Προστασία από υπερτάση

Υπάρχει πάντα η δυνατότητα να υφίσταται ένα σύστημα ηλεκτρικής ενέργειας από μη φυσιολογικές υπερτάσεις. Αυτές οι μη φυσιολογικές υπερτάσεις μπορεί να προκληθούν λόγω διάφορων αιτίων, όπως ξαφνική διακοπή βαρέων φορτίων, χτύπημα κεραυνού, ταλαντώσεις κλεισίματος κλπ. Αυτές οι ισχυρές υπερτάσεις μπορεί να βλάψουν την απομόνωση διάφορων εξοπλισμών και απομονωτών του συστήματος. Παρ' όλα αυτά, όλες οι ισχυρές υπερτάσεις δεν είναι αρκετά ισχυρές για να βλάψουν την απομόνωση του συστήματος, αλλά παρ' όλα αυτά, πρέπει να αποφεύγονται για να εξασφαλιστεί η ομαλή λειτουργία του συστήματος ηλεκτρικής ενέργειας.
Όλοι αυτοί οι τύποι καταστροφικών και μη καταστροφικών μη φυσιολογικών υπερτάσεων εξαλείφονται από το σύστημα με τη βοήθεια προστασίας από υπερτάση.

Σημαντική Υπερτάση

Οι ισχυρές υπερτάσεις που εφαρμόζονται στο σύστημα ηλεκτρικής ενέργειας, είναι γενικά προσωρινής φύσης. Η προσωρινή τάση ή σημαντική υπερτάση ορίζεται ως ξαφνική αύξηση της τάσης σε υψηλό κορυφαίο επίπεδο σε πολύ μικρή διάρκεια.
Οι σημαντικές υπερτάσεις είναι προσωρινής φύσης, δηλαδή υπάρχουν για πολύ μικρή διάρκεια. Οι κύριες αιτίες αυτών των σημαντικών υπερτάσεων στο σύστημα ηλεκτρικής ενέργειας είναι οι χτύπηματα κεραυνού και οι ταλαντώσεις κλεισίματος του συστήματος. Ωστόσο, η υπερτάση στο σύστημα ηλεκτρικής ενέργειας μπορεί επίσης να προκληθεί από αποτυχία απομόνωσης, αρκούδες στο έδαφος και συντονία κλπ.

Οι σημαντικές υπερτάσεις που εμφανίζονται στο σύστημα ηλεκτρικής ενέργειας λόγω ταλαντώσεων κλεισίματος, αποτυχίας απομόνωσης, αρκούδες στο έδαφος και συντονίας δεν είναι πολύ μεγάλες σε μέγεθος. Αυτές οι υπερτάσεις σπάνια υπερβαίνουν το διπλάσιο επίπεδο της φυσιολογικής τάσης. Γενικά, η κατάλληλη απομόνωση των διαφόρων εξοπλισμών του συστήματος είναι επαρκής για να προστατεύσει από τις βλάβες που προκαλούνται από αυτές τις υπερτάσεις. Ωστόσο, οι υπερτάσεις που προκαλούνται από τον κεραυνό είναι πολύ υψηλές. Εάν δεν παρέχεται προστασία από υπερτάση στο σύστημα, υπάρχει μεγάλη πιθανότητα σοβαρής βλάβης. Συνεπώς, όλα τα συστήματα προστασίας από υπερτάση που χρησιμοποιούνται στο σύστημα ηλεκτρικής ενέργειας είναι κυρίως λόγω των σημαντικών υπερτάσεων από τον κεραυνό.

Ας συζητήσουμε τις διάφορες αιτίες των υπερτάσεων ένα προς ένα.

Ταλαντώσεις Κλεισίματος ή Ταλαντώσεις Κλεισίματος

Όταν μια γραμμή μεταφοράς χωρίς φορτίο ανοίγει ξαφνικά, η τάση στη γραμμή γίνεται διπλάσια της φυσιολογικής τάσης του συστήματος. Αυτή η τάση είναι προσωρινής φύσης. Όταν μια φορτωμένη γραμμή ανοίγει ξαφνικά ή διακόπτεται, η τάση στη γραμμή γίνεται αρκετά υψηλή, κυρίως λόγω της διακοπής του ρεύματος στο σύστημα, κυρίως κατά την λειτουργία ανοίγματος ενός αεριού ρευστού στοιχείου. Κατά την αποτυχία της απομόνωσης, ένας ζωντανός διάγωνας συνδέεται ξαφνικά με το έδαφος. Αυτό μπορεί επίσης να προκαλέσει ξαφνική υπερτάση στο σύστημα.

