Koje su uobičajene vrste i karakteristike prenapona u distributivnoj mreži

Distributivne mreže, karakteristichne po svojoj širokoj raspodeli, velikom broju opreme i niskom nivou izolacije, su podložne izolacionim incidentima uzrokovanim prenaprezanjem. Ovo ne samo smanjuje stabilnost cele distributivne sisteme i izolacione performanse linija, već ima značajan negativan uticaj na bezbednu operaciju električne mreže i zdrav razvoj elektroenergetske industrije.

Sa aspekta kola, osim izvora snage, elektroenergetska mreža može biti ekvivalentno predstavljena različitim kombinacijama tri tipična komponenta: otpornika (R), induktivnosti (L) i kapacitivnosti (C). Među njima, induktivnost (L) i kapacitivnost (C) su komponente za čuvanje energije, koje su osnovni uslovi za nastanak prenaprezanja; otpornik (R) je komponenta za potrošnju energije, koja obično može inhibirati razvoj prenaprezanja. Međutim, u pojedinačnim slučajevima, nepravilno dodavanje otpornika takođe može dovesti do nastanka prenaprezanja.

Uobičajeni Tipovi i Karakteristike Prenaprezanja u Distributivnim Mrežama

Uobičajeni tipovi prenaprezanja u distributivnim mrežama uglavnom uključuju prenaprezanje prilikom prekidnog lukovog zaključivanja, linearno rezonantno prenaprezanje i ferorezonantno prenaprezanje (uključujući prenaprezanje pri odsecanju i prenaprezanje pri nasitjenju PT).

Prenaprezanje Prilikom Prekidnog Lukovog Zaključivanja

Prenaprezanje prilikom prekidnog lukovog zaključivanja je vrsta prekidačkog prenaprezanja. Njegova amplituda je povezana sa faktorima poput karakteristika električne opreme, strukture sistema, operativnih parametara, načina rada ili forme greške, i ima očiglednu nasumičnost. Najčešće se javlja u elektroenergetskim mrežama sa neefektivno zaključenim neutralnim tačkom.

Energija prekidačkog prenaprezanja dolazi iz samog elektroenergetskega sistema, a njegova amplituda je približno proporcionalna nominalnoj fazonaponskoj amplitudi sistema. Obično se izražava višestrukostima maksimalne operativne fazonaponske amplitude sistema. Kada operacije ili greške dovode do promena u radnom stanju mreže, magnetna energija sačuvana u induktivnim komponentama pretvara se u električnu energiju kapacitivnih komponenti u određenom trenutku, što dovodi do oscilatornog prelaznog procesa, stvarajući prelazno prenaprezanje nekoliko puta veće od napona ishoda, što se naziva prekidačko prenaprezanje.

Prekidni lukovi dovode do ponovljenih promena u radnom stanju mreže, što dovodi do elektromagnetskih oscilacija u induktivnim i kapacitivnim kolima, a zatim do prelaznih procesa u nefaultnoj fazi, faultnoj fazi i neutralnoj tački, što dovodi do prenaprezanja. To je prenaprezanje prilikom prekidnog lukovog zaključivanja (takođe poznato kao prenaprezanje prilikom lukovog zaključivanja). Njegov mehanizam formiranja je tesno povezan s gasenjem i ponovnim zapaljivanjem luka: svaki put kada struja zaključivanja prirodno pređe kroz nulu, luk zaključivanja će imati kratko vreme gasenja; kada se oporavna naponska vrednost kanala luka bude veća od njegove dielektrične oporavne sile, luk će se ponovo zapaliti. Konkretno:

• Kada je struja zaključivanja velika, kanal luka je jako ionizovan, a luk stabilno gore;

• Kada je struja mala, dielektrična snaga kanala luka brzo se oporavlja, luk je težak za ponovno zapaljivanje, a privremeno gasenje se može pretvoriti u trajno gasenje;

• Kada je struja umjerena, formira se fenomen prekidnog lukovog zaključivanja koji se periodično upaljuje i gasi.

Teško lukovog zaključivanja prenaprezanje je rezultat kontinuiranog akumuliranja energije u mreži. Sa aspekta ograničavanja prenaprezanja, ako suvisla nabojnost akumulirana u mreži tijekom procesa zapaljivanja i gasenja luka može istecati kroz otpornik unutar pola ciklusa strujnog frekvencije nakon gasenja luka, napon pomaka neutralne tačke bi bio gotovo nula, a visokointenzitetsko prenaprezanje ne bi nastalo.

Linearno Rezonantno Prenaprezanje

U mreži, prenaprezanje generisano serijskim rezonansom između induktivnih komponenti bez željeznog jezgra (poput induktivnosti linije, prolećne induktivnosti transformatora itd.) ili induktivnih komponenti sa željeznim jezgrom čije pobudne karakteristike su blizu linearnih (poput arhivskih bobina, itd.) i kapacitivnih komponenti u mreži (poput kapacitivnosti linije do zemlje, itd.) pod dejstvom asimetričnog napona naziva se linearno rezonantno prenaprezanje. Njegov najčešći oblik je pomak napona neutralne tačke.

