Kādi ir biežākie pārstrāvas tipi un raksturlielumi elektrosūtēšanas tīklā?

Elektroapgādes tīkli, kas raksturojas ar plašu izplatību, lielu tehnikas saskaru skaitu un zemu izolācijas līmeni, ir noraudzīgi pret pārstrāvas, kas izraisa izolācijas negadījumus. Tas ne tikai samazina veselā elektroapgādes sistēmas stabilitāti un līniju izolācijas veiktspēju, bet arī ievērojami negatīvi ietekmē elektrības tīkla drošo darbību un enerģētikas nozares veselīgu un ilgtspējīgu attīstību.

No shēmas perspektīvas, izņemot enerģijas avotu, enerģijas sistēmu var ekvivalenti attēlot ar dažādu kombināciju no trim tipiskiem komponentiem: rezistences (R), indukcijas (L) un kapacitātes (C). Starp šiem, indukcija (L) un kapacitāte (C) ir enerģijas krājēji, kuri ir pamatnosacījumi pārstrāvas veidošanai; rezistence (R) ir enerģijas patērējošs komponents, kas parasti var inhibēt pārstrāvas attīstību. Tomēr, individuālos gadījumos, nepareiza rezistences pievienošana var arī izraisīt pārstrāvu.

Bieži sastopamie pārstrāvas veidi un to īpašības elektroapgādes tīklā

Bieži sastopami pārstrāvas veidi elektroapgādes tīklā galvenokārt ietver pārtrauktu arkussavienojumu pārstrāvu, lineāro rezonanses pārstrāvu un ferorēzonanses pārstrāvu (ieskaitot atsekošanas rezonanci un PT satura pārstrāvu).

Pārtraukta arkussavienojuma pārstrāva

Pārtraukta arkussavienojuma pārstrāva ir viens no pārslēguma pārstrāvas veidiem. Tās amplitūda saistīta ar faktoriem, piemēram, elektriskās aprīkojuma īpašībām, sistēmas struktūru, darbības parametriem, operācijām vai kļūdām, un tā ir acīmredzami nejauša. Tā ir visizplatītāka netieši efektīvi uzliesmojamās elektroenerģijas tīklā.

Pārslēguma pārstrāvas enerģija nāk no pašas enerģijas sistēmas, un tās amplitūda ir aptuveni proporcionāla sistēmas nominālajai sprieguma vērtībai. Parasti tā tiek izteikta kā maksimālā darbības fāzes sprieguma amplitūdas reizes. Kad operācijas vai kļūdas izraisa izmaiņas enerģijas tīkla darbības stāvoklī, magnētiskā lauka enerģija, kas ir saglabāta indukcijas komponentē, tiks pārvērsta par elektriskā lauka enerģiju kapacitātes komponentē noteiktā momentā, izraisoši oscilējošu pagaidu procesu, kas radīs pagaidu pārstrāvu, kas ir vairākas reizes augstāka par elektrospridzinājuma spriegumu, ko sauc par pārslēguma pārstrāvu.

Pārtrauktās arkusīšanas izraisa atkārtotas izmaiņas enerģijas tīkla darbības stāvoklī, izraisoši elektromagnētiskas oscilācijas indukcijas un kapacitātes shēmās, un tad notiek pagaidu procesi nenozīmīgajā fāzē, kļūdas fāzē un neutrales punktā, izraisoši pārstrāvu. Tas ir pārtraukts arkussavienojums (arī pazīstams kā arkussavienojuma pārstrāva). Tās veidošanās mehānisma ir cieši saistīts ar arkusa izmiršanu un atdzimšanu: katru reizi, kad nomagnēšanas strāva naturāli pārsniedz nulles vērtību, nomagnēšanas arkuss turēs īsu izmiršanas laiku; kad atjaunošanas spriegums arkusa kanālā ir lielāks par tā dielektiskā atjaunošanas stiprumu, arkuss atdzisīs. Konkrēti:

• Ja nomagnēšanas strāve ir liela, arkusa kanāls ir stipri jonizēts, un arkuss deg stabili;

• Ja strāve ir maza, arkusa kanāla izolācijas stipruma atjaunošanās notiek ātri, un arkuss ir grūti atdzisīs, un pagaidu izmiršana var kļūt par pastāvīgu izmiršanu;

• Ja strāve ir vidēja, izveidosies pārtraukta arkussavienojuma parādība, kas ir iešana un izietiena.

Smaga arkussavienojuma pārstrāva rodas no enerģijas nepārtraukta akumulācijas elektrotīklā. No pārstrāvas ierobežošanas perspektīvas, ja pārmērīgā lādiņa, kas akumulēts elektrotīklā laikā no arkusa dzēšanas līdz izmiršanai, var izlieties caur rezistenci pusē enerģijas frekvences cikla pēc arkusa izmiršanas, neutrales punkta nobīde būs gandrīz nulle, un augstas amplitūdas pārstrāva nebūs izraisīta.

Lineārā rezonanses pārstrāva

Enerģijas tīklā, pārstrāva, kas rodas no indukcijas komponentu bez dzelzs kodola (piemēram, līnijas indukcija, transformatora lejupplūdes indukcija utt.) vai indukcijas komponentu ar dzelzs kodolu, kuru piespieduma īpašības ir tuvu lineāras (piemēram, arku apspiedējs utt.) un kapacitātes komponentu (piemēram, līnijas pretzemes kapacitāte utt.) seriālā rezonansa darbībā asimetriskā sprieguma iedarbībā, sauc par lineāro rezonanses pārstrāvu. Tā visbiežāk sastopamā forma ir neutrales punkta sprieguma nobīde.

