Ylijännite sähköverkoissa

Ylijännite on jännite, joka ylittää sähköverkon elementtien eristyksen korkeimman käyttöjännitteen (Unom) amplitudin. Sovelluspaikasta riippuen erotetaan vaiheet, välivaiheet, sisäiset käämit ja koskettimien välinen ylijännite. Jälkimmäiset tapahtuvat, kun kytkinlaitteiden (kytkimet, erottimet) samojen vaiheiden avoimien koskettimien väliin syötetään jännite.

Seuraavat ylijänniteominaisuudet erotetaan toisistaan:

• maksimiarvo Umax tai monikertaisuus K = Umax / Unom;

• altistuksen kesto;

• kaareva muoto;

• verkkoelementtien laajuuden leveys.

Nämä ominaisuudet vaihtelevat tilastollisesti, koska ne riippuvat monista tekijöistä.

Ylijännitesuojatoimenpiteiden toteutettavuutta ja eristyksen valintaa tutkittaessa on otettava huomioon sähköjärjestelmän laitteiden seisokkien ja hätäkorjausten sekä laitevian aiheuttamien vaurioiden tilastolliset ominaisuudet (matemaattinen odotus ja poikkeama). , tuotteen hylkääminen ja teknologisen prosessin häiriintyminen sähkön kuluttajien keskuudessa.

Suurjänniteverkkojen pääasialliset ylijännitetyypit on esitetty kuvassa 1.

Riisi. 1. Pääasialliset ylijännitetyypit suurjänniteverkoissa

Sisäinen ylijännite, joka johtuu sähköpiirin elementteihin varastoidun tai generaattoreiden siihen syöttämän sähkömagneettisen energian vaihteluista. Esiintymisolosuhteista ja eristykselle altistumisen mahdollisesta kestosta riippuen erotetaan kiinteät, kvasistionaariset ja kytkentäylijännitteet.

Kytkentäylijännitteet — syntyvät äkillisissä piiri- tai verkkoparametrimuutoksissa (linjojen, muuntajien jne. suunnitelluissa ja hätäkytkimissä) sekä maasulkujen ja vaiheiden välillä. Kun sähköverkon elementit (muuntajien ja reaktorien johtojohtimet tai käämit) kytketään päälle tai pois (energiansiirron keskeytyminen), syntyy värähteleviä transientteja, jotka voivat johtaa merkittäviin ylijännitteisiin. Koronan esiintyessä häviöt vaimentavat näiden ylijännitteiden ensimmäisiä huippuja.

Sähköpiirien kapasitiivisten virtojen katkaisuun voi liittyä toistuvaa valokaaren muodostumista katkaisijassa ja toistuvia transientteja ja ylijännitteitä sekä pienten induktiivisten virtojen laukeamista muuntajien joutokäyntinopeudella - katkaisijan katkaisijan pakotettu katkos ja energian värähtelevä siirtymä magneettisen muuntajan kentän rinnakkaisten tehojensa sähkökenttäenergiassa. Kaarevilla maasuluilla verkossa, jossa on eristetty neutraali havaitaan myös useita valokaaren iskuja ja vastaavia kaarepiikkien esiintymistä.

Suurin syy kvasistationaaristen ylijännitteiden esiintymiseen on esimerkiksi generaattoreiden syöttämän yksipäisen siirtojohdon aiheuttama kapasitiivinen vaikutus.

Epäsymmetriset linjamoodit, joita esiintyy esimerkiksi kun yksi vaihe on oikosulussa maahan, johdinkatkos, katkaisijan yksi tai kaksi vaihetta, voivat aiheuttaa perustaajuuden jännitteen lisääntymisen edelleen tai aiheuttaa ylijännitteitä joillakin korkeammilla harmonisilla – taajuuden moninkertaisilla. EMF … -generaattorista.

Mikä tahansa järjestelmän elementti, jolla on epälineaariset ominaisuudet, esimerkiksi kylläisellä magneettisydämellä varustettu muuntaja, voi myös olla korkeampien tai pienempien harmonisten ja vastaavien ferroresonanttien ylijännitteiden lähde. Jos on olemassa mekaanisen energian lähde, joka muuttaa piiriparametria (generaattorin induktanssia) ajoittain sähköpiirin ominaistaajuuden mukaan, parametriresonanssia voi esiintyä.

Joissakin tapauksissa on myös tarpeen ottaa huomioon sisäisten ylijännitteiden mahdollisuus lisääntyneen moninkertaisuuden vuoksi, kun useita kommutaatioita tai muita epäsuotuisia tekijöitä määrätään.