Εάν η κύματος ηλεκτροδυναμικής που παράγεται από τον αλτερνάτορα είναι διαστροφημένο, μπορεί να προκληθεί το πρόβλημα της συντονίας λόγω 5ου ή υψηλότερων αρμονικών. Στην πραγματικότητα, για συχνότητες 5ου ή υψηλότερων αρμονικών, μια κρίσιμη κατάσταση στο σύστημα έτσι ώστε η αντιδραστικότητα του συστήματος να γίνει ίση με την καταναστατική αντιδραστικότητα του συστήματος. Καθώς αυτές οι δύο αντιδραστικότητες αλληλουχρίζουν, το σύστημα γίνεται απολύτως αντιστατικό. Αυτό το φαινόμενο ονομάζεται συντονία και κατά τη συντονία η τάση του συστήματος μπορεί να αυξηθεί αρκετά.
Όμως, όλοι αυτοί οι προαναφερθέντες λόγοι δημιουργούν υπερτάσεις στο σύστημα που δεν είναι πολύ υψηλές σε μέγεθος.
Όμως, οι σημαντικές υπερτάσεις που εμφανίζονται στο σύστημα λόγω των χτυπημάτων κεραυνού είναι πολύ υψηλές σε πλάτος και εξαιρετικά καταστροφικές. Η επίδραση των χτυπημάτων κεραυνού πρέπει λοιπόν να αποφεύγεται για την προστασία από υπερτάσεις του συστήματος ηλεκτρικής ενέργειας.

Μέθοδοι Προστασίας Από Κεραυνό

Υπάρχουν κυρίως τρεις βασικές μέθοδοι που γενικά χρησιμοποιούνται για προστασία από κεραυνό. Αυτές είναι

1. Προστατευτικό δίκτυο εδάφους.

2. Επιφανειακός ηλεκτρωδικός καλωδιασμός.

3. Κατασκευή προστασίας από κεραυνό ή διαχωριστής τάσης.

Προστατευτικό Δίκτυο Εδάφους

Το προστατευτικό δίκτυο εδάφους χρησιμοποιείται συνήθως σε ηλεκτρικές υποστάσεις. Σε αυτή τη διάταξη, ένα δίκτυο από τελειωμένα σε γαλάζιο χάλυβα (GI) καλώδια εγκαθίσταται πάνω από την υποσταθμή. Τα καλώδια GI που χρησιμοποιούνται για το προστατευτικό δίκτυο εδάφους είναι κατάλληλα εδαφικά συνδεδεμένα μέσω διαφόρων δομών της υποσταθμής. Αυτό το δίκτυο εδαφικών καλωδίων GI πάνω από την ηλεκτρική υποσταθμή, παρέχει πολύ χαμηλή αντιστάση προς το έδαφος για τα χτυπήματα κεραυνού.

Αυτή η μέθοδος προστασίας από υψηλή τάση είναι πολύ απλή και οικονομική, αλλά η κύρια αδυναμία είναι ότι δεν μπορεί να προστατεύσει το σύστημα από το ταξιδιώτικο κύμα που μπορεί να φτάσει στην υποσταθμή μέσω διαφόρων διανομέων.

Επιφανειακός Ηλεκτρωδικός Καλωδιασμός

Αυτή η μέθοδος προστασίας από υπερτάσεις είναι παρόμοια με το προστατευτικό δίκτυο εδάφους. Η μόνη διαφορά είναι ότι το προστατευτικό δίκτυο εδάφους εγκαθίσταται πάνω από μια ηλεκτρική υποσταθμή, ενώ ο επιφανειακός ηλεκτρωδικός καλωδιασμός εγκαθίσταται πάνω από το δίκτυο ηλεκτρικής μεταφοράς. Ένα ή δύο στεφανωμένα καλώδια GI με κατάλληλη διατομή τοποθετούνται πάνω από τους διανομείς μεταφοράς. Αυτά τα καλώδια GI είναι κατάλληλα εδαφικά συνδεδεμένα σε κάθε πύργο μεταφοράς. Αυτοί οι επιφανειακοί ηλεκτρωδικοί καλωδιασμοί ή ηλεκτρωδικοί καλωδιασμοί εδάφους αποκλίνουν όλα τα χτυπήματα κεραυνού προς το έδαφος αντί να τους επιτρέπουν να χτυπήσουν άμεσα στους διανομείς μεταφοράς.

Κατασκευή Προστασίας Από Κεραυνό

Οι δύο προηγούμενα αναφερθείσες μεθόδοι, δηλαδή το προστατευτικό δίκτυο εδάφους και ο επιφανειακός ηλεκτ