מתח יתר ברשתות חשמל

מתח יתר הוא מתח העולה על המשרעת של מתח ההפעלה הגבוה ביותר (Unom) על בידוד האלמנטים של רשת החשמל. בהתאם למקום היישום, מובחנים פאזה, בין-פאזה, פיתולים פנימיים ומתח יתר בין-מגע. האחרונים מתרחשים כאשר מתח מופעל בין מגעים פתוחים של אותם שלבים של התקני מיתוג (מתגים, מנתקים).

מאפייני מתח היתר הבאים מובחנים:

• ערך מקסימלי Umax או ריבוי K = Umax / Unom;

• משך החשיפה;

• צורה מעוקלת;

• רוחב ההיקף של רכיבי הרשת.

מאפיינים אלו נתונים לפיזור סטטיסטי מכיוון שהם תלויים בגורמים רבים.

כאשר בוחנים את היתכנותם של אמצעי הגנה מפני נחשולי מתח ובחירת הבידוד, יש צורך לקחת בחשבון את המאפיינים הסטטיסטיים של נזק (צפי מתמטי וסטייה) עקב השבתה ותיקוני חירום של ציוד מערכת החשמל, כמו גם עקב כשל בציוד. , דחיית המוצר ושיבוש התהליך הטכנולוגי בקרב צרכני החשמל.

הסוגים העיקריים של מתח יתר ברשתות מתח גבוה מוצגים באיור 1.

אורז. 1. הסוגים העיקריים של מתח יתר ברשתות מתח גבוה

מתח יתר פנימי הנגרם על ידי תנודות באנרגיה האלקטרומגנטית הנאגרת באלמנטים של המעגל החשמלי או מסופקת לו על ידי גנרטורים. בהתאם לתנאי ההתרחשות ומשך החשיפה האפשרי לבידוד, נבדלים מתחי יתר נייחים, מעין נייחים ומיתוגים.

מתחי יתר - מתרחשים במהלך שינויים פתאומיים בפרמטרים של המעגל או הרשת (מיתוג מתוכנן וחרום של קווים, שנאים וכו'), וכן כתוצאה מתקלות הארקה ובין שלבים. כאשר האלמנטים של רשת החשמל (מוליכי קווים או פיתולים של שנאים וכורים) מופעלים או כבויים (הפסקת העברת האנרגיה), מתרחשים תנודות ארעיות, מה שעלול להוביל למתחי יתר משמעותיים. כאשר קורונה מתרחשת, להפסדים יש השפעה מרככת על השיאים הראשונים של מתחי היתר הללו.

הפסקה של זרמים קיבוליים של מעגלים חשמליים יכולה להיות מלווה בקשתות חוזרות ונשנות במפסק ובמתחי ארע ומתח חוזרים ונשנים של זרמים אינדוקטיביים קטנים במהירות סרק של השנאים - הפרעה מאולצת של הקשת במפסק ומעבר נדנוד של האנרגיה של שדה השנאי המגנטי באנרגיית השדה החשמלי של הכוחות המקבילים שלו. עם תקלות אדמה קשתיות ברשת עם נייטרלי מבודד כמו כן נצפים פגיעות קשת מרובות והתרחשות של עליות קשת תואמות.

הסיבה העיקרית להתרחשות של מתחי יתר מעין נייחים היא ההשפעה הקיבולית הנגרמת, למשל, על ידי קו תמסורת חד-קצה המוזן על ידי גנרטורים.

מצבי קו א-סימטריים המתרחשים, למשל, כאשר שלב אחד מקוצר לאדמה, הפסקת חוט, שלב אחד או שניים של מפסק החשמל, עלולים לגרום למתח התדר הבסיסי לעלות עוד יותר או לגרום למתח יתר בכמה הרמוניות גבוהות יותר - כפולה של התדר של מחולל EMF ….

כל אלמנט של המערכת בעל מאפיינים לא ליניאריים, למשל שנאי עם ליבה מגנטית רוויה, יכול להיות גם מקור להרמוניות גבוהות או נמוכות יותר ולמתחי יתר ברזוננטיים מתאימים. אם יש מקור של אנרגיה מכנית שמשנה מעת לעת את פרמטר המעגל (השראות הגנרטור) בזמן עם התדר הטבעי של המעגל החשמלי, יכולה להתרחש תהודה פרמטרית.

במקרים מסוימים, יש צורך לקחת בחשבון גם את האפשרות של מתחי יתר פנימיים המתרחשים בריבוי מוגבר כאשר מוטלות מספר commutations או גורמים שליליים אחרים.

