Υπέρταση σε ηλεκτρικά δίκτυα

Υπέρταση είναι μια τάση που υπερβαίνει το πλάτος της υψηλότερης τάσης λειτουργίας (Unom) στη μόνωση των στοιχείων του ηλεκτρικού δικτύου. Ανάλογα με τον τόπο εφαρμογής, διακρίνονται η φάση, η διαφασική, οι εσωτερικές περιελίξεις και η υπέρταση ενδοεπαφής. Τα τελευταία συμβαίνουν όταν εφαρμόζεται τάση μεταξύ ανοιχτών επαφών των ίδιων φάσεων των συσκευών μεταγωγής (διακόπτες, αποζεύκτες).

Διακρίνονται τα ακόλουθα χαρακτηριστικά υπέρτασης:

• μέγιστη τιμή Umax ή πολλαπλότητα K = Umax / Unom;

• διάρκεια έκθεσης·

• καμπύλο σχήμα?

• το πλάτος του εύρους των στοιχείων του δικτύου.

Αυτά τα χαρακτηριστικά υπόκεινται σε στατιστική διασπορά επειδή εξαρτώνται από πολλούς παράγοντες.

Κατά τη μελέτη της σκοπιμότητας των μέτρων προστασίας από υπερτάσεις και της επιλογής μόνωσης, είναι απαραίτητο να ληφθούν υπόψη τα στατιστικά χαρακτηριστικά της ζημιάς (μαθηματική προσδοκία και απόκλιση) λόγω διακοπής λειτουργίας και έκτακτης ανάγκης επισκευών εξοπλισμού συστημάτων ηλεκτρικής ενέργειας, καθώς και λόγω αστοχίας εξοπλισμού , απόρριψη του προϊόντος και διακοπή της τεχνολογικής διαδικασίας μεταξύ των καταναλωτών ηλεκτρικής ενέργειας.

Οι κύριοι τύποι υπέρτασης σε δίκτυα υψηλής τάσης φαίνονται στο σχήμα 1.

Ρύζι. 1. Οι κύριοι τύποι υπέρτασης σε δίκτυα υψηλής τάσης

Εσωτερική υπέρταση που προκαλείται από διακυμάνσεις της ηλεκτρομαγνητικής ενέργειας που αποθηκεύεται στα στοιχεία του ηλεκτρικού κυκλώματος ή που παρέχεται σε αυτό από γεννήτριες. Ανάλογα με τις συνθήκες εμφάνισης και την πιθανή διάρκεια έκθεσης στη μόνωση, διακρίνονται οι στατικές, οιονεί σταθερές και οι υπερτάσεις μεταγωγής.

Υπερτάσεις μεταγωγής — συμβαίνουν κατά τη διάρκεια ξαφνικών αλλαγών στις παραμέτρους του κυκλώματος ή του δικτύου (προγραμματισμένη και έκτακτη μεταγωγή γραμμών, μετασχηματιστών κ.λπ.), καθώς και ως αποτέλεσμα σφαλμάτων γείωσης και μεταξύ των φάσεων. Όταν τα στοιχεία του ηλεκτρικού δικτύου (αγωγοί γραμμής ή περιελίξεις μετασχηματιστών και αντιδραστήρων) ενεργοποιούνται ή απενεργοποιούνται (διακοπή μετάδοσης ενέργειας), συμβαίνουν ταλαντευτικά μεταβατικά, τα οποία μπορεί να οδηγήσουν σε σημαντικές υπερτάσεις. Όταν εμφανίζεται κορώνα, οι απώλειες έχουν αποσβεστική επίδραση στις πρώτες κορυφές αυτών των υπερτάσεων.

Η διακοπή των χωρητικών ρευμάτων των ηλεκτρικών κυκλωμάτων μπορεί να συνοδεύεται από επαναλαμβανόμενο τόξο στον διακόπτη κυκλώματος και επαναλαμβανόμενες μεταβατικές αλλαγές και υπερτάσεις και απενεργοποίηση μικρών επαγωγικών ρευμάτων στην ταχύτητα ρελαντί των μετασχηματιστών — αναγκαστική διακοπή του τόξου στον διακόπτη κυκλώματος και ταλαντωτική μετάβαση της ενέργειας του μαγνητικού πεδίου μετασχηματιστή στην ενέργεια του ηλεκτρικού πεδίου των παράλληλων δυνάμεών του. Με ρήγματα γης με τόξο σε ένα δίκτυο με απομονωμένο ουδέτερο Παρατηρούνται επίσης πολλαπλά χτυπήματα τόξου και η εμφάνιση αντίστοιχων κυμάτων τόξου.

