Viršįtampa elektros tinkluose

Viršįtampa – tai įtampa, viršijanti elektros tinklo elementų izoliacijos aukščiausios darbinės įtampos (Unom) amplitudę. Priklausomai nuo panaudojimo vietos, išskiriamos fazės, tarpfazės, vidinės apvijos ir tarpkontaktinė viršįtampa. Pastarieji atsiranda, kai įtampa yra įjungta tarp tų pačių perjungimo įrenginių (jungiklių, skyriklių) fazių atvirų kontaktų.

Išskiriamos šios viršįtampio charakteristikos:

• maksimali reikšmė Umax arba dauginys K = Umax / Unom;

• poveikio trukmė;

• lenkta forma;

• tinklo elementų apimties plotis.

Šios charakteristikos yra statistiškai išsklaidytos, nes jos priklauso nuo daugelio veiksnių.

Tiriant apsaugos nuo viršįtampių priemonių pagrįstumą ir izoliacijos pasirinkimą, būtina atsižvelgti į statistines žalos charakteristikas (matematinius lūkesčius ir nuokrypius) dėl elektros sistemos įrangos prastovų ir avarinio remonto, taip pat dėl ​​įrangos gedimo. , prekės atmetimas ir technologinio proceso sutrikimas tarp elektros vartotojų.

Pagrindiniai viršįtampių tipai aukštos įtampos tinkluose parodyti 1 pav.

Ryžiai. 1. Pagrindiniai viršįtampių tipai aukštos įtampos tinkluose

Vidinis viršįtampis, atsirandantis dėl elektromagnetinės energijos, sukauptos elektros grandinės elementuose arba tiekiamos į ją generatoriais, svyravimų. Atsižvelgiant į atsiradimo sąlygas ir galimą izoliacijos poveikio trukmę, išskiriami stacionarieji, kvazistacionarieji ir komutavimo viršįtampiai.

Perjungimo viršįtampiai – atsiranda staigių grandinės ar tinklo parametrų pasikeitimų (planinių ir avarinių linijų, transformatorių ir kt. perjungimų) metu, taip pat dėl ​​įžeminimo ir tarp fazių. Įjungus arba išjungus elektros tinklo elementus (linijinius laidus arba transformatorių ir reaktorių apvijas) (nutrūkus energijos perdavimui), atsiranda virpesių pereinamieji įvykiai, dėl kurių gali atsirasti didelių viršįtampių. Kai atsiranda korona, nuostoliai slopina pirmąsias šių viršįtampių smailes.

Elektros grandinių talpinių srovių nutraukimą gali lydėti pasikartojantis lankas grandinės pertraukiklyje ir pasikartojantys pereinamieji ir viršįtampiai bei mažų indukcinių srovių išjungimas esant transformatorių tuščiosios eigos greičiui – priverstinis lanko pertraukimas grandinės pertraukiklyje ir svyruojantis energijos perėjimas. magnetinio transformatoriaus lauko jo lygiagrečių galių elektrinio lauko energija. Su lankiniais įžeminimo gedimais tinkle su izoliuota neutrale taip pat stebimi daugybiniai lanko smūgiai ir atitinkamų lanko bangų atsiradimas.

Pagrindinė kvazistacionarių viršįtampių atsiradimo priežastis yra talpinis efektas, kurį sukelia, pavyzdžiui, vienpusė perdavimo linija, maitinama generatorių.

Asimetriniai linijos režimai, atsirandantys, pavyzdžiui, kai viena fazė yra trumpai sujungta su įžeminimu, laido nutrūkimas, viena ar dvi grandinės pertraukiklio fazės, gali paskatinti pagrindinio dažnio įtampą toliau padidėti arba sukelti viršįtampą kai kuriose aukštesnėse harmonikose – dažnio kartotiniuose. iš EMF … generatoriaus.

Bet kuris sistemos elementas, turintis netiesines charakteristikas, pavyzdžiui, transformatorius su prisotinta magnetine šerdimi, taip pat gali būti aukštesnių ar žemesnių harmonikų ir atitinkamų ferorezonansinių viršįtampių šaltinis. Jei yra mechaninės energijos šaltinis, kuris periodiškai keičia grandinės parametrą (generatoriaus induktyvumą) laikui bėgant su natūraliu elektros grandinės dažniu, gali atsirasti parametrinis rezonansas.

Kai kuriais atvejais taip pat būtina atsižvelgti į vidinių viršįtampių, atsirandančių su padidėjusiu daugialypumu, galimybę, kai nustatomi keli komutacijos ar kiti nepalankūs veiksniai.

