Prepreka za prekomerno napetost

V električnih napajalskih sistemih je vedno možnost, da bodo vplivale neobičajno visoke napetosti. Te neobičajne visoke napetosti lahko nastanejo zaradi različnih razlogov, kot so npr. nenadni prekinitve velikih obremenitev, impulsi zaradi svetlobe, preklapljanje itd. Ti stresi zaradi previsoke napetosti lahko poškodujejo izolacijo različnega opreme in izolatorjev v sistemu. Čeprav niso vsi stresi zaradi previsoke napetosti dovolj močni, da bi poškodovali izolacijo sistema, morajo biti še vedno izognjeni, da se zagotovi gladko delovanje električnega napajalskega sistema.
Vse te destruktivne in ne destruktivne neobičajne visoke napetosti se odstranijo iz sistema z uporabo zaščite pred previsokim napetostjo.

Napetostni val

Stresi zaradi previsoke napetosti, ki so nanizani na napajalski sistem, so na splošno pričasni. Pričasna napetost ali napetostni val je definiran kot nenadno povečanje napetosti do visokega vrha v zelo kratkem času.
Napetostni valovi so pričasni, kar pomeni, da obstajajo le za zelo kratko obdobje. Glavni vzrok teh napetostnih valov v napajalskem sistemu so impulsi zaradi svetlobe in preklapljanje sistema. Vendar pa lahko previsoka napetost v napajalskem sistemu nastane tudi zaradi odpovedi izolacije, arkiranja na tla in resonanca itd.

Napetostni valovi, ki se pojavljajo v električnem napajalskem sistemu zaradi preklapljanja, odpovedi izolacije, arkiranja na tla in resonanc, niso zelo veliki. Te previsoke napetosti skorajda presegajo dvakrat normalno ravni napetosti. Na splošno je zadostna pravilna izolacija različne opreme v napajalskem sistemu, da se prepreči kakršna koli škoda zaradi teh previsokih napetosti. Vendar pa so previsoke napetosti v napajalskem sistemu zaradi svetlobe zelo visoke. Če zaščite pred previsokim napetostjo ni zagotovljena napajalskemu sistemu, je velika možnost, da bo došlo do hude škode. Zato se v napajalskem sistemu uporabljajo predvsem naprave za zaščito pred previsokimi napetostmi zaradi impulsov svetlobe.

Razpravljajmo o različnih vzrokih previsokih napetosti eno za drugim.

Preklapljalni impulz ali preklapljalni val

Ko je brezbremenska prenosna linija nenadno vklopitvena, postane napetost na liniji dvojna normalne napetosti sistema. Ta napetost je pričasna. Ko je naložena linija nenadno izklopitvena ali prekinjena, postane napetost na liniji dovolj visoka zaradi prekinitve toka v sistemu, predvsem med odpiranjem zračnega preklopnika, kar povzroči previsoko napetost v sistemu. Med odpovedjo izolacije je žive vodnik nenadno zazemljen. To lahko tudi povzroči nenadno previsoko napetost v sistemu.

Če je val EMF, ki ga ustvari alternator, deformiran, se lahko pojavi težava zaradi resonanc zaradi 5tega ali višjih harmonskih. V resnici za frekvence 5tega ali višjih harmonskih nastane kritična situacija v sistemu, tako da se induktivna reaktanca sistema postavi enaka kapacitivni reaktanci sistema. Ker se ti dve reaktanci izničita, postane sistem popolnoma uporn. Ta pojav se imenuje resonanca in pri resonanci se napetost sistema lahko značilno poveča.
Vendar pa vse zgornje omenjene razloge ustvarijo previsoke napetosti v sistemu, ki niso zelo visoke.
Vendar pa so napetostni valovi, ki se pojavljajo v sistemu zaradi impulsov svetlobe, zelo visoki in uničujoči. Učinek impulsov svetlobe je torej treba izogniti za zaščito pred previsokimi napetostmi v napajalskem sistemu.

Metode zaščite pred svetlobami

Običajno se uporablja tri glavne metode za zaščito pred svetlobami. To so

1. Zazemljujoča mreža.

2. Nastropna zazemljujoča žica.

3. Zaščitnik pred svetlobami ali delitelji valov.

Zazemljujoča mreža

Zazemljujoča mreža se običajno uporablja nad električnimi podnapajalniki. V tej postavitvi je mreža GI žice montirana nad podnapajalnikom. GI žice, ki se uporabljajo za zazemljujočo mrežo, so pravilno zazemljene skozi različne strukture podnapajalnika. Ta omrežje zazemljenih GI žic nad električnim podnapajalnikom, zagotavlja zelo nizko upornostni pot do tla za udare svetlobe.

Ta metoda zaščite pred visokimi napetostmi je zelo preprosta in ekonomična, vendar je glavni nedostatek, da ne more zaščititi sistema pred potujoci val, ki se lahko razširi do podnapajalnika preko različnih vodnikov.

Nastropna zazemljujoča žica

Ta metoda zaščite pred previsokimi napetostmi je podobna zazemljujoči mreži. Edina razlika je, da je zazemljujoča mreža nameščena nad električnim podnapajalnikom, medtem ko je nastropna zazemljujoča žica nameščena nad električnim prenosnim omrežjem. Ena ali dve strani GI žice ustreznega premera so nameščene nad prenosnimi vodniki. Te GI žice so pravilno zazemljene na vsaki prenosni stolpi. Te nastropne zazemljujoče žice ali zazemljujoče žice odvajajo vse udare svetlobe na tlo namesto, da bi jih dopustile neposredno na prenosne vodnike.

Zaščitnik pred svetlobami

Dva prej omenjena metodi, tj. zazemljujoča mreža in nastropna zazemljujoča žica, sta zelo primerna za zaščito električnega napajalskega sistema pred neposrednimi udari svetlobe, vendar ta metodi ne moreta zagotoviti nobene zaščite pred visokimi napetostmi, ki se lahko širijo skozi vodnike do opreme podnapajalnika.
Zaščitnik pred svetlobami je naprava, ki zagotavlja zelo nizko impedančno pot do tla za visoke napetosti, ki se širijo skozi vodnike.
Koncept zaščitnika pred svetlobami je zelo preprost. Ta naprava se obnaša kot nelinearna električna upornost. Upornost pada, ko napetost narašča, in obratno, po določeni ravni napetosti.

Funkcije zaščitnika pred svetlobami ali delitelja valov lahko navedemo kot sledi.

1. Pri normalni ravni napetosti te naprave lahkota prenašajo napetost sistema kot električni izolator in ne zagotavljajo prevodnega poteka za tok sistema.

2. Ob pojavu vala napetosti v sistemu te naprave zagotavljajo zelo nizko impedančno pot za prekomerno naboj vala do tla.

3. Po prevodu naboj vala na tlo se napetost vrne na normalno raven. Nato zaščitnik pred svetlobami ponovno pridobi svojo izolacijsko lastnost in prepreči nadaljnji prevod toka na tlo.

Obstaja več vrst zaščitnikov pred svetlobami, ki se uporabljajo v napajalskem sistemu, kot so zaščitnik s palčkovim razmikom, zaščitnik s rožastim razmikom, zaščitnik s številnimi razmiki, zaščitnik s protižogovim tipom, zaščitnik s klapanjem tipa LA.
Poleg tega se danes najbolj pogosto za zaščito pred previsokimi napetostmi uporablja tudi zaščitnik brez razmika iz ZnO.

Izjava: Spoštujte original, dobre članke so vredne delitve, če gre za kršitev avtorskih pravic, se obvestite za brisanje.