چەندین کۆمەڵای و خاسیەتی سەرەکییەکانی دەریاژەی لەزەدەبوونی تاری پاشخەلداری دەربارەی چی؟

Cihazların geniş dağılımı, büyük miktardaki ekipman sayısı ve düşük yalıtım seviyesi ile karakterize edilen dağıtım ağları, aşırı gerilme nedeniyle oluşan yalıtım kazalarına yatkındır. Bu durum, sadece tüm dağıtım sisteminin istikrarını ve hatların yalıtım performansını azaltmakla kalmaz, aynı zamanda enerji şebekesinin güvenli işlemesi ve elektrik sektörünün sağlıklı ve sürdürülebilir gelişimi üzerinde önemli olumsuz etkiler yaratır.

Devre açısından bakıldığında, güç kaynağı dışındaki güç sistemleri, direnç (R), endüktans (L) ve kapasitans (C) olmak üzere üç tipik bileşenin farklı kombinasyonlarıyla eşdeğer olarak temsil edilebilir. Bunlar arasında, endüktans (L) ve kapasitans (C) enerji depolama bileşenleridir ve aşırı gerilmenin oluşmasının temel koşullarıdır; direnç (R) ise enerji tüketen bir bileşendir ve genellikle aşırı gerilmenin gelişimini önleyebilir. Ancak, bireysel durumlarda, direncin yanlış eklenmesi de aşırı gerilmenin oluşmasına yol açabilir.

Dağıtım Ağlarında Ortaya Çıkan Aşırı Gerilme Türleri ve Özellikleri

Dağıtım ağlarında ortaya çıkan yaygın aşırı gerilme türleri, kesikli yayma yerleştirme aşırı gerilmesi, doğrusal rezonans aşırı gerilmesi ve ferromanyetik rezonans aşırı gerilmesi (ayrılmış rezonans aşırı gerilmesi ve PT doygunluğu aşırı gerilmesi dahil) gibi tipleri içerir.

Kesikli Yayma Yerleştirme Aşırı Gerilmesi

Kesikli yayma yerleştirme aşırı gerilmesi, bir çeşit anahtarlamalı aşırı gerilmedir. Amplitudesi, elektrik ekipmanlarının özellikleri, sistem yapısı, çalışma parametreleri, operasyon veya arızalı formlar gibi faktörlere bağlıdır ve açık rastgelelik gösterir. En yaygın olarak, nötr nokta etkili bir şekilde yerleştirilmemiş güç ağlarında görülür.

Anahtarlamalı aşırı gerilmenin enerjisi, güç sisteminden gelir ve amplitudesi, sistemin nominal gerilimine orantılıdır. Genellikle, sistemün maksimum çalışma faz gerilim amplitudesinin katı olarak ifade edilir. İşlemeler veya arızalar, güç ağındaki çalışma durumunda değişikliklere neden olduğunda, indüktif bileşenlerde depolanan manyetik alan enerjisi, belirli bir anda kapasitif bileşenlerin elektrik alan enerjisine dönüştürülerek, salınan geçici bir süreç oluşturur ve bu da besleme geriliminin birkaç katı yüksek olan geçici bir aşırı gerilme, yani anahtarlamalı aşırı gerilme, oluşur.

Kesikli yaymalar, güç ağındaki çalışma durumunda tekrarlanan değişikliklere neden olur, bu da indüktif ve kapasitif devrelerde elektromanyetik salınmalara ve ardından, arızalı faz, arızalı olmayan faz ve nötr noktada geçici süreçlerin oluşmasına neden olur, bu da aşırı gerilmeye yol açar. Bu, kesikli yayma yerleştirme aşırı gerilmesidir (ayrıca yayma yerleştirme aşırı gerilmesi olarak da bilinir). Oluşum mekanizması, yaymanın sönmüş ve yeniden alev almış olmasıyla yakından ilgilidir: her seferinde, yerleştirme arızası akımı doğal olarak sıfır geçiş yaptığı zaman, yerleştirme yayması kısa bir süre boyunca söner; yayma kanalının kurtarma gerilimi, dielektrik kurtarma gücünden büyük olduğunda, yayma yeniden alev alır. Özellikle:

