Ochrona przed nadmiernym napięciem

Zawsze istnieje ryzyko wystąpienia nadmiernego napięcia w systemie elektroenergetycznym. Te nadmiarowe napięcia mogą być spowodowane różnymi przyczynami, takimi jak nagłe przerwanie dużego obciążenia, impulsy wywołane przez pioruny, impulsy powstające podczas przełączania itp. Te stresy napięciowe mogą uszkodzić izolację różnych urządzeń i izolatorów w systemie energetycznym. Choć nie wszystkie stresy napięciowe są wystarczająco silne, aby uszkodzić izolację systemu, to mimo to należy unikać tych nadmiarowych napięć, aby zapewnić płynne działanie systemu elektroenergetycznego.
Wszystkie te typy destrukcyjnych i niedestrukcyjnych nadmiarowych napięć eliminuje się z systemu za pomocą ochrony przed nadmiernym napięciem.

Nadmiarowe napięcie

Stresy napięciowe występujące w systemie elektroenergetycznym są zazwyczaj przejściowe. Przejściowe napięcie lub nadmiarowe napięcie definiuje się jako nagły wzrost napięcia do wysokiego szczytu w bardzo krótkim czasie.
Nadmiarowe napięcia są przejściowe, co oznacza, że istnieją tylko przez bardzo krótki czas. Głównymi przyczynami tych nadmiarowych napięć w systemie elektroenergetycznym są impulsy piorunowe i impulsy powstające podczas przełączania systemu. Nadmiarowe napięcia w systemie elektroenergetycznym mogą również wynikać z awarii izolacji, łuków uziemiających i rezonansu itp.

Nadmiarowe napięcia pojawiające się w systemie elektroenergetycznym z powodu przełączania, awarii izolacji, łuków uziemiających i rezonansu nie są duże. Te nadmiarowe napięcia rzadko przekraczają dwukrotność normalnego poziomu napięcia. Zwykle odpowiednia izolacja różnych urządzeń systemu elektroenergetycznego jest wystarczająca, aby zapobiec jakimkolwiek uszkodzeniom spowodowanym tymi nadmiarowymi napięciami. Jednak nadmiarowe napięcia występujące w systemie elektroenergetycznym z powodu piorunów są bardzo wysokie. Jeśli nie zostanie zapewniona ochrona przed nadmiernym napięciem dla systemu, istnieje duże ryzyko poważnych uszkodzeń. Dlatego wszystkie urządzenia ochrony przed nadmiernym napięciem używane w systemie elektroenergetycznym służą głównie do ochrony przed impulsami piorunowymi.

Przeanalizujmy różne przyczyny nadmiarowych napięć jedna po drugiej.

Impuls przełączania lub nadmiarowe napięcie

Gdy linia transmisyjna bez obciążenia jest nagle włączona, napięcie na linii staje się dwukrotnością normalnego napięcia systemu. To napięcie jest przejściowe. Gdy załadowana linia jest nagle wyłączona lub przerwana, napięcie na linii również staje się dostatecznie wysokie, szczególnie podczas operacji otwierania przekaźnika powietrznego, co powoduje nadmiarowe napięcia w systemie. W przypadku awarii izolacji, żywa przewód jest nagle uziemiony. Może to również spowodować nagłe nadmiarowe napięcie w systemie.

Jeśli fala EMF wyprodukowana przez alternator jest zniekształcona, może wystąpić problem rezonansu z powodu 5tego lub wyższych harmonik. W rzeczywistości dla częstotliwości 5tego lub wyższych harmonik, sytuacja krytyczna w systemie jest taka, że indukcyjna reaktancja systemu staje się równa pojemnościowej reaktancji systemu. Ponieważ te dwie reaktancje się znoszą, system staje się czysto oporny. Ten fenomen nazywa się rezonansem, a przy rezonansie napięcie systemu może znacznie wzrosnąć.
Ale wszystkie powyższe powody tworzą nadmiarowe napięcia w systemie, które nie są bardzo wysokie.
Jednak nadmiarowe napięcia pojawiające się w systemie z powodu impulsów piorunowych są bardzo wysokie i bardzo destrukcyjne. Efekt impulsu piorunowego musi być uniknięty dla ochrony przed nadmiernym napięciem systemu elektroenergetycznego.

Metody ochrony przed piorunami

Istnieją trzy główne metody ochrony przed piorunami. Są one:

1. Ekran uziemienia.

2. Nadprzewodnik uziemienia.

3. Odzyskiwacz piorunowy lub dzielniczka przeciwuderzeniowa.

Ekran uziemienia

Ekran uziemienia jest zwykle stosowany w elektrowniach. W tej konfiguracji sieć drutów GI jest montowana nad elektrownią. Druty GI używane do ekranu uziemienia są prawidłowo uziemione poprzez różne struktury elektrowni. Ta sieć uziemionych drutów GI nad elektrownią zapewnia bardzo mało oporny tor do ziemi dla uderzeń piorunów.

Ta metoda ochrony przed wysokim napięciem jest bardzo prosta i ekonomiczna, ale główną wadą jest to, że nie chroni ona systemu przed falą biegnącą, która może dotrzeć do elektrowni poprzez różne pasy.

Nadprzewodnik uziemienia

Ta metoda ochrony przed nadmiernym napięciem jest podobna do ekranu uziemienia. Jedyne różnice polegają na tym, że ekran uziemienia jest umieszczany nad elektrownią, natomiast nadprzewodnik uziemienia jest umieszczany nad siecią transmisyjną. Jedno lub dwa splecione druty GI o odpowiedniej przekroju są umieszczone nad przewodnikami transmisyjnymi. Te druty GI są prawidłowo uziemione na każdej wieży transmisyjnej. Te nadziemne przewody uziemienia odprowadzają wszystkie uderzenia piorunów do ziemi, zamiast pozwolić im bezpośrednio uderzyć w przewodniki transmisyjne.

Odzyskiwacz piorunowy

Dwa wcześniej omówione metody, czyli ekran uziemienia i nadprzewodnik uziemienia, są bardzo odpowiednie do ochrony systemu elektroenergetycznego przed skierowanymi uderzeniami piorunów, ale te metody nie zapewniają żadnej ochrony przed wysokim napięciem biegnącym, który może rozprzestrzeniać się przez linię do urządzeń elektrowni.
Odzyskiwacz piorunowy to urządzenie, które zapewnia bardzo mało oporny tor do ziemi dla wysokich napięć biegnących.
Koncepcja odzyskiwacza piorunowego jest bardzo prosta. To urządzenie zachowuje się jak nieliniowy opór elektryczny. Opór maleje, gdy napięcie rośnie, i odwrotnie, po pewnym poziomie napięcia.

Funkcje odzyskiwacza piorunowego lub dzielniczki przeciwuderzeniowej można wymienić poniżej.

1. W normalnym poziomie napięcia, te urządzenia łatwo wytrzymują napięcie systemu jako izolatory elektryczne i nie zapewniają przewodzącej ścieżki dla prądu systemu.

2. Po wystąpieniu impulsu napięciowego w systemie, te urządzenia zapewniają bardzo mało oporny tor dla nadmiarowego ładunku impulsu do ziemi.

3. Po przeprowadzeniu ładunku impulsu do ziemi, napięcie wraca do normalnego poziomu. Następnie odzyskiwacz piorunowy odzyskuje swoją właściwość izolacyjną i zapobiega dalszemu przepływowi prądu do ziemi.

Istnieje wiele typów odzyskiwaczy piorunowych używanych w systemach elektroenergetycznych, takich jak odzyskiwacz z przerwą, odzyskiwacz z rogami, wieloprzegrodowy odzyskiwacz, odzyskiwacz typu wypychający, odzyskiwacz typu zaworowy.
Ponadto najczęściej używanym odzyskiwaczem piorunowym dla ochrony przed nadmiernym napięciem obecnie jest odzyskiwacz piorunowy bez przerwy z ZnO.

Oświadczenie: Szanuj oryginał, dobre artykuły warto udostępniać, w przypadku naruszenia praw autorskich proszę o kontakt w celu usunięcia.