Ο κύριος λόγος για την εμφάνιση οιονεί στατικών υπερτάσεων είναι η χωρητική επίδραση που προκαλείται, για παράδειγμα, από μια γραμμή μεταφοράς ενός άκρου που τροφοδοτείται από γεννήτριες.

Οι ασύμμετρες λειτουργίες γραμμής που συμβαίνουν, για παράδειγμα, όταν μια φάση βραχυκυκλώνεται στη γείωση, μια διακοπή καλωδίου, μία ή δύο φάσεις του διακόπτη κυκλώματος, μπορεί να προκαλέσει περαιτέρω αύξηση της τάσης βασικής συχνότητας ή να προκαλέσει υπερτάσεις σε ορισμένες υψηλότερες αρμονικές — πολλαπλάσιο της συχνότητας της γεννήτριας EMF….

Οποιοδήποτε στοιχείο του συστήματος με μη γραμμικά χαρακτηριστικά, για παράδειγμα ένας μετασχηματιστής με κορεσμένο μαγνητικό πυρήνα, μπορεί επίσης να είναι πηγή υψηλότερων ή χαμηλότερων αρμονικών και αντίστοιχων σιδηροσυντονιστικών υπερτάσεων. Εάν υπάρχει μια πηγή μηχανικής ενέργειας που αλλάζει περιοδικά την παράμετρο του κυκλώματος (επαγωγή γεννήτριας) χρονικά με τη φυσική συχνότητα του ηλεκτρικού κυκλώματος, μπορεί να προκύψει παραμετρικός συντονισμός.

Σε ορισμένες περιπτώσεις, είναι επίσης απαραίτητο να ληφθεί υπόψη η πιθανότητα εμφάνισης εσωτερικών υπερτάσεων με αυξημένη πολλαπλότητα όταν επιβάλλονται πολλές μεταγωγές ή άλλοι δυσμενείς παράγοντες.

Για τον περιορισμό των υπερτάσεων μεταγωγής σε δίκτυα 330-750 kV, όπου το κόστος της μόνωσης αποδεικνύεται ιδιαίτερα σημαντικό, ισχυρό περιοριστές βαλβίδων ή αντιδραστήρες. Σε δίκτυα με χαμηλότερες κατηγορίες τάσης, οι απαγωγείς δεν χρησιμοποιούνται για τον περιορισμό των εσωτερικών υπερτάσεων και τα χαρακτηριστικά των αλεξικέραυνων επιλέγονται έτσι ώστε να μην σκοντάφτουν κάτω από εσωτερικές υπερτάσεις.

Οι αστραπιαίες υπερτάσεις αναφέρονται σε εξωτερικές υπερτάσεις και συμβαίνουν όταν εκτίθενται σε εξωτερικές υπερτάσεις. Οι μεγαλύτερες υπερτάσεις κεραυνού συμβαίνουν όταν συμβεί απευθείας κεραυνός στη γραμμή και στον υποσταθμό. Λόγω της ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής, ένας κοντινός κεραυνός δημιουργεί ένα επαγόμενο κύμα, το οποίο συνήθως οδηγεί σε περαιτέρω αύξηση της τάσης μόνωσης. Φτάνοντας σε υποσταθμό ή ηλεκτρική μηχανή, που εξαπλώνεται από το σημείο της ήττας Ηλεκτρομαγνητικά κύματα, μπορεί να προκαλέσει επικίνδυνες υπερτάσεις στη μόνωση τους.

Για να εξασφαλιστεί η αξιόπιστη λειτουργία του δικτύου, είναι απαραίτητο να εφαρμοστεί η αποτελεσματική και οικονομική αντικεραυνική προστασία του. Η προστασία από άμεσες κεραυνούς πραγματοποιείται με τη βοήθεια ενός ψηλού κατακόρυφου αλεξικέραυνου και καλωδίων αντικεραυνικής προστασίας πάνω από τους αγωγούς των εναέριων γραμμών άνω των 110 kV.

