Överspänningsskydd

Det finns alltid en risk att ett elektriskt kraftsystem drabbas av ovanliga överspänningar. Dessa ovanliga överspänningar kan orsakas av olika anledningar, såsom plötslig avbrott av tunga belastningar, blixtnedslag, växlingsimpulser osv. Dessa överspänningsbelastningar kan skada isoleringen av olika utrustningar och isolatorer i kraftsystemet. Även om inte alla överspänningsbelastningar är tillräckligt starka för att skada systemets isolering, bör de ändå undvikas för att säkerställa smidig drift av det elektriska kraftsystemet.
Alla dessa typer av destruktiva och icke-destruktiva ovanliga överspänningar elimineras från systemet med hjälp av överspänningsskydd.

Spänningsflod

De överspänningsbelastningar som påförs kraftsystemet, är vanligtvis flyktiga i sin natur. Flyktig spänning eller spänningsflod definieras som en plötslig ökning av spänningen till en hög topp inom en mycket kort tidsperiod.
Spänningsfloderna är flyktiga i sin natur, vilket betyder att de existerar under en mycket kort tidsperiod. De huvudsakliga orsakerna till dessa spänningsfloder i kraftsystemet är blixtnedslag och växlingsimpulser i systemet. Men överspänning i kraftsystemet kan också orsakas av isoleringsfel, båggnisslan och resonans osv.

Spänningsfloderna dyker upp i det elektriska kraftsystemet på grund av växlingsflod, isoleringsfel, båggnissla och resonans är inte särskilt stora i magnitud. Dessa överspänningar når knappast två gånger den normala spänningsnivån. Generellt räcker det med korrekt isolering av de olika enheterna i kraftsystemet för att förhindra eventuella skador på grund av dessa överspänningar. Men överspänningar som uppstår i kraftsystemet på grund av blixtnedslag är mycket höga. Om överspänningsskydd inte ges till kraftsystemet, finns det en stor risk för allvarliga skador. Därför används de flesta överspänningsskyddsutrustningar i kraftsystem främst på grund av blixtnedslagsfloder.

Låt oss diskutera olika orsaker till överspänningar en efter en.

Växlingsimpuls eller växlingsflod

När en ledningslinje utan last plötsligt kopplas in, blir spänningen på linjen dubbelt så hög som den normala systemspänningen. Denna spänning är flyktig i sin natur. När en belastad linje plötsligt kopplas ur eller avbryts, blir spänningen över linjen också tillräckligt hög. Strömavkortning i systemet, framförallt under öppningsoperation av luftbaserade krets Brytare, orsakar överspänning i systemet. Vid isoleringsfel jordas en liveledare plötsligt. Detta kan också orsaka plötslig överspänning i systemet.

Om emf-vågen producerad av alternator är distad, kan problemet med resonans uppstå på grund av 5:e eller högre harmoniska. Faktiskt för frekvenser av 5:e eller högre harmoniska, uppstår en kritisk situation i systemet, så att induktiv reaktans i systemet blir precis lika stor som kapacitiv reaktans i systemet. Eftersom dessa båda reaktanser tar ut varandra blir systemet rent resistivt. Detta fenomen kallas resonans och vid resonans kan systemets spänning öka tillräckligt mycket.
Men alla dessa ovan nämnda orsaker skapar överspänningar i systemet som inte är särskilt höga i magnitud.
Men spänningsfloder som uppträder i systemet på grund av blixtnedslag är mycket höga i amplitud och mycket destruktiva. Effekten av blixtnedslag måste därför undvikas för överspänningsskydd av kraftsystem.

Metoder för skydd mot blixtnedslag

Det finns huvudsakligen tre huvudmetoder som vanligtvis används för skydd mot blixtnedslag. De är

1. Jordningsnät.

2. Överhängande jordledning.

3. Blixtnedslagsavledare eller floddelare.

Jordningsnät

Jordningsnät används generellt över elunderstationer. I detta arrangemang monteras ett nät av GI-tråd över understationen. De GI-trådar som används för jordningsnätet är korrekt jordade genom olika understationsstrukturer. Detta nät av jordade GI-trådar över elunderstationen ger ett mycket låg impedansväg till marken för blixtnedslag.

Denna metod för högspänningskydd är mycket enkel och ekonomisk, men den viktigaste nackdelen är att den inte kan skydda systemet från resande vågor som kan nå understationen via olika försörjningslinjer.

Överhängande jordledning

Denna metod för överspänningsskydd liknar jordningsnät. Det enda skillnaden är att ett jordningsnät placeras över en elunderstation, medan en överhängande jordledning placeras över ett eltransmissionsnät. En eller två strängda GI-trådar av lämplig tvärsnitt placeras över transmissionsledarna. Dessa GI-trådar är korrekt jordade vid varje transmissionstorn. Dessa överhängande jordledningar eller jordtrådar ledar alla blixtnedslag till marken istället för att tillåta dem att träffa direkt på transmissionsledarna.

Blixtnedslagsavledare

De tidigare diskuterade två metoderna, dvs. jordningsnät och överhängande jordledning, är mycket lämpliga för att skydda ett elektriskt kraftsystem från riktade blixtnedslag, men dessa metoder kan inte ge något skydd mot högspänningsresande vågor som kan propagera genom linjen till understationens utrustning.
Blixtnedslagsavledaren är en enhet som ger en mycket låg impedansväg till marken för högspänningsresande vågor.
Konceptet med en blixtnedslagsavledare är mycket enkelt. Den här enheten beter sig som en icke-linjär elektrisk resistans. Resistansen minskar när spänningen ökar och vice versa, efter en viss spänningsnivå.

Funktionerna hos en blixtnedslagsavledare eller floddelare kan listas nedan.

1. Under normal spänningsnivå, klarar dessa enheter lätta systemets spänning som elektrisk isolator och ger ingen ledningsväg för systemströmmen.

2. Vid uppdyrkning av spänningsflod i systemet, ger dessa enheter en mycket låg impedansväg för den extra laddningen av floden till marken.

3. Efter att ha ledat flodens laddning till marken, återgår spänningen till sitt normala nivå. Då regenererar blixtnedslagsavledaren sitt isoleringsmaterial korrekt och förhindrar ytterligare ledning av ström, till marken.

Det finns olika typer av blixtnedslagsavledare som används i kraftsystem, såsom stavgapavledare, horn-gapavledare, multigapavledare, utpressningstyp LA, ventiltyp LA.
Utöver dessa är den mest vanligt använda blixtnedslagsavledaren för överspänningsskydd nu för tiden gaplös ZnO-blixtnedslagsavledare också används.

Uttalande: Respektera det ursprungliga, bra artiklar är värda att dela, om det finns upphovsrättsskydd kontakta för att ta bort.