Kytkentäylijännitteiden rajoittamiseen verkoissa 330-750 kV, joissa eristyskustannukset osoittautuvat erityisen merkittäviksi, voimakas venttiilin rajoittimet tai reaktoreita. Verkoissa, joissa on matalampi jänniteluokka, suojalaitteita ei käytetä sisäisten ylijännitteiden rajoittamiseen ja salamansuojainten ominaisuudet valitaan siten, että ne eivät laukea sisäisissä ylijännitteissä.

Salamapiikit viittaavat ulkoisiin jännitteisiin, ja niitä esiintyy, kun ne altistuvat ulkoisille emf-säteille. Suurimmat salamapiikit syntyvät, kun linjalle ja sähköasemalle tapahtuu suora salama. Sähkömagneettisesta induktiosta johtuen lähistöllä oleva salamanisku aiheuttaa indusoituneen jännitteen, joka yleensä johtaa eristysjännitteen nousuun. Sähköaseman tai sähkökoneen saavuttaminen, leviäminen tappiopisteestä elektromagneettiset aallot, voivat aiheuttaa vaarallisia ylijännitteitä niiden eristykseen.

Verkon luotettavan toiminnan varmistamiseksi on tarpeen toteuttaa sen tehokas ja taloudellinen salamasuojaus. Suojaus suorilta salamaniskuilta suoritetaan korkealla pystysuoralla ukkosenvarrella ja ukkossuojakaapeleilla yli 110 kV:n ilmajohtojen johtimien yläpuolella.

Suojaus johdolta tulevia ylijännitepiikkejä vastaan ​​toteutetaan sähköasemien venttiili- ja putkisuojakytkimillä, joissa on parannettu ukkossuojaus sähköasemien lähestymisessä kaikkien jänniteluokkien linjoilla.Pyöriville koneille on tarpeen tarjota erityisen luotettava ukkossuojaus erikoisjohtimien, kondensaattoreiden, reaktorien, kaapelisisäkkeiden ja parannetun ukkossuojauksen avulla ilmajohtojen lähestymistä varten.

Verkon nollaosan maadoituksen käyttö kaarensammutuskäämin avulla, johtojen automaattinen uudelleensulkeminen ja lyhentäminen, eristyksen huolellinen estäminen, pysäytys ja maadoitus lisäävät suuresti johtojen luotettavuutta.

On huomattava, että eristeen dielektrinen lujuus pienenee jännitteelle altistumisen keston kasvaessa. Tässä suhteessa saman amplitudin sisäiset ja ulkoiset ylijännitteet muodostavat erilaisen vaaran eristeelle. Siten eristystasoa ei voida luonnehtia yhdellä kestävyysjännitearvolla.

Vaaditun eristystason valinta, ts. testijännitteiden valinta, ns. eristyskoordinaatio, on mahdotonta ilman järjestelmässä esiintyvien ylijännitteiden perusteellista analysointia.

Eristyksen koordinointiongelma on yksi suurimmista ongelmista. Tämä tilanne johtuu siitä, että yhden tai toisen nimellisjännitteen käyttö määräytyy viime kädessä eristyskustannusten ja järjestelmän johtavien elementtien kustannusten välisen suhteen perusteella.

Erotuskoordinaatioongelma sisältää perustehtävänä — järjestelmän eristystasojen asettamisen... Erotuskoordinoinnin tulee perustua käytettyjen ylijännitteiden määriteltyihin amplitudeihin ja aaltomuotoihin.

Tällä hetkellä eristyskoordinaatio järjestelmässä 220 kV:iin asti tehdään ilmakehän ylijännitteille ja yli 220 kV on tehtävä sisäiset ylijännitteet huomioiden.

Eristyskoordinoinnin ydin ilmakehän aaltopiikkeissä on eristyksen impulssiominaisuuksien koordinointi (sovitus) venttiilien ominaisuuksien kanssa, koska se on päälaite ilmakehän ylikuormituksen rajoittamiseen. Tutkimuksen mukaan testijännitteen standardiaalto otetaan käyttöön.

Sisäisiä ylijännitteitä koordinoitaessa on mahdotonta keskittyä yksittäisen suojalaitteen käyttöön, koska sisäisten ylijännitteiden kehittymismuodot ovat suuremmat. Verkkokaavion on tarjottava tarvittava lyhyys: shunttireaktorit, kytkinten käyttö ilman uudelleensytytystä, erityisten kipinävälien käyttö.

Sisäisten ylijännitteiden osalta eristystestin aaltomuotojen normalisointia ei ole suoritettu vasta äskettäin. Materiaalia on jo kertynyt paljon ja vastaava testiaaltojen normalisointi tehdään todennäköisesti lähitulevaisuudessa.