Η προστασία από υπερτάσεις που προέρχονται από τη γραμμή πραγματοποιείται με απαγωγείς βαλβίδων και σωλήνων υποσταθμών με βελτιωμένη αντικεραυνική προστασία σε προσεγγίσεις σε υποσταθμούς σε γραμμές όλων των κατηγοριών τάσης.Είναι απαραίτητο να παρέχεται ιδιαίτερα αξιόπιστη αντικεραυνική προστασία των περιστρεφόμενων μηχανών με τη βοήθεια ειδικών απαγωγέων, πυκνωτών, αντιδραστήρων, ενθέτων καλωδίων και βελτιωμένης αντικεραυνικής προστασίας για την προσέγγιση εναέριας γραμμής.

Η χρήση γείωσης του ουδέτερου τμήματος του δικτύου μέσω πηνίου καταστολής τόξου, αυτόματο επανακλείσιμο και βράχυνση των γραμμών, προσεκτική αποτροπή μόνωσης, στάσεις και γείωση αυξάνουν σημαντικά την αξιοπιστία των γραμμών.

Πρέπει να σημειωθεί ότι η διηλεκτρική αντοχή της μόνωσης μειώνεται με την αύξηση της διάρκειας έκθεσης στην τάση. Από αυτή την άποψη, εσωτερικές και εξωτερικές υπερτάσεις του ίδιου πλάτους παρουσιάζουν διαφορετικό κίνδυνο για τη μόνωση. Έτσι, το επίπεδο μόνωσης δεν μπορεί να χαρακτηριστεί από μία μόνο τιμή τάσης αντοχής.

Επιλογή του απαιτούμενου επιπέδου μόνωσης, π.χ. Η επιλογή των τάσεων δοκιμής, ο λεγόμενος συντονισμός μόνωσης, είναι αδύνατη χωρίς διεξοδική ανάλυση των υπερτάσεων που εμφανίζονται στο σύστημα.

Το πρόβλημα του συντονισμού της μόνωσης είναι ένα από τα κύρια προβλήματα. Αυτή η κατάσταση οφείλεται στο γεγονός ότι η χρήση της μιας ή της άλλης ονομαστικής τάσης καθορίζεται τελικά από την αναλογία μεταξύ του κόστους μόνωσης και του κόστους των αγώγιμων στοιχείων στο σύστημα.

Το πρόβλημα συντονισμού απομόνωσης περιλαμβάνει ως βασική εργασία — τον καθορισμό των επιπέδων απομόνωσης του συστήματος… Ο συντονισμός απομόνωσης πρέπει να βασίζεται στα καθορισμένα πλάτη και κυματομορφές των εφαρμοζόμενων υπερτάσεων.

Επί του παρόντος, ο συντονισμός μόνωσης στο σύστημα έως 220 kV γίνεται για ατμοσφαιρικές υπερτάσεις και ο συντονισμός άνω των 220 kV πρέπει να γίνεται λαμβάνοντας υπόψη τις εσωτερικές υπερτάσεις.

Η ουσία του συντονισμού μόνωσης σε ατμοσφαιρικές υπερτάσεις είναι ο συντονισμός (ταίριασμα) των χαρακτηριστικών παλμών της μόνωσης με τα χαρακτηριστικά των βαλβίδων, ως η κύρια συσκευή για τον περιορισμό των ατμοσφαιρικών υπερτάσεων. Σύμφωνα με τη μελέτη, υιοθετείται το τυπικό κύμα της τάσης δοκιμής.

Κατά τον συντονισμό των εσωτερικών υπερτάσεων, λόγω της μεγαλύτερης ποικιλίας μορφών ανάπτυξης εσωτερικών υπερτάσεων, είναι αδύνατο να επικεντρωθούμε στη χρήση μιας μοναδικής προστατευτικής διάταξης. Η απαραίτητη συντομία πρέπει να παρέχεται από το σχήμα του δικτύου: αντιδραστήρες διακλάδωσης, χρήση διακοπτών χωρίς ανάφλεξη, χρήση ειδικών διακένων σπινθήρα.

Για τις εσωτερικές υπερτάσεις, η ομαλοποίηση των κυματομορφών δοκιμής μόνωσης δεν έχει ακόμη πραγματοποιηθεί μέχρι πρόσφατα. Έχει ήδη συσσωρευτεί πολύ υλικό και είναι πιθανό να πραγματοποιηθεί αντίστοιχη ομαλοποίηση των κυμάτων δοκιμής στο εγγύς μέλλον.