Apakah Jenis dan Ciri-ciri Umum Overvoltase Rangkaian Pengedaran

Rangkaian pengagihan, yang ditandai dengan penyebarannya yang luas, jumlah peralatan yang banyak, dan tahap isolasi yang rendah, mudah terkena kemalangan isolasi akibat tegangan berlebihan. Ini tidak hanya mengurangkan kestabilan keseluruhan sistem pengagihan dan prestasi isolasi laluan, tetapi juga mempunyai impak buruk yang signifikan terhadap operasi selamat grid kuasa dan pembangunan sihat serta mampan industri kuasa.

Dari sudut pandangan litar, selain sumber tenaga, sistem kuasa boleh diwakili secara setara oleh kombinasi berbeza tiga komponen tipikal: rintangan (R), induktansi (L), dan kapasitansi (C). Di antaranya, induktansi (L) dan kapasitansi (C) adalah komponen penyimpan tenaga, yang merupakan syarat asas untuk pembentukan tegangan berlebihan; rintangan (R) adalah komponen pemakan tenaga, yang umumnya dapat menghalang perkembangan tegangan berlebihan. Namun, dalam beberapa kes, penambahan rintangan yang tidak tepat juga mungkin menyebabkan berlakunya tegangan berlebihan.

Jenis dan Ciri-ciri Biasa Tegangan Berlebihan dalam Rangkaian Pengagihan

Jenis biasa tegangan berlebihan dalam rangkaian pengagihan terutamanya termasuk tegangan berlebihan grounding busur berkala, tegangan berlebihan resonans linear, dan tegangan berlebihan ferroresonans (termasuk tegangan berlebihan resonans putus dan tegangan berlebihan jenuh PT).

Tegangan Berlebihan Grounding Busur Berkala

Tegangan berlebihan grounding busur berkala adalah sejenis tegangan berlebihan beralih. Amplitudnya berkaitan dengan faktor-faktor seperti ciri-ciri peralatan elektrik, struktur sistem, parameter operasi, bentuk operasi atau kerosakan, dan mempunyai keacakan yang jelas. Ia paling biasa dalam grid kuasa titik neutral tidak diground dengan efektif.

Tenaga tegangan berlebihan beralih datang dari sistem kuasa itu sendiri, dan amplitudnya kasarnya berbanding lurus dengan voltan nominal sistem. Ia biasanya dinyatakan dengan gandaan amplitud voltan fasa maksimum operasi sistem. Apabila operasi atau kerosakan menyebabkan perubahan dalam keadaan kerja grid kuasa, tenaga medan magnet yang disimpan dalam komponen induktif akan diubah menjadi tenaga medan elektrik komponen kapasitif pada suatu ketika, menyebabkan proses transien getaran, sehingga menghasilkan tegangan transien beberapa kali lebih tinggi daripada voltan bekalan, yang dikenali sebagai tegangan berlebihan beralih.

Busur berkala menyebabkan perubahan berulang-ulang dalam keadaan operasi grid kuasa, menyebabkan getaran elektromagnetik dalam litar induktif dan kapasitif, dan kemudian proses transien berlaku pada fasa bukan kerosakan, fasa kerosakan, dan titik neutral, menghasilkan tegangan berlebihan. Ini adalah tegangan berlebihan grounding busur berkala (juga dikenali sebagai tegangan berlebihan grounding busur). Mekanisme pembentukannya berkait rapat dengan pemadam dan penghidupan semula busur: setiap kali arus kerosakan grounding secara semula jadi melalui sifar, busur grounding akan memadam seketika; apabila voltan pemulihan saluran busur lebih besar daripada kekuatan pemulihan dielektriknya, busur akan hidup semula. Secara spesifik:

• Apabila arus grounding besar, saluran busur sangat terionisasi, dan busur terbakar stabil;

• Apabila arus kecil, kekuatan isolasi saluran busur pulih dengan cepat, busur sukar hidup semula, dan pemadam sementara boleh berubah menjadi pemadam kekal;

• Apabila arus sederhana, fenomena grounding busur berkala yang nyala padam akan terbentuk.

Tegangan berlebihan grounding busur yang serius disebabkan oleh penimbunan berterusan tenaga dalam grid kuasa. Dari perspektif had tegangan berlebihan, jika muatan berlebihan yang terkumpul dalam grid kuasa semasa proses penghidupan hingga pemadam busur dapat bocor melalui rintangan dalam separuh siklus frekuensi kuasa selepas busur dipadam, voltan perpindahan titik neutral akan hampir sifar, dan tidak akan menimbulkan tegangan berlebihan amplitud tinggi.

Tegangan Berlebihan Resonans Linear

Dalam grid kuasa, tegangan berlebihan yang dihasilkan oleh resonans siri antara komponen induktif tanpa inti besi (seperti induktansi laluan, induktansi bocor transformator, dll.) atau komponen induktif dengan inti besi yang ciri eksitasinya mendekati linear (seperti koil penghapus busur, dll.) dan komponen kapasitif dalam grid kuasa (seperti kapasitansi laluan ke ground, dll.) di bawah tindakan voltan tidak simetri dikenali sebagai tegangan berlebihan resonans linear. Bentuk paling umumnya adalah perpindahan voltan titik neutral.

Menurut piawaian industri DL/T620-1997 "Perlindungan Tegangan Berlebihan dan Koordinasi Isolasi Peranti Elektrik AC", dalam sistem grounded koil penghapus busur, di bawah keadaan operasi normal, perpindahan voltan jangka panjang titik neutral tidak seharusnya melebihi 15% voltan fasa nominal sistem.

