Защита от перенапряжений

 

Всегда есть вероятность того, что электрическая система может пострадать от ненормальных режимов, а именно от перенапряжений, в связи с чем нужно выполнять требования к релейной защите. Этот ненормальный режим может быть вызван различными факторами, такими как: внезапное отключение тяжелой нагрузки от системы, импульсом от разряда молнии, переходными процессами от коммутации оборудования. Эти перенапряжения могут привести к повреждению изоляции различных устройств и изоляторов энергосистемы. Несмотря на то, что все изоляторы энергосистемы рассчитаны на такие перенапряжения и само перенапряжение не может привести к выходу из стоя изоляторов в энергосистеме, но все же эти перенапряжения нужно избегать для обеспечения качественного электроснабжения потребителей.

Все типы перенапряжений устраняются с помощью защиты от перенапряжений.

Импульсное перенапряжение

Перенапряжения наводящиеся в энергосистеме в основном имеют временный характер. Временное перенапряжение или импульсное перенапряжение определяется как внезапное изменение напряжения к величине превышающей нормальную за очень короткий промежуток времени. Импульсное перенапряжение является временным по своей природе, это означает что оно происходит за очень короткий срок и сразу исчезает. Основная причина этих импульсных перенапряжений в энергосистеме являются импульсы от молнии и импульсы от коммутации оборудования в системе. Но перенапряжения могут быть вызваны повреждением изоляции, замыканием на землю в системах с изолированной нейтралью, резонансом и т.д.

Импульсные перенапряжения происходящие в электрической системе в связи с коммутацией оборудования, повреждения изоляции, замыкания ни землю с изолированной нейтралью, или резонансом не очень большие по абсолютному значению. Эти перенапряжения едва достигают двойного значения от нормального напряжения в системе. Обычно, правильная изоляция всего оборудования энергосистемы достаточная мера для предотвращения аварий в связи с этими перенапряжениями. Но перенапряжения происходящие в следствии удара молнии являются очень большими. Если защита от перенапряжений не предусмотрена в энергосистеме существует большая вероятность серьезного повреждения. Следовательно, все защиты от перенапряжений использующиеся в энергосистемах должны защищать от перенапряжения в следствии скачков напряжения из-за молнии.

Давайте рассмотрим  различные причины возникновения перенапряжения.

Импульс - следствие перенапряжения от коммутации или коммутационное перенапряжение

Если не нагруженная линия включается внезапно, напряжение на линии в момент времени становится до двух раз выше от нормального. Это напряжение называется переходным. Когда нагруженная линия внезапно отключилась или оборвалась напряжение в линии так же становится достаточно высоким. Во время пробоя изоляции проводник внезапно заземляется. Это так же может быть причиной повышения напряжения в системе. Если ЭДС волна произведённая генератором искажена, проблема резонанса может произойти из-за 5-й или более высоких гармоник. На самом деле для частот 5ой  или более высоких гармоник возникает критическая ситуация в системе, происходит то, что индуктивное сопротивление системы становится равно емкостному сопротивлению системы. Поскольку эти сопротивления компенсируют друг друга, система становится чисто резистивной. Это явление называется резонанс и при резонансе напряжение в системе может быть увеличено.

Но все вышеупомянутые причины создают перенапряжения в системе, которые не очень высокие по величине.

Но перенапряжения происходящие в системе вызваны молнией очень высоки по амплитуде и могут быть очень разрушительны. Защита от перенапряжений должна предотвращать разрушающий эффект молнии. В данном случае, необходим расчет падения напряжения для удовлетворения условия прохода тока по минимальному сопротивлению линии. Ведь чем меньше сопротивление, тем больше шанс, что разряд уйдет именно в землю по защищающему устройству, к примеру молниезащите, а не через оборудование.

Методы защиты от импульсных перенапряжений

Существуют три основных метода для защиты от грзовых пренапряжений или молнии.  Это

 

  • Экранное заземление.
  • Заземляющий трос.
  • Разрядник или ограничители напряжения.

 

Экранное заземление

экранное заземлениеЭкранное заземление обычно используется на электрических подстанциях. Это конструкция из сетки заземленых проводов смонтированных по всей подстанции. Заземляющие провода, которые используются для экранного заземления, должны быть правильно через специальные заземляющие устройства расположенные на подстанции. Эти заземляющие провода обеспечивают путь прохождения тока молнии с очень малым сопротивлением в землю.

Этот метод заземления от перенапряжения очень простой и экономичный но главным недостатком его является то, что эта систем не защищает оборудование подстанции от блуждающей волны перенапряжения которая приходит к подстанции через подводящиеся фидеры.

 

Заземляющий трос

Этот метод защиты от перенапряжений схож с экранным заземлением. С одним только различием, а именно: экранное заземление размещено над подстанцией, в то время как заземляющий трос рассположен над линиями электропередач. Заземляющий трос правильно заземлен на землю через опору электропередач. Этот заземляющий трос берет на себя все удары молнии и отводит в землю вместо того, чтобы молния била прямо в фазный провод.

Разрядник

Описанные с начала два метода, а именно заземляющий трос и экранное заземление подходят для защиты электрической системы от прямых поподаний молнии но они не защищают систему от блуждающей волны перенапряжения которая может распространятся через линию к оборудованию на подстанции. Рязрядник это устройство, которое обеспечивает очень низкое полное сопротивление на землю для блуждающей волны перенапряжения.

Конструкция разрядника очень простая. Это устройство ведет себя как нелинейное электрическое сопротивление. Сопротивление уменьшается по мере увеличения напряжения и наоборот увеличивается, после точно определенного уровня напряжения.

Функции разрядника или ограничителя перенапряжения описаны ниже:

  1. При нормальном уровне напряжения, эти устройства легко выдерживают напряжение системы и работают в качестве электрического изолятора и не обеспечивает проводящий путь к земле.
  2. При наступлении скачков напряжения в системе, эти устройства обеспечивают очень низкий путь сопротивления для избыточного заряда от перенапряжений на землю.
  3. После проведения разрядником перенапряжения, на землю, напряжение восстанавливается. Тогда разрядник восстанавливает свою изоляцию и не допускает дальнейшее проведение тока на землю.

 

EXMO affiliate program
 

Если статья вам понравилась, вы можете отблагодарить автора нажав на кнопку социальной сети