• Yerleştirme akımı büyük olduğunda, yayma kanalı güçlü bir şekilde iyonlaşmış olur ve yayma kararlı bir şekilde yanar;

• Akım küçük olduğunda, yayma kanalının yalıtım gücü hızlı bir şekilde kurtulur, yayma yeniden alev alması zor olur ve geçici sönmüş olma kalıcı sönmüş olmaya dönüşebilir;

• Akım orta düzeyde olduğunda, yayma yerleştirme fenomeni, açık-kapalı şeklinde oluşur.

Ağda sürekli enerji birikimi sonucu ciddi bir yayma yerleştirme aşırı gerilmesi oluşur. Aşırı gerilmenin sınırlanması açısından, eğer yayma alevlendiği zaman ve söndüğü zaman arasındaki süreçte ağda biriken fazladan yük, yayma söndükten sonra yarı bir güç frekans döngüsü içinde direnç üzerinden sızıyorsa, nötr nokta yer değiştirme gerilimi neredeyse sıfır olacaktır ve yüksek amplitudeli aşırı gerilme oluşmayacaktır.

Doğrusal Rezonans Aşırı Gerilmesi

Güç ağındaki, çekirdekli olmayan endüktif bileşenler (örneğin, hattın endüktansı, transformatör sızıntı endüktansı vb.) veya çekirdekli endüktif bileşenlerin (örneğin, yayma bastırma bobinleri vb.) doğrusala yakın uyarılma özellikleri ile kapasitif bileşenler (örneğin, hattan toprağa kapasitans vb.) arasındaki serisel rezonans sonucu, asimetrik gerilim altında oluşan aşırı gerilme, doğrusal rezonans aşırı gerilmesi olarak adlandırılır. En yaygın şekli, nötr nokta geriliminin yer değiştirmesidir.

DL/T620-1997 "Alternatif Akım Elektrik Cihazlarının Aşırı Gerilme Koruması ve yalıtım Koordinasyonu" endüstri standardına göre, yayma bastırma bobinli yerleştirilmiş sistemde, normal çalışma şartlarında, nötr noktanın uzun vadeli gerilim yer değiştirmesi, sistemin nominal faz geriliminin %15'ini aşmamalıdır.

Ferromanyetik Rezonans Aşırı Gerilmesi

Güç sisteminin salınım devresinde, çekirdekli endüktansın doyuma gidişi sonucu sürekli yüksek amplitudeli aşırı gerilme, ferromanyetik rezonans aşırı gerilmesi olarak adlandırılır. 35kV altındaki dağıtım ağlarında, ayrılma rezonansı sonucu oluşan aşırı gerilme ve PT doygunluğu sonucu oluşan aşırı gerilme, genellikle doğrusal rezonans aşırı gerilmesi ve kesikli yayma yerleştirme aşırı gerilmesi ile tamamen farklı özelliklere sahip olan, doğrusal olmayan rezonans aşırı gerilmesi olarak adlandırılır. Farklı parametre kombinasyonlarına bağlı olarak, temel frekans, kesirsel frekans ve yüksek frekans rezonans aşırı gerilmesi oluşabilir.

• Ayrılma Rezonans Aşırı Gerilmesi: Sistem, tel kopması, devre kesicilerin tam olmayan çalışması, ciddi asenkron çalışma, yüksek voltajlı füzelemenin bir veya iki fazının erimesi vb. nedenlerle tam olmayan fazda çalışırken, oluşan ferromanyetik rezonans aşırı gerilmesi ayrılma rezonans aşırı gerilmesidir. Ayrılma olduğunda, genellikle üç faz simetrik potansiyel, üç faz asimetrik yüklerine güç sağlar ve devre karmaşık olup doğrusal olmayan bileşenler içerir. Bu nedenle, Thevenin teoremi ve simetrik bileşen yöntemi kullanılarak, üç faz devresi tek fazlı eşdeğer devreye dönüştürülmeli, en basit LC seri devresine ayıklanmalı ve ardından rezonans koşulları analiz edilmeli, hesaplama ve analiz yapılmalıdır. Bir faz tel kopma arızaları üç formda olabilir: topraksız kopma, güç tarafı toprağa bağlı kopma ve yük tarafı toprağa bağlı kopma.