Tegangan Berlebihan Ferroresonans

Dalam litar getaran sistem kuasa, tegangan berlebihan amplitud tinggi yang berterusan dihasilkan oleh jenuhan inti besi induktansi dikenali sebagai tegangan berlebihan ferroresonans. Terdapat dua tegangan berlebihan ferroresonans tipikal dalam rangkaian pengagihan di bawah 35kV, iaitu tegangan berlebihan akibat resonans putus dan tegangan berlebihan akibat jenuhan PT, secara kolektif dikenali sebagai tegangan berlebihan resonans non-linear. Ia mempunyai ciri dan sifat yang sepenuhnya berbeza daripada tegangan berlebihan resonans linear dan tegangan berlebihan grounding busur berkala. Di bawah gabungan parameter yang berbeza, mungkin terjadi resonans frekuensi asas, frekuensi pecahan, dan tegangan berlebihan resonans frekuensi tinggi.

• Tegangan Berlebihan Resonans Putus: Apabila sistem beroperasi dalam keadaan bukan fasa penuh akibat putus lilitan, tindakan bukan fasa penuh pemutus litar, operasi asinkron yang serius, peleburan satu atau dua fasa fusible tinggi, dll., tegangan berlebihan ferroresonans yang dihasilkan adalah tegangan berlebihan resonans putus. Semasa putus, potensial simetri tiga fasa biasanya mensuplai daya kepada beban tidak simetri tiga fasa, dan litar rumit dan mengandungi komponen tidak linear. Oleh itu, perlu menggunakan teorem Thevenin dan kaedah komponen simetri untuk menukar litar tiga fasa menjadi litar ekuivalen satu fasa, menguruskannya ke dalam litar LC siri paling mudah, dan kemudian menganalisis keadaan resonans dan melakukan pengiraan dan analisis. Terdapat tiga bentuk kerosakan putus satu fasa: putus tanpa grounding, putus dengan grounding sisi daya, dan putus dengan grounding sisi beban.

• Tegangan Berlebihan Jenuhan PT: Dalam sistem titik neutral tidak diground dengan efektif, transformator voltan elektromagnetik (PT) yang tersambung Y0 biasanya dipasang pada bus stesen janakuasa dan substesen untuk memantau keadaan isolasi. Semasa operasi normal, impedansi eksitasi transformator voltan elektromagnetik sangat tinggi, jadi impedansi ground jaringan adalah kapasitif, dan tiga fasa pada dasarnya seimbang. Namun, selepas beberapa operasi beralih atau hilangnya kerosakan ground, ia akan membentuk litar resonans tiga fasa atau satu fasa khas dengan kapasitansi lilitan atau kapasitansi parasit peralatan lain, dan boleh menggalakkan tegangan berlebihan ferroresonans harmonik pelbagai, yang dikenali sebagai tegangan berlebihan jenuhan PT. Di antaranya, tegangan berlebihan resonans frekuensi pecahan adalah yang paling merbahaya. Ia akan menyebabkan peningkatan yang signifikan dalam arus eksitasi untuk tempoh masa yang lama, membakar fusible transformator, dan bahkan menyebabkan transformator terlalu panas, mengeluarkan minyak, atau bahkan meletus. Selain itu, tegangan berlebihan jenuhan transformator voltan mempunyai ciri-ciri urutan nol yang jelas.

Tegangan Berlebihan Petir

Pelepasan petir pada dasarnya adalah fenomena pelepasan bukan percikan dalam medan elektrik yang sangat tidak merata dengan jurang udara yang sangat panjang. Proses asasnya termasuk pelepasan leader, pelepasan utama, dan pelepasan afterglow. Setiap arus petir yang terbentuk oleh petir polariti negatif mempunyai bentuk gelombang unipolar. Parameter utama yang menggambarkan bentuk gelombang adalah nilai puncak, masa depan gelombang, dan masa separuh puncak.

Tegangan berlebihan petir dibahagikan kepada tegangan berlebihan petir langsung dan tegangan berlebihan petir terinduksi. Di antaranya, tegangan berlebihan petir terinduksi termasuk komponen induksi elektrostatik (utama) dan komponen induksi elektromagnetik, dengan ciri-ciri berikut:

• Polaritinya bertentangan dengan awan petir, iaitu bertentangan dengan polariti arus petir;

• Ia muncul pada tiga fasa pada masa yang sama dengan nilai yang hampir sama, dan tidak akan ada perbezaan potensial antara fasa dan flashover antara fasa;

• Jika amplitudnya besar, ia mungkin menyebabkan flashover ke ground;

• Bentuk gelombangnya lebih rata dan lebih panjang daripada tegangan berlebihan petir langsung;

• Jika terdapat laluan perlindungan petir yang di-ground di atas lilitan, tegangan berlebihan terinduksi pada lilitan akan berkurang akibat kesan penyelindungan elektromagnetik. Semakin dekat jarak antara laluan, semakin besar koefisien kupon, dan semakin rendah tegangan berlebihan terinduksi pada lilitan.

Secara umum, laluan perlindungan petir tidak dibina sepanjang laluan bagi rangkaian pengagihan 35kV dan di bawah, dan hanya laluan perlindungan petir 1-2km dipasang di pintu masuk dan keluar substesen sebagai perlindungan bahagian masuk laluan.