Ano ang mga Karaniwang Uri at Katangian ng Overvoltage sa Distribution Network?

Ang mga network ng distribusyon, na may malawak na pamamahagi, maraming kagamitan, at mababang antas ng insulasyon, ay madaling makaranas ng mga aksidente sa insulasyon dahil sa sobrang tensyon. Ito ay hindi lamang pabababa sa estabilidad ng buong sistema ng distribusyon at ang kakayahan ng insulasyon ng mga linya, kundi may malaking negatibong epekto rin ito sa ligtas na operasyon ng grid ng kuryente at sa malusog at sustainable na pag-unlad ng industriya ng enerhiya.

Mula sa perspektibo ng circuit, maliban sa pinagmulan ng lakas, ang sistema ng kuryente ay maaaring i-represento nang katumbas gamit ang iba't ibang kombinasyon ng tatlong typical na komponente: resistance (R), inductance (L), at capacitance (C). Sa kanila, ang inductance (L) at capacitance (C) ay mga komponente ng imbakan ng enerhiya, na ang mga ito ang pangunahing kondisyon para sa pagbuo ng sobrang tensyon; ang resistance (R) naman ay isang komponente ng paggamit ng enerhiya, na karaniwang maaaring mapigilan ang paglago ng sobrang tensyon. Gayunpaman, sa ilang kaso, ang hindi angkop na pagdaragdag ng resistance maaari ring magresulta sa pag-occur ng sobrang tensyon.

Karaniwang Uri at Katangian ng Sobrang Tensyon sa Network ng Distribusyon

Ang karaniwang uri ng sobrang tensyon sa network ng distribusyon ay kasama ang intermittent arc grounding overvoltage, linear resonance overvoltage, at ferroresonance overvoltage (kasama ang disconnection resonance overvoltage at PT saturation overvoltage).

Intermittent Arc Grounding Overvoltage

Ang intermittent arc grounding overvoltage ay isang uri ng switching overvoltage. Ang kalakihan nito ay may kaugnayan sa mga katangian ng kagamitan ng elektrikal, estruktura ng sistema, mga parameter ng operasyon, anyo ng operasyon o pagkakamali, at may malinaw na randomidad. Ito ang pinakakaraniwan sa mga power grid na walang epektibong grounded neutral point.

Ang enerhiya ng switching overvoltage ay nagmumula sa mismo ng sistema ng kuryente, at ang kalakihan nito ay halos proporsyonal sa rated voltage ng sistema. Karaniwang ipinapakita ito sa pamamagitan ng multiple ng maximum operating phase voltage amplitude ng sistema. Kapag ang mga operasyon o pagkakamali ay nagdulot ng pagbabago sa estado ng operasyon ng grid, ang enerhiya ng magnetic field na nakaimbak sa mga inductive components ay maaaring maconvert sa electric field energy ng capacitive components sa isang tiyak na oras, na nagreresulta sa isang oscillating transient process, na nagpapataas ng transient overvoltage na ilang beses mas mataas kaysa sa supply voltage, na tinatawag na switching overvoltage.

Ang mga intermittent arcs ay nagdudulot ng paulit-ulit na pagbabago sa estado ng operasyon ng grid, na nagreresulta sa electromagnetic oscillations sa inductance at capacitance circuits, at pagkatapos ay nagaganap ang mga transient processes sa non-fault phase, fault phase, at neutral point, na nagreresulta sa overvoltage. Ito ang tinatawag na intermittent arc grounding overvoltage (o kilala rin bilang arc grounding overvoltage). Ang mekanismo ng pagbuo nito ay malapit na nauugnay sa pag-extinguish at pag-reignite ng arc: bawat pagkakataon na ang grounding fault current ay lumilipas sa zero, ang grounding arc ay may maikling panahon ng extinction; kapag ang recovery voltage ng arc channel ay mas malaki kaysa sa dielectric recovery strength nito, ang arc ay muling magreignite. Partikular:

• Kapag ang grounding current ay malaki, ang arc channel ay malakas na ionized, at ang arc ay matatag na sumusunog;

• Kapag ang current ay maliit, ang insulation strength ng arc channel ay mabilis na bumabalik, ang arc ay mahirap muling magreignite, at ang pansamantalang extinction ay maaaring maging permanenteng extinction;

• Kapag ang current ay moderate, ang intermittent arc grounding phenomenon na on at off ay nabubuo.

Ang malubhang arc grounding overvoltage ay dulot ng patuloy na pagsumpok ng enerhiya sa grid. Mula sa perspektibo ng pag-limit ng overvoltage, kung ang excess charge na nakaimbak sa grid sa pagitan ng pag-init at pag-extinguish ng arc ay maaaring lumabas sa pamamagitan ng resistance sa loob ng kalahati ng siklo ng power frequency pagkatapos ng arc ay natapos, ang neutral point displacement voltage ay halos zero, at hindi magiging sanhi ng mataas na kalakihan ng overvoltage.

Linear Resonance Overvoltage

Sa grid ng kuryente, ang overvoltage na lumilikha dahil sa series resonance sa pagitan ng mga inductive components na walang iron core (tulad ng line inductance, transformer leakage inductance, atbp.) o inductive components na may iron core na may excitation characteristics na malapit sa linear (tulad ng arc suppression coils, atbp.) at capacitive components sa grid (tulad ng line-to-ground capacitance, atbp.) sa ilalim ng epekto ng asymmetric voltage ay tinatawag na linear resonance overvoltage. Ang pinakakaraniwang anyo nito ay ang displacement ng neutral point voltage.