Riboti perjungimo viršįtampius 330-750 kV tinkluose, kur izoliacijos kaina pasirodo ypač didelė, galinga vožtuvų ribotuvai arba reaktoriai. Tinkluose su žemesnėmis įtampos klasėmis vidiniams viršįtampiams riboti iškrovikliai nenaudojami, o žaibo iškroviklių charakteristikos parenkamos tokios, kad jie nesuveiktų esant vidiniams viršįtampiams.

Žaibo šuoliai reiškia išorinius viršįtampius ir atsiranda veikiant išoriniams emfs. Didžiausi žaibo šuoliai atsiranda, kai linijoje ir pastotėje įvyksta tiesioginis žaibo smūgis. Dėl elektromagnetinės indukcijos šalia esantis žaibo smūgis sukuria indukuotą viršįtampią, dėl kurio paprastai toliau didėja izoliacijos įtampa. Pasiekti pastotę ar elektros mašiną, plinta iš pralaimėjimo taško elektromagnetines bangas, gali sukelti pavojingų viršįtampių jų izoliacijoje.

Norint užtikrinti patikimą tinklo veikimą, būtina įdiegti efektyvią ir ekonomišką jo apsaugą nuo žaibo. Apsauga nuo tiesioginių žaibo smūgių vykdoma naudojant aukštai vertikalų žaibolaidį ir žaibosaugos kabelius virš 110 kV oro linijų laidininkų.

Apsaugą nuo viršįtampių, kylančių iš linijos, atlieka pastočių vožtuvų ir vamzdžių iškrovikliai su patobulinta žaibo apsauga visų įtampos klasių linijose.Būtina užtikrinti ypač patikimą besisukančių mašinų apsaugą nuo žaibo, naudojant specialius iškroviklius, kondensatorius, reaktorius, kabelių intarpus ir patobulintą žaibosaugą, skirtą privažiavimui prie oro linijos.

Nulinės tinklo dalies įžeminimas naudojant lanko slopinimo ritę, automatinis linijų perjungimas ir trumpinimas, rūpestinga izoliacijos, sustojimų ir įžeminimo prevencija, labai padidina linijų patikimumą.

Pažymėtina, kad ilgėjant įtampos veikimo trukmei, izoliacijos dielektrinis stipris mažėja. Šiuo atžvilgiu tos pačios amplitudės vidinis ir išorinis viršįtampis kelia skirtingą pavojų izoliacijai. Taigi izoliacijos lygis negali būti apibūdintas pagal vieną atsparumo įtampos vertę.

Reikiamo lygio izoliacijos parinkimas, t.y. bandomųjų įtampų parinkimas, vadinamasis izoliacijos koordinavimas, neįmanomas be nuodugnios sistemoje atsirandančių viršįtampių analizės.

Izoliacijos koordinavimo problema yra viena iš pagrindinių problemų. Tokia situacija susidarė dėl to, kad vienos ar kitos vardinės įtampos naudojimą galiausiai lemia izoliacijos kainos ir laidžių sistemos elementų kainos santykis.

Izoliacijos koordinavimo problema apima kaip pagrindinę užduotį – sistemos izoliacijos lygių nustatymą... Izoliacijos koordinavimas turi būti pagrįstas nurodytomis taikomų viršįtampių amplitudėmis ir bangų formomis.

Šiuo metu izoliacijos derinimas sistemoje iki 220 kV atliekamas esant atmosferiniams viršįtampiams, o virš 220 kV – atsižvelgiant į vidinius viršįtampius.

Izoliacijos koordinavimo esant atmosferos viršįtampiams esmė yra izoliacijos impulsinių charakteristikų derinimas (suderinimas) su vožtuvų, kaip pagrindinio atmosferos viršįtampių ribojimo įtaiso, charakteristikomis. Remiantis tyrimu, naudojama standartinė bandomosios įtampos banga.

Koordinuojant vidinius viršįtampius, dėl didesnės vidinių viršįtampių raidos formų įvairovės neįmanoma sutelkti dėmesio į vieno apsauginio įtaiso naudojimą. Reikiamą trumpumą turi suteikti tinklo schema: šuntiniai reaktoriai, jungiklių naudojimas be pakartotinio uždegimo, specialių kibirkštinių tarpų naudojimas.

Dėl vidinių viršįtampių izoliacijos bandymo bangų formų normalizavimas dar nebuvo atliktas iki šiol. Jau sukaupta daug medžiagos ir artimiausiu metu greičiausiai bus atliktas atitinkamas bandomųjų bangų normalizavimas.