Prema industrijskom standardu DL/T620-1997 "Zaštita od prenaprezanja i koordinacija izolacije za AC električna uređenja", u sistemima sa zaključenim neutralnim tačkom arhivskom bobinom, pod normalnim radnim uslovima, dugoročni pomak napona neutralne tačke ne bi trebao premašiti 15% nominalnog fazonaponskog napona sistema.

Ferorezonantno Prenaprezanje

U oscilatornom krugu elektroenergetske mreže, trajno visoko prenaprezanje izazvano nasitjenjem induktivnosti sa željeznim jezgrom naziva se ferorezonantno prenaprezanje. Postoje dva tipična ferorezonantna prenaprezanja u distributivnim mrežama ispod 35kV, to su prenaprezanje uzrokovano rezonansom pri odsecanju i prenaprezanje uzrokovano nasitjenjem PT, zajedno poznata kao nelinearna rezonantna prenaprezanja. Ona imaju potpuno druge karakteristike i osobine u odnosu na linearno rezonantno prenaprezanje i prenaprezanje prilikom prekidnog lukovog zaključivanja. Pod različitim kombinacijama parametara, mogu nastati rezonantna prenaprezanja osnovne frekvencije, frakcijske frekvencije i visoke frekvencije.

• Prenaprezanje Pri Odsecanju: Kada se sistem nalazi u stanju neravnomernog rada zbog prekida žice, neravnomernog rada prekidača, ozbiljnog asinkronog rada, topnutosti jedne ili dvije faze visokonaponskih žičnjaka, itd., ferorezonantno prenaprezanje generisano je prenaprezanje pri odsecanju. Kada dođe do odsecanja, obično simetrični potencijal tri faze snabdeva neravnomerno opterećene tri faze, a krug je složen i sadrži nelinearne komponente. Stoga je potrebno koristiti Teveninov teorem i metodu simetričnih komponenata kako bi se trofazni krug pretvorio u jednofazni ekvivalentni krug, sortiran u najjednostavniji LC serijni krug, a zatim analizirane rezonantne uslove i izvršene računanje i analiza. Postoji tri oblika greške prekida jedne faze: prekid bez zaključivanja, prekid sa zaključivanjem na strani ishoda i prekid sa zaključivanjem na strani opterećenja.

• Prenaprezanje Pri Nasitjenju PT: U sistemima sa neefektivno zaključenim neutralnim tačkom, Y0 povezani elektromagnetni naponski transformatori (PT) obično su instalirani na busovima elektrana i pretvorbnih stanica za nadzor izolacijskih uslova. Tijekom normalnog rada, pobudni otpor elektromagnetnog naponskog transformatora je vrlo visok, tako da je impedansa zemljišta mreže kapacitivna, a tri faze su temeljno ravnotežne. Međutim, nakon nekih prekidačkih operacija ili nestanka grešaka zemljišta, može se formirati poseban trofazni ili jednofazni rezonantni krug sa kapacitetom žice ili stranom kapacitetom ostale opreme, i može pobuditi ferorezonantna prenaprezanja različitih harmonika, što se naziva prenaprezanje pri nasitjenju PT. Među njima, prenaprezanje pri frakcijskoj frekvenciji je najštetnije. Može dovesti do značajnog povećanja pobudne struje duže vreme, spaliti žičnjak transformatora, i čak dovesti do ozbiljnog zagrijavanja, izbijanja ulja ili čak eksplozije transformatora. Takođe, prenaprezanje pri nasitjenju naponskog transformatora ima očigledne nulte redne karakteristike.

Prenaprezanje Uslijed Udara Bljesnave

Iscrpna descarga je u suštini fenomen neposredne iscrpnog udara u izuzetno neuniformnom električnom polju s ultra-dugim vazdušnim razmakom. Njegov osnovni proces uključuje predvodni udar, glavni udar i posljedica udara. Svaki strujni tok formiran negativnom polariteteom bljeskave ima unipolarni pulsni val. Osnovni parametri koji opisuju pulsni val su vrhovna vrijednost, vrijeme fronta talasa i poluvrijeme.

Prenaprezanje uslijed udara bljesnave dijeli se na direktno prenaprezanje uslijed udara bljesnave i inducirano prenaprezanje uslijed udara bljesnave. Među njima, inducirano prenaprezanje uslijed udara bljesnave uključuje statičku indukciju (glavno) i elektromagnetsku indukciju, sa sljedećim karakteristikama:

• Polaritet je suprotan polaritetu oblaka bljeskave, tj. suprotan polaritetu strujnog toka bljeskave;

• Pojavljuje se istovremeno u tri faze s gotovo jednakim vrijednostima, a neće biti faznog potencijalnog razlika ni faznog iskriva;

• Ako je amplituda velika, može dovesti do iskriva na zemlju;

• Talasna forma je ravmnija i duža od talasne forme direktnog prenaprezanja uslijed udara bljesnave;

• Ako postoji zazemljeni protuzračni vod iznad voda, inducirano prenaprezanje na vodovima će biti smanjeno zbog elektromagnetskog efekta štitnog zidina. Što je bliža udaljenost između voda, veći je koeficijent spoja, a niže je inducirano prenaprezanje na vodovima.

Obično, protuzračni vodi nisu postavljeni duž cijele linije za distributivne mreže do 35kV, a samo 1-2km protuzračnih voda su postavljeni na ulazima i izlazima pretvorbenih stanica kao zaštitni segment za ulazne linije.