Überspannungsschutz
Es besteht immer die Möglichkeit, dass ein elektrisches Energieversorgungssystem durch ungewöhnliche Überspannungen beeinträchtigt wird. Diese ungewöhnlichen Überspannungen können aus verschiedenen Gründen entstehen, wie zum Beispiel plötzliche Unterbrechungen von schweren Lasten, Blitzimpulsen, Schaltimpulsen usw. Diese Überspannungsbelastungen können die Isolierung verschiedener Geräte und Isolatoren des Energieversorgungssystems beschädigen. Obwohl nicht alle Überspannungsbelastungen stark genug sind, um die Isolierung des Systems zu beschädigen, sollten diese Überspannungen dennoch vermieden werden, um den reibungslosen Betrieb des elektrischen Energieversorgungssystems sicherzustellen.
Alle diese zerstörerischen und nicht zerstörerischen ungewöhnlichen Überspannungen werden durch Überspannungsschutz aus dem System eliminiert.
Spannungsspitze
Die auf das Energieversorgungssystem ausgeübten Überspannungsbelastungen sind in der Regel transitorischer Natur. Transiente Spannung oder Spannungsspitze wird definiert als plötzliche Erhöhung der Spannung auf einen hohen Spitzenwert in sehr kurzer Zeit.
Die Spannungsspitzen sind transitorischer Natur, was bedeutet, dass sie nur für sehr kurze Zeit existieren. Die Hauptursachen für diese Spannungsspitzen im Energieversorgungssystem sind Blitzimpulse und Schaltimpulse des Systems. Aber Überspannungen im Energieversorgungssystem können auch durch Isolierstoffversagen, Bogenstrahlung und Resonanz verursacht werden.
Die Spannungsspitzen, die im elektrischen Energieversorgungssystem aufgrund von Schaltspitzen, Isolierstoffversagen, Bogenstrahlung und Resonanz auftreten, sind nicht sehr groß. Diese Überspannungen überschreiten die normale Spannungsebene kaum zweimal. In der Regel reicht eine geeignete Isolierung der verschiedenen Geräte des Energieversorgungssystems aus, um Schäden durch diese Überspannungen zu vermeiden. Allerdings sind die durch Blitzschlag verursachten Überspannungen im Energieversorgungssystem sehr hoch. Wenn kein Überspannungsschutz bereitgestellt wird, besteht eine hohe Wahrscheinlichkeit für schwere Schäden. Daher werden in Energieversorgungssystemen vor allem wegen Blitzschlagspitzen Überspannungsschutzeinrichtungen eingesetzt.
Lassen Sie uns die verschiedenen Ursachen für Überspannungen nacheinander besprechen.
Schaltimpuls oder Schaltspitze
Wenn eine leere Hochspannungsleitung plötzlich eingeschaltet wird, verdoppelt sich die Spannung auf der Leitung gegenüber der normalen Systemspannung. Diese Spannung ist transitorischer Natur. Wenn eine beladene Leitung plötzlich abgeschaltet oder unterbrochen wird, wird die Spannung an der Leitung ebenfalls hoch genug, um Stromunterbrechungen im System während des Öffnens eines Luftdurchfluss-Schalters zu verursachen, was zu Überspannungen im System führt. Bei Isolierstoffversagen wird ein lebendiger Leiter plötzlich geerdet. Dies kann ebenfalls zu plötzlichen Überspannungen im System führen.
Wenn die vom Generator erzeugte EMF-Welle verzerrt ist, kann aufgrund von 5ter oder höherer Harmonischen das Problem der Resonanz auftreten. Tatsächlich treten bei Frequenzen von 5ter oder höheren Harmonischen kritische Situationen im System auf, bei denen die induktive Reaktanz des Systems gerade gleich der kapazitiven Reaktanz des Systems ist. Da diese beiden Reaktanzen sich gegenseitig aufheben, wird das System rein ohmsch. Dieses Phänomen wird Resonanz genannt, und bei Resonanz kann die Systemspannung erheblich erhöht werden.
Aber all diese oben genannten Gründe verursachen Überspannungen im System, die nicht sehr hoch sind.
