Ülepinge elektrivõrkudes

Ülepinge on pinge, mis ületab elektrivõrgu elementide isolatsiooni kõrgeima tööpinge (Unom) amplituudi. Olenevalt kasutuskohast eristatakse faasi-, vahefaasi-, sisemähiseid ja kontaktidevahelist liigpinget. Viimased tekivad pinge rakendamisel lülitusseadmete (lülitite, lahklülitite) samade faaside avatud kontaktide vahel.

Eristatakse järgmisi ülepinge omadusi:

• maksimaalne väärtus Umax või kordsus K = Umax / Unom;

• kokkupuute kestus;

• kumer kuju;

• võrguelementide ulatuse laius.

Need omadused on statistilise hajutatuse all, kuna need sõltuvad paljudest teguritest.

Ülepingekaitsemeetmete otstarbekuse ja isolatsiooni valiku uurimisel tuleb arvestada elektrisüsteemi seadmete seisakutest ja avariiremondist, samuti seadmete rikkest tingitud kahjustuste statistilisi karakteristikuid (matemaatilist ootust ja kõrvalekallet). , toote tagasilükkamine ja tehnoloogilise protsessi häirimine elektritarbijate seas.

Peamised liigpinge liigid kõrgepingevõrkudes on näidatud joonisel 1.

Riis. 1. Peamised liigpinge liigid kõrgepingevõrkudes

Sisemine liigpinge, mis on põhjustatud elektriahela elementides salvestatud või generaatorite poolt talle antud elektromagnetilise energia kõikumisest. Sõltuvalt esinemistingimustest ja isolatsiooniga kokkupuute võimalikust kestusest eristatakse statsionaarset, kvaasistatsionaarset ja lülitusliigpinget.

Lülitusliigpinged — tekivad ahela või võrgu parameetrite äkiliste muutuste korral (liinide, trafode jms plaanilised ja avariilülitused), samuti maandusrikete tagajärjel ja faaside vahel. Elektrivõrgu elementide (trafode ja reaktorite liinijuhtmed või mähised) sisse- või väljalülitamisel (energia ülekande katkemine) tekivad võnketransiendid, mis võivad põhjustada olulisi liigpingeid. Kui koroona tekib, on kaotustel nende liigpingete esimesi piike summutav.

Elektriahelate mahtuvusvoolude katkemisega võivad kaasneda korduvad kaared kaitselülitis ning korduvad siirded ja liigpinged ning väikeste induktiivvoolude väljalülitumine trafode tühikäigul — kaare sunnitud katkemine kaitselülitis ja energia võnkuv üleminek. magnettrafo välja oma paralleelvõimsuste elektrivälja energias. Kaare maandusriketega isoleeritud neutraaliga võrgus täheldatakse ka mitmekordseid kaarelööke ja vastavate kaarelöökide tekkimist.

Peamiseks kvaasistatsionaarsete liigpingete tekkepõhjuseks on mahtuvuslik efekt, mida põhjustab näiteks generaatoritest toidetav ühe otsaga ülekandeliin.

Asümmeetrilised liinirežiimid, mis ilmnevad näiteks siis, kui üks faas on maandusega lühises, juhtme katkemine, kaitselüliti üks või kaks faasi, võivad põhjustada põhisageduse pinge edasise suurenemise või põhjustada ülepingeid mõnel kõrgemal harmoonilisel – sageduse mitmekordsel. EMF … generaatorist.

Süsteemi mis tahes element, millel on mittelineaarsed omadused, näiteks küllastunud magnetsüdamikuga trafo, võib olla ka kõrgemate või madalamate harmooniliste ja vastavate ferroresonantssete liigpingete allikaks. Kui on olemas mehaanilise energia allikas, mis muudab perioodiliselt ahela parameetrit (generaatori induktiivsust) ajas vastavalt elektriahela omasagedusele, võib tekkida parameetriline resonants.

Mõnel juhul tuleb mitme kommutatsiooni või muude ebasoodsate tegurite mõjul arvestada ka sisemiste liigpingete esinemise võimalusega suurenenud kordsusega.