Ayon sa DL/T620-1997 "Overvoltage Protection and Insulation Coordination of AC Electrical Devices" industry standard, sa arc suppression coil grounded system, sa normal na kondisyon ng operasyon, ang long-term voltage displacement ng neutral point ay hindi dapat lampa sa 15% ng nominal phase voltage ng sistema.

Ferroresonance Overvoltage

Sa oscillation circuit ng sistema ng kuryente, ang persistent na mataas na kalakihan ng overvoltage na nai-inspire ng saturation ng iron core inductance ay tinatawag na ferroresonance overvoltage. May dalawang typical na ferroresonance overvoltage sa mga distribution networks na mas mababa sa 35kV, na ang isa ay ang overvoltage na dulot ng disconnection resonance at ang isa pa ay ang overvoltage na dulot ng PT saturation, na kolektibong tinatawag na nonlinear resonance overvoltage. Ito ay may ganap na iba't ibang katangian at properties mula sa linear resonance overvoltage at intermittent arc grounding overvoltage. Sa iba't ibang kombinasyon ng parameters, maaaring magkaroon ng fundamental frequency, fractional frequency, at high-frequency resonance overvoltage.

• Disconnection Resonance Overvoltage: Kapag ang sistema ay nasa non-full-phase operation dahil sa wire breakage, non-full-phase action ng circuit breakers, severe asynchronous operation, fusing ng isang o dalawang phase ng high-voltage fuses, atbp., ang ferroresonance overvoltage na nabubuo ay disconnection resonance overvoltage. Kapag nangyari ang disconnection, ang three-phase symmetric potential ay karaniwang nagbibigay ng lakas sa three-phase asymmetric loads, at ang circuit ay komplikado at naglalaman ng nonlinear components. Kaya, kinakailangan ang Thevenin's theorem at symmetric component method upang i-convert ang three-phase circuit sa single-phase equivalent circuit, isortiho ito sa pinakamadaling LC series circuit, at pagkatapos ay i-analyze ang resonance conditions at gawin ang calculation at analysis. May tatlong anyo ng one-phase wire disconnection faults: disconnection without grounding, disconnection with power side grounding, at disconnection with load side grounding.

• PT Saturation Overvoltage: Sa neutral point non-effectively grounded system, karaniwang ininstall ang Y0-connected electromagnetic voltage transformers (PT) sa buses ng mga power plants at substations upang monitorin ang kondisyon ng insulasyon. Sa normal na operasyon, ang excitation impedance ng electromagnetic voltage transformer ay napakataas, kaya ang ground impedance ng network ay capacitive, at ang tatlong phase ay basicamente balanced. Gayunpaman, pagkatapos ng ilang switching operations o ang pag-disappear ng ground faults, ito ay mabubuo ang espesyal na three-phase o single-phase resonance circuit kasama ang wire capacitance o ang stray capacitance ng iba pang kagamitan, at maaaring i-inspire ang ferroresonance overvoltages ng iba't ibang harmonics, na tinatawag na PT saturation overvoltage. Sa kanila, ang fractional frequency resonance overvoltage ang pinakamapanganib. Ito ay magdudulot ng malaking pagtaas ng excitation current sa matagal na panahon, sunugin ang fuse ng transformer, at kahit pa ang transformer ay mabubuhay na sobra, maglabas ng langis, o kahit pa sumabog. Bukod dito, ang saturation overvoltage ng voltage transformer ay may malinaw na zero-sequence characteristics.

Lightning Overvoltage

Ang lightning discharge ay esensyal na isang non-spark discharge phenomenon sa isang ekstremong hindi pantay na electric field na may ultra-long air gap. Ang basic process nito ay kasama ang leader discharge, main discharge, at afterglow discharge. Ang bawat lightning current na nabuo ng negative polarity lightning ay may unipolar pulse waveform. Ang pangunahing mga parameter na naglalarawan ng pulse waveform ay peak value, wave front time, at half-peak time.

Ang lightning overvoltage ay nahahati sa direct lightning overvoltage at induced lightning overvoltage. Sa kanila, ang induced lightning overvoltage ay kasama ang electrostatic induction (pangunahin) at electromagnetic induction components, na may mga sumusunod na katangian:

• Ang polarity ay kabaligtaran sa thundercloud, na kabaligtaran din sa polarity ng lightning current;

• Ito ay lumilitaw sa tatlong phase ng parehong oras na may halos equal na values, at walang phase-to-phase potential difference at phase-to-phase flashover;

• Kapag malaki ang kalakihan, maaari itong magdulot ng ground flashover;

• Ang waveform ay mas flat at mas mahaba kaysa sa direct lightning overvoltage;

• Kapag may grounded lightning protection line sa itaas ng wire, ang induced overvoltage sa wire ay maaaring mabawasan dahil sa electromagnetic shielding effect. Ang mas malapit ang distansya sa pagitan ng lines, ang mas malaking coupling coefficient, at mas mababang induced overvoltage sa wire.

Karaniwan, ang mga lightning protection lines ay hindi itinayo sa buong linya para sa mga distribution networks na 35kV at ibaba, at lamang 1-2km lightning protection lines ang itinatakda sa entrance at exit ng mga substation bilang incoming line section protection.