Saskaņā ar DL/T620-1997 "Pārstrāvas aizsardzība un izolācijas koordinācija AC elektrotehniskajiem ierīcēm" nozares standartu, arku apspiedēja uzliesmojamā sistēmā normālas darbības apstākļos ilgtermiņa neutrales punkta sprieguma nobīde nedrīkst pārsniegt sistēmas nominālās fāzes sprieguma 15%.

Ferorēzonanses pārstrāva

Enerģijas sistēmas oscilācijas shēmā, ilgstoša augstās amplitūdas pārstrāva, kas izraisīta dzelzs kodola indukcijas satura, sauc par ferorēzonanses pārstrāvu. Elektroapgādes tīklā zem 35kV ir divi tipiski ferorēzonanses pārstrāvas veidi, proti, pārstrāva, kas izraisīta atsekošanas rezonanci, un pārstrāva, kas izraisīta PT satura, kopā sauc par nelineāro rezonanses pārstrāvu. Tās īpašības un īpatnības pilnībā atšķiras no lineārās rezonances pārstrāvas un pārtrauktās arkussavienojuma pārstrāvas. Dažādos parametru kombinācijās var notikt pamatfrekvences, frakcionālās frekvences un augstfrekvences rezonanses pārstrāvas.

• Atsekošanas rezonanses pārstrāva: Ja sistēma ir nevis pilnīga fāze operācijā dēļ drātu salaušanās, nevis pilnīga fāze šķērsoņu darbībā, smagā asinhronā darbībā, augstsprieguma šķērsoņu vienas vai divas fāzes salaušanās utt., tad rodas ferorēzonanses pārstrāva, ko sauc par atsekošanas rezonanses pārstrāvu. Kad notiek atsekošana, trīsfāzes simetriskais potenciālis parasti sniedz enerģiju trīsfāzes nesimetriskiem slodēm, un šķērsoņu shēma ir sarežģīta un satur nelineārus komponentus. Tāpēc ir jāizmanto Tevenina teorēma un simetrisko komponenstu metode, lai pārveidotu trīsfāzes shēmu par vienfāzes ekvivalento shēmu, to sakārtotu par vienkāršāko LC sērijveida shēmu, un pēc tam analizētu rezonanses nosacījumus un veiktu aprēķinus un analīzi. Ir trīs viena fāze drātas salaušanās kļūdu formas: salaušanās bez uzliesmošanas, salaušanās ar enerģijas puses uzliesmošanu un salaušanās ar slodzes puses uzliesmošanu.

• PT satura pārstrāva: Neefektīvi uzliesmojamā sistēmā parasti tiek instalēti Y0 savienoti elektromagnētiskie sprieguma transformatori (PT) enerģijas staciju un pārveidotāju mājas platumā, lai uzraudzītu izolācijas stāvokli. Normālā darbībā elektromagnētiskā sprieguma transformatora piespieduma impedansa ir ļoti augsts, tāpēc tīkla uzliesmošanas impedansa ir kapacitatīvs, un trīs fāzes ir gandrīz līdzsvarotas. Tomēr, pēc dažām šķērsoņu operācijām vai uzliesmošanas kļūdu izmiršanas, tās veidos speciālu trīsfāzes vai vienfāzes rezonanses shēmu ar drātu kapacitāti vai citu aprīkojuma blakuskapacitāti, un var izraisīt dažādus harmoniskos ferorēzonanses pārstrāvas, ko sauc par PT satura pārstrāvu. Starp tiem, frakcionālās frekvences rezonanses pārstrāva ir viskaitinošākā. Tā ilgstoši rada lielu piespieduma strāvas pieaugumu, salauj transformatora šķērsoņu, un pat var izraisīt transformatora smagu pārsildīšanos, eļļas izmetašanu vai pat eksplodēšanu. Turklāt, sprieguma transformatora satura pārstrāva ir acīmredzama nulles secības rakstura.

Miglādzes pārstrāva

Miglādzes izlaišana būtībā ir nespuldzes izlaišanas parādība ļoti nevienmērīgā elektromagnētiskā laukā ar ļoti garu gaisa gabalu. Tās pamatprocesi ietver vadītāja izlaišanu, galveno izlaišanu un pēcaizlaišanu. Katra miglādzes strāva, kas veidojas no negatīvās polāritātes miglādzes, ir vienārdzības impulsforma. Galvenie parametri, kas apraksta impulsformu, ir virsotnes vērtība, impulsa priekšdaļas laiks un pusvirsnēšanas laiks.

Miglādzes pārstrāva ir sadalīta direct lightning overvoltage un induced lightning overvoltage. Starp tiem, induced lightning overvoltage ietver elektrostātiskās indukcijas (galvenokārt) un elektromagnētiskās indukcijas komponentus, ar šādām īpašībām:

• Polaritāte ir pretēja muguras polaritātei, t.i., pretēja miglādzes strāvas polaritātei;

• Tā parādās trīs fāzēs vienlaikus ar gandrīz vienādām vērtībām, un nav fāžu starpnieka potenciāla atšķirības un fāžu starpnieka sprādzieni;

• Ja amplitūda ir liela, tā var izraisīt zemes sprādzienu;

• Impulsforma ir plakāka un garāka nekā direct lightning overvoltage;

• Ja virs drātes ir uzliesmošanas līnija, drātes induced overvoltage samazināsies dēļ elektromagnētiskās aizsargāšanas efekta. Jo tuvāk ir drātes attālums, jo lielāks ir savienojuma koeficients, un drātes induced overvoltage būs zemāka.

Parasti, elektroapgādes tīklā līdz 35kV, uzliesmošanas līnijas netiek izvirzītas pa visu līniju, un tikai 1-2km uzliesmošanas līnijas tiek iestatītas enerģijas staciju un pārveidotāju ieejā un iziešanā kā ieejas līnijas aizsardzība.