• PT Doygunluğu Aşırı Gerilmesi: Nötr nokta etkili bir şekilde yerleştirilmemiş sistemlerde, elektrik santralleri ve trafiğe alınan substationlarda genellikle Y0 bağlantılı elektromanyetik gerilim transformatörleri (PT) yerleştirilir ve yalıtım durumlarını izlemek için kullanılır. Normal çalışma sırasında, elektromanyetik gerilim transformatörünün uyarılma impedansı çok yüksektir, bu nedenle ağın toprak impedansı kapasitif olur ve üç faz neredeyse dengedir. Ancak, bazı anahtarlama işlemlerinden veya toprak arızalarının kaybolduktan sonra, tel kapasitansı veya diğer ekipmanların parazit kapasitansıyla özel bir üç fazlı veya tek fazlı rezonans devresi oluşturur ve çeşitli harmoniklerin ferromanyetik rezonans aşırı gerilmesini uyarır, bu PT doygunluğu aşırı gerilmesi olarak adlandırılır. Bunlardan, kesirsel frekans rezonans aşırı gerilmesi en zararlı olanıdır. Uzun süreli olarak uyarılma akımının önemli ölçüde artmasına neden olur, transformatörün füzüsünü yakar ve hatta transformatörün ciddi derecede ısınmasına, yağ vermesine veya patlamasına neden olabilir. Ayrıca, gerilim transformatörünün doygunluğu aşırı gerilmesi, açıkça sıfır diziliği karakteristiğine sahiptir.

Yıldırım Aşırı Gerilmesi

Yıldırım boşalımı, aşırı uzun hava aralığına sahip, aşırı düzensiz bir elektrik alanında gerçekleşen bir non-spark boşalım fenomenidir. Temel süreci, önder boşalımı, ana boşalım ve sonraki boşalım içerir. Her negatif polarite yıldırım akımı, tek kutuplu bir darbe dalga formuna sahiptir. Dalga formunu tanımlayan temel parametreler, zirve değeri, dalga ön zamanı ve yarı-zirve zamanıdır.

Yıldırım aşırı gerilmesi, doğrudan yıldırım aşırı gerilmesi ve indirgenmiş yıldırım aşırı gerilmesi olmak üzere ikiye ayrılır. Bunlar arasında, indirgenmiş yıldırım aşırı gerilmesi, çoğunlukla elektrostatik indirgeme (ana bileşen) ve elektromanyetik indirgeme bileşenlerini içerir ve aşağıdaki özellikleri taşır:

• Polaritesi, yıldırım bulutunun polaritesine zıt, yani yıldırım akımının polaritesine zıttır;

• Üç fazda aynı anda, neredeyse eşit değerlerle ortaya çıkar ve faz arası potansiyel farkı ve faz arası şimşek atışı olmaz;

• Amplitudesi büyükse, toprak şimşek atışı olabilir;

• Dalga formu, doğrudan yıldırım aşırı gerilmesine kıyasla daha düz ve daha uzundur;

• Eğer tellerin üstünde topraklı bir yıldırım koruma hattı varsa, tellerdeki indirgenmiş aşırı gerilme, elektromanyetik ekranlama etkisi nedeniyle azalır. Hatlar arasındaki mesafe ne kadar küçükse, bağlayıcı katsayı o kadar büyük olur ve tellerdeki indirgenmiş aşırı gerilme o kadar düşer.

Genellikle, 35kV ve altındaki dağıtım ağlarında, tam hat boyunca yıldırım koruma hattı kurulmaz ve sadece substationların giriş ve çıkış kısmında 1-2km yıldırım koruma hattı, girişi koruma amacıyla kurulur.