להגביל מתח יתר מיתוג ברשתות 330-750 קילו וולט, שבהן עלות הבידוד מתבררת כמשמעותית במיוחד, חזקה במיוחד מגבילי שסתומים או כורים. ברשתות עם דרגות מתח נמוכות יותר, מעצרים אינם משמשים להגבלת מתחי יתר פנימיים, והמאפיינים של מעכבי ברקים נבחרים כך שהם לא יפלו תחת מתחי יתר פנימיים.

נחשולי ברק מתייחסים לנחשולים חיצוניים ומתרחשים כאשר הם נחשפים ל-emfs חיצוניים. נחשולי הברק הגדולים ביותר מתרחשים כאשר מתרחשת פגיעת ברק ישירה בקו ובתחנת המשנה. עקב אינדוקציה אלקטרומגנטית, פגיעת ברק סמוכה יוצרת נחשול מושר, אשר בדרך כלל מביא לעלייה נוספת במתח הבידוד. הגעה לתחנת משנה או מכונה חשמלית, התפשטות מנקודת התבוסה גלים אלקטרומגנטיים, עלול לגרום למתחי יתר מסוכנים על הבידוד שלהם.

כדי להבטיח פעולה אמינה של הרשת, יש צורך ליישם את הגנת הברקים היעילה והחסכונית שלה. ההגנה מפני פגיעות ברק ישירות מתבצעת בעזרת מקל ברק אנכי גבוה וכבלי הגנה מפני ברקים מעל מוליכים של קווים עיליים מעל 110 קילו וולט.

ההגנה מפני נחשולי מתח המגיעים מהקו מתבצעת על ידי מעכבי שסתומים וצינורות של תחנות משנה עם הגנה משופרת על ברקים בגישות לתחנות משנה בקווים מכל דרגות המתח.יש צורך לספק הגנת ברקים אמינה במיוחד של מכונות מסתובבות בעזרת מעצרים מיוחדים, קבלים, כורים, מכניסי כבלים והגנה משופרת מפני ברקים לגישת הקו העילי.

שימוש בהארקה של החלק הנייטרלי של הרשת באמצעות סליל דיכוי קשת, סגירה וקיצור אוטומטי של הקווים, מניעה זהירה של בידוד, עצירות והארקה מעלים מאוד את אמינות הקווים.

יש לציין כי החוזק הדיאלקטרי של הבידוד פוחת עם המשך החשיפה למתח. בהקשר זה, מתחי יתר פנימיים וחיצוניים מאותה משרעת מהווים סכנה שונה לבידוד. לפיכך, לא ניתן לאפיין את רמת הבידוד על ידי ערך מתח עמידה בודד.

בחירת רמת הבידוד הנדרשת, כלומר. בחירת מתחי בדיקה, מה שנקרא תיאום בידוד, היא בלתי אפשרית ללא ניתוח יסודי של מתחי יתר המתרחשים במערכת.

בעיית תיאום הבידוד היא אחת הבעיות המרכזיות. מצב זה נובע מכך שהשימוש במתח נומינלי כזה או אחר נקבע בסופו של דבר על פי היחס בין עלות הבידוד לעלות אלמנטים מוליכים במערכת.

בעיית תיאום הבידוד כוללת כמשימה בסיסית - קביעת רמות בידוד המערכת... תיאום הבידוד חייב להיות מבוסס על המשרעות וצורות הגל שצוינו של מתחי היתר המופעלים.

נכון להיום, תיאום בידוד במערכת עד 220 קילו וולט נעשה עבור מתחי יתר אטמוספריים, ומעל 220 קילו וולט חייב להיעשות תוך התחשבות במתחי יתר פנימיים.

המהות של תיאום בידוד בנחשולים אטמוספריים היא תיאום (התאמה) של מאפייני הדחף של הבידוד עם מאפייני השסתומים, כמכשיר עיקרי להגבלת נחשולים אטמוספריים. על פי המחקר, הגל הסטנדרטי של מתח הבדיקה מאומץ.

בעת תיאום מתחי יתר פנימיים, בשל המגוון הגדול יותר של צורות פיתוח של מתחי יתר פנימיים, אי אפשר להתמקד בשימוש במכשיר מגן יחיד. יש לספק את הקיצור הדרוש על ידי ערכת הרשת: כורי shunt, שימוש במתגים ללא הצתה מחדש, שימוש במרווחי ניצוץ מיוחדים.

עבור מתחי יתר פנימיים, הנורמליזציה של צורות גל של בדיקת בידוד טרם בוצעה עד לאחרונה. חומר רב כבר הצטבר ונורמליזציה מתאימה של גלי הבדיקה צפויה להתבