kuat, dan busur membakar stabil;

• Ketika arus kecil, kekuatan isolasi saluran busur pulih cepat, busur sulit untuk reignisi, dan pemadaman sementara dapat berubah menjadi pemadaman permanen;

• Ketika arus sedang, fenomena grounding busur intermiten yang naik turun akan terbentuk.

Tegangan lebih grounding busur yang parah disebabkan oleh akumulasi energi berkelanjutan di jaringan listrik. Dari sudut pandang membatasi tegangan lebih, jika muatan berlebih yang terakumulasi di jaringan listrik selama proses pembakaran hingga pemadaman busur dapat bocor melalui hambatan dalam setengah siklus frekuensi daya setelah busur padam, pergeseran tegangan titik netral akan hampir nol, dan tidak akan menyebabkan tegangan lebih amplitudo tinggi.

Tegangan Lebih Resonansi Linear

Di jaringan listrik, tegangan lebih yang dihasilkan oleh resonansi seri antara komponen induktif tanpa inti besi (seperti induktansi garis, induktansi bocor transformator, dll.) atau komponen induktif dengan inti besi yang karakteristik eksitasinya mendekati linear (seperti koil penghilang busur, dll.) dan komponen kapasitif di jaringan listrik (seperti kapasitansi garis-ke-tanah, dll.) di bawah pengaruh tegangan asimetris disebut tegangan lebih resonansi linear. Bentuk paling umumnya adalah pergeseran tegangan titik netral.

Menurut standar industri DL/T620-1997 "Perlindungan Tegangan Lebih dan Koordinasi Isolasi Perangkat Listrik AC", dalam sistem grounded dengan koil penghilang busur, dalam kondisi operasi normal, pergeseran tegangan titik netral jangka panjang tidak boleh melebihi 15% dari tegangan fase nominal sistem.

Tegangan Lebih Ferroresonansi

Dalam sirkuit osilasi sistem tenaga, tegangan lebih amplitudo tinggi yang persisten yang dipicu oleh saturasi induktansi inti besi disebut tegangan lebih ferroresonansi. Ada dua tegangan lebih ferroresonansi tipikal di jaringan distribusi di bawah 35kV, yaitu tegangan lebih yang disebabkan oleh resonansi putus dan tegangan lebih yang disebabkan oleh saturasi PT, yang secara kolektif disebut tegangan lebih resonansi nonlinear. Ia memiliki karakteristik dan sifat yang sangat berbeda dibandingkan dengan tegangan lebih resonansi linear dan tegangan lebih grounding busur intermiten. Dengan kombinasi parameter yang berbeda, mungkin terjadi resonansi frekuensi dasar, fraksional, dan frekuensi tinggi.

• Tegangan Lebih Resonansi Putus: Ketika sistem beroperasi dalam kondisi non-fase penuh karena putus kabel, aksi sirkuit pemutus non-fase penuh, operasi asinkron serius, peleburan satu atau dua fasa fusible tinggi, dll., tegangan lebih ferroresonansi yang dihasilkan adalah tegangan lebih resonansi putus. Saat terjadi putus, potensial simetris tiga fasa biasanya mensuplai beban asimetris tiga fasa, dan rangkaian kompleks dan mengandung komponen nonlinear. Oleh karena itu, perlu menggunakan teorema Thevenin dan metode komponen simetris untuk mengkonversi rangkaian tiga fasa menjadi rangkaian ekivalen satu fasa, mengurutkannya menjadi rangkaian LC seri paling sederhana, dan kemudian menganalisis kondisi resonansi dan melakukan perhitungan dan analisis. Ada tiga bentuk gangguan putus kabel satu fasa: putus tanpa grounding, putus dengan grounding sisi daya, dan putus dengan grounding sisi beban.

• Tegangan Lebih Saturasi PT: Dalam sistem titik netral tidak diground efektif, biasanya dipasang transformator voltase elektromagnetik (PT) Y0-connected pada busbar pembangkit listrik dan gardu induk untuk memonitor kondisi isolasi. Selama operasi normal, impedansi eksitasi transformator voltase elektromagnetik sangat tinggi, sehingga impedansi grounding jaringan bersifat kapasitif, dan tiga fasa pada dasarnya seimbang. Namun, setelah beberapa operasi switching atau hilangnya gangguan grounding, akan terbentuk rangkaian resonansi tiga fasa atau satu fasa khusus dengan kapasitansi kabel atau kapasitansi parasit peralatan lainnya, dan dapat membangkitkan tegangan lebih ferroresonansi harmonik berbagai, yang disebut tegangan lebih saturasi PT. Di antaranya, tegangan lebih resonansi fraksional paling merugikan. Ini akan menyebabkan peningkatan signifikan arus eksitasi dalam jangka waktu lama, membakar fusible transformator, bahkan menyebabkan transformator overheat parah, mengeluarkan minyak, atau bahkan meledak. Selain itu, tegangan lebih saturasi transformator voltase memiliki karakteristik nol-sequence yang jelas.

Tegangan Lebih Petir

Pelepasan petir pada dasarnya adalah fenomena pelepasan bukan-spark di medan listrik yang sangat tidak merata dengan celah udara ultra-panjang. Proses dasarnya mencakup pelepasan leader, pelepasan utama, dan pelepasan afterglow. Setiap arus petir yang terbentuk oleh petir polaritas negatif memiliki bentuk gelombang impuls unipolar. Parameter utama yang mendeskripsikan bentuk gelombang impuls adalah nilai puncak, waktu depan gelombang, dan waktu setengah puncak.

Tegangan lebih petir dibagi menjadi tegangan lebih petir langsung dan tegangan lebih petir induksi. Di antaranya, tegangan lebih petir induksi mencakup komponen induksi elektrostatik (utama) dan komponen induksi elektromagnetik, dengan karakteristik berikut:

• Polaritasnya berlawanan dengan awan petir, yaitu berlawanan dengan polaritas arus petir;

• Muncul secara bersamaan di tiga fasa dengan nilai yang hampir sama, dan tidak akan ada perbedaan potensial antar fasa dan kilatan antar fasa;

• Jika amplitudonya besar, mungkin menyebabkan kilatan grounding;

• Bentuk gelombangnya lebih datar dan lebih panjang daripada tegangan lebih petir langsung;

• Jika ada garis perlindungan petir yang terground di atas kabel, tegangan lebih induksi pada kabel akan berkurang karena efek pelindung elektromagnetik. Semakin dekat jarak antara garis, semakin besar koefisien kupon, dan semakin rendah tegangan lebih induksi pada kabel.

Secara umum, garis perlindungan petir tidak dipasang sepanjang garis untuk jaringan distribusi 35kV dan di bawahnya, dan hanya dipasang garis perlindungan petir 1-2km di pintu masuk dan keluar gardu induk sebagai perlindungan bagian masuk garis.