Защита от пренапряжение

Винаги има риск системата за електрическа енергия да бъде изложена на аномално високо напрежение. Тези аномалии могат да бъдат причинени от различни фактори, като внезапно прекъсване на тежко натовареност, ударни импулси, комутиращи импулси и др. Тези стресове от високо напрежение могат да повредят изолацията на различните устройства и изолатори в системата. Въпреки че не всички стресове са достатъчно силни, за да повредят изолацията, все пак те трябва да бъдат избегнати, за да се осигури гладкото функциониране на системата за електрическа енергия.
Всички видове разрушителни и неразрушителни аномалии на високото напрежение се елиминират от системата чрез защита от прекомерно напрежение.

Импулс на напрежението

Стресовете от високо напрежение, приложени към системата за електрическа енергия, обикновено са преходни по характер. Преходното напрежение или импулс на напрежението се дефинира като внезапно увеличаване на напрежението до висока връхна стойност за много кратко време.
Тези импулси на напрежението са преходни, което означава, че съществуват за много кратко време. Основната причина за тези импулси в системата за електрическа енергия са ударните и комутиращите импулси. Но високото напрежение в системата може да бъде причинено и от провал на изолацията, дугови замърсявания и резонанс и др.

Импулсите на напрежението, които се появяват в системата за електрическа енергия поради комутиращи импулси, провал на изолацията, дугови замърсявания и резонанс, не са много големи по величина. Тези високи напрежения едва ли превишават два пъти нормалното напрежение. Обикновено, правилната изолация на различните устройства в системата за електрическа енергия е достатъчна, за да предотврати повреди от тези високи напрежения. Но високите напрежения, причинени от мълнии, са много високи. Ако защита от прекомерно напрежение не е предоставена на системата, има висок риск от сериозни повреди. Затова основните устройства за защита от прекомерно напрежение, използвани в системата за електрическа енергия, са предназначени главно за мълниеви импулси.

Нека разгледаме различните причини за високото напрежение една по една.

Комутиращ импулс или комутиращ импулс

Когато празна линия за передача е изключена внезапно, напрежението в линията става два пъти по-високо от нормалното системно напрежение. Това напрежение е преходно по характер. Когато заредена линия е изключена внезапно, напрежението в линията също се увеличава. Освен това, прекъсването на тока в системата, особено при откриване на въздушни циркуитни прерязватели, причинява високо напрежение в системата. При провал на изолацията, жив проводник е свързан внезапно с земята. Това също може да причини внезапно високо напрежение в системата.

Ако вълната на ЕМФ, произведена от алтернатора, е деформирана, проблемът с резонанс може да възникне поради 5-ти или по-високи хармоники. В действителност за честоти на 5-ти или по-високи хармоники, се появява критична ситуация в системата, при която индуктивната реактивност на системата става равна на капацитивната реактивност на системата. Тъй като тези две реактивности се компенсират, системата става чисто резистивна. Този феномен се нарича резонанс и при резонанс напрежението в системата може значително да се увеличи.
Но всички по-горе споменати причини създават високи напрежения в системата, които не са много големи по величина.
Но импулсите на високото напрежение, които се появяват в системата поради мълниеви импулси, са много високи по амплитуда и много разрушителни. Ефектът от мълниеви импулси следователно трябва да бъде избегнат за защита от прекомерно напрежение на системата за електрическа енергия.

Методи за защита срещу мълнии

Основно се използват три метода за защита срещу мълнии. Те са:

1. Земна мрежа.

2. Надземна земна жица.

3. Защитен устройство от мълнии или делители на импулси.

Земна мрежа

Земната мрежа обикновено се използва над електрически подстанции. В тази конфигурация се монтира мрежа от ЖЛ (желязна жица) над подстанцията. ЖЛ жиците, използвани за земна мрежа, са правилно заземени чрез различни конструкции на подстанцията. Тази мрежа от заземени ЖЛ жици над електрическата подстанция, предоставя много ниско съпротивление път към земята за удари от мълния.

Този метод за защита от високо напрежение е много прост и икономичен, но основният недостатък е, че не може да защити системата от преминаващи вълни, които могат да достигнат подстанцията чрез различни фидери.

Надземна земна жица

Този метод за защита от високо напрежение е подобен на земната мрежа. Единствената разлика е, че земната мрежа се поставя над електрическа подстанция, докато надземната земна жица се поставя над електрическа система за передача. Една или две оплетени ЖЛ жици с подходяща сечна площ се поставят над проводниците за передача. Тези ЖЛ жици са правилно заземени на всяка опора за предаване. Тези надземни земни жици отклоняват всички удари от мълния към земята, вместо да позволят да удрят директно по проводниците за предаване.

Защитен устройство от мълнии

Предходно обсъдените два метода, т.е. земна мрежа и надземна земна жица, са много подходящи за защита на електрическата система от директни удари от мълния, но тези методи не могат да предоставят защита срещу високи напрежения, които могат да се разпространят по линията до оборудването на подстанцията.
Защитното устройство от мълнии е устройство, което предоставя много ниско импеданс път към земята за високи напрежения, които се разпространяват по линията.
Концепцията на защитното устройство от мълнии е много проста. Това устройство се държи като нелинейно електрическо съпротивление. Съпротивлението намалява, когато напрежението се увеличава, и обратното, след определен ниво на напрежението.

Функциите на защитното устройство от мълнии или делители на импулси могат да бъдат изброени както следва:

1. При нормално напрежение, тези устройства лесно издържат системното напрежение като електрически изолатори и не предоставят проводящ път за системния ток.

2. При появата на импулс на напрежението в системата, тези устройства предоставят много ниско импеданс път за излишните заряди на импулса към земята.

3. След провеждането на зарядите на импулса към земята, напрежението се връща към нормалното си ниво. Тогава защитното устройство от мълнии възстановява своите изолационни свойства и предотвратява допълнително провеждане на ток към земята.

Има различни видове защитни устройства от мълнии, използвани в системата за електрическа енергия, като стерженни разстоятелни защитни устройства, рогови разстоятелни защитни устройства, многоразстоятелни защитни устройства, изхвърлящи типове защитни устройства, клапанни типове защитни устройства.
Освен това, най-често използваните защитни устройства от мълнии за защита от прекомерно напрежение в момента са безразстоятелни ZnO защитни устройства от мълнии.

Заявление: Уважавайте оригинала, добри статии заслужават споделяне, ако има нарушение на правата на автора, моля се обратете за изтриване.