Piirata lülitusliigpingeid võrkudes 330-750 kV, kus isolatsioonikulu osutub eriti oluliseks, võimas ventiili piirajad või reaktorid. Madalamate pingeklassidega võrkudes ei kasutata piirkuid sisemiste liigpingete piiramiseks ning piksepiirikute omadused valitakse nii, et need ei rakenduks sisemise liigpinge all.

Välgulingud viitavad välistele liigpingetele ja tekivad kokkupuutel väliste emfidega. Suurimad pikselöögid tekivad siis, kui liinile ja alajaamale toimub otsene pikselöögi. Elektromagnetilise induktsiooni tõttu tekitab lähedalasuv välgulöök indutseeritud liigpinge, mille tulemuseks on tavaliselt isolatsioonipinge edasine tõus. Alajaama või elektrimasinani jõudmine, levimine kaotuspunktist elektromagnetlained, võivad nende isolatsioonil põhjustada ohtlikke liigpingeid.

Võrgu usaldusväärse töö tagamiseks on vaja rakendada selle tõhus ja ökonoomne piksekaitse. Otsese pikselöögi eest kaitsmine toimub üle 110 kV õhuliinide juhtide kohal asuva kõrge vertikaalse piksevarda ja piksekaitsekaablite abil.

Liinilt tulevate liigpingete eest kaitsevad alajaamade klapi- ja torupiirikud, millel on täiustatud piksekaitse alajaamade lähenemisel kõikide pingeklasside liinidel.Pöörlevatele masinatele on vaja tagada eriti töökindel piksekaitse spetsiaalsete piirikute, kondensaatorite, reaktorite, kaablisisade ja täiustatud piksekaitse abil õhuliinile lähenemiseks.

Võrgu neutraalse osa maanduse kasutamine kaare summutusmähise abil, liinide automaatne taassulgemine ja lühendamine, isolatsiooni hoolikas vältimine, seiskamised ja maandus tõstavad oluliselt liinide töökindlust.

Tuleb märkida, et isolatsiooni dielektriline tugevus väheneb pingega kokkupuute kestuse pikenedes. Sellega seoses kujutavad sama amplituudiga sisemised ja välised liigpinged isolatsioonile erinevat ohtu. Seega ei saa isolatsiooni taset iseloomustada ühe vastupidavuspinge väärtusega.

Vajaliku isolatsioonitaseme valik, s.o. katsepingete valik, nn isolatsiooni koordineerimine, on võimatu ilma süsteemis esinevate liigpingete põhjaliku analüüsita.

Isolatsiooni koordineerimise probleem on üks peamisi probleeme. Selline olukord on tingitud asjaolust, et ühe või teise nimipinge kasutamise määrab lõppkokkuvõttes isolatsiooni maksumuse ja süsteemi juhtivate elementide maksumuse suhe.

Isolatsiooni koordineerimise probleem sisaldab põhiülesandena — süsteemi isolatsioonitasemete seadmist... Isolatsiooni koordineerimine peab põhinema rakendatavate liigpingete määratud amplituudidel ja lainekujudel.

Praegu toimub kuni 220 kV süsteemis isolatsiooni koordineerimine atmosfääri liigpingete korral ning üle 220 kV tuleb kooskõlastada sisemisi liigpingeid arvestades.

Isolatsiooni koordineerimise olemus atmosfääri liigpingetes on isolatsiooni impulsskarakteristikute koordineerimine (sobitamine) ventiilide omadustega, mis on peamine seade atmosfääri tõusu piiramiseks. Uuringu kohaselt võetakse vastu katsepinge standardlaine.

Sisemiste liigpingete koordineerimisel ei saa sisemiste liigpingete kujunemisvormide mitmekesisuse tõttu keskenduda üheainsa kaitseseadme kasutamisele. Vajaliku lühiduse peab tagama võrguskeem: šuntreaktorid, lülitite kasutamine ilma uuesti süütamiseta, spetsiaalsete sädemevahede kasutamine.

Sisemiste liigpingete puhul on isolatsioonikatse lainekujude normaliseerimine alles hiljuti läbi viidud. Materjali on juba palju kogunenud ja tõenäoliselt viiakse lähiajal läbi ka vastav testlainete normaliseerimine.