Allerdings sind die durch Blitzschlagimpulse verursachten Spannungsspitzen im System sehr hoch und extrem zerstörerisch. Der Einfluss von Blitzschlagimpulsen muss daher zur Überspannungssicherung des Energieversorgungssystems vermieden werden.
Methoden zum Schutz gegen Blitzschläge
Diese sind hauptsächlich drei Methoden, die allgemein zum Schutz gegen Blitzschläge verwendet werden. Sie sind:
Erdnetzschirm.
Überkopf-Erddraht.
Blitzableiter oder Spannungsteiler.
Erdnetzschirm
Der Erdnetzschirm wird in der Regel über elektrischen Umspannwerken verwendet. In dieser Anordnung wird ein Netz aus GI-Draht über dem Umspannwerk montiert. Die für den Erdnetzschirm verwendeten GI-Drähte sind durch verschiedene Strukturen des Umspannwerks ordnungsgemäß geerdet. Dieses Netzwerk geerdeter GI-Drähte über dem elektrischen Umspannwerk bietet einen sehr niedrigwiderständigen Pfad zur Erde für Blitzschläge.
Diese Methode des Hochspannungsschutzes ist sehr einfach und wirtschaftlich, aber der Hauptnachteil ist, dass sie das System nicht vor wandernden Wellen schützt, die über verschiedene Speisern zum Umspannwerk gelangen könnten.
Überkopf-Erddraht
Diese Methode des Überspannungsschutzes ähnelt dem Erdnetzschirm. Der einzige Unterschied besteht darin, dass ein Erdnetzschirm über einem elektrischen Umspannwerk platziert wird, während ein Überkopf-Erddraht über einem elektrischen Übertragungsnetz angebracht wird. Einer oder zwei gestrickte GI-Drähte mit passendem Querschnitt werden über den Übertragungsleitern platziert. Diese GI-Drähte werden an jedem Übertragungsmast ordnungsgemäß geerdet. Diese Überkopf-Erddrähte lenken alle Blitzschläge zur Erde, anstatt sie zuzulassen, dass sie direkt auf die Übertragungsleiter treffen.
Blitzableiter
Die zuvor diskutierten beiden Methoden, also Erdnetzschirm und Überkopf-Erddraht, sind sehr geeignet, um ein elektrisches Energieversorgungssystem vor direkten Blitzschlägen zu schützen, aber diese Methoden bieten keinen Schutz gegen hohe Spannungen, die durch wandernde Wellen, die über die Leitung zu den Geräten des Umspannwerks propagieren, verursacht werden können.
Der Blitzableiter ist ein Gerät, das einen sehr niedrigwiderständigen Pfad zur Erde für wandernde Hochspannungswellen bereitstellt.
Das Konzept des Blitzableiters ist sehr einfach. Dieses Gerät verhält sich wie ein nichtlinearer elektrischer Widerstand. Der Widerstand nimmt mit zunehmender Spannung ab und umgekehrt, nach einem bestimmten Spannungsniveau.
Die Funktionen eines Blitzableiters oder Spannungsteilers können wie folgt aufgelistet werden.
Bei normaler Spannungsebene widerstehen diese Geräte leicht der Systemspannung als elektrischer Isolator und bieten keinen Leitungsweg für den Systemstrom.
Bei Auftreten einer Spannungsspitze im System bieten diese Geräte einen sehr niedrigwiderständigen Pfad für den Überschussladung der Spitze zur Erde.
Nach dem Ableiten der Spitzeladung zur Erde kehrt die Spannung auf ihr normales Niveau zurück. Dann gewinnt der Blitzableiter seine Isolationseigenschaften wieder und verhindert weitere Leitung des Stroms zur Erde.
Es gibt verschiedene Arten von Blitzableitern, die in Energieversorgungssystemen verwendet werden, wie Stabluftlücke, Hörnlücke, Mehrlücker, Ausstoßtyp LA, Ventiltyp LA.
Zusätzlich dazu wird heutzutage für Überspannungsschutz auch der lückenlose ZnO-Blitzableiter verwendet.
Erklärung: Respektiere das Original, gute Artikel sind es wert, geteilt zu werden. Sollte es eine Verletzung von Urheberrechten geben, bitte kontaktiere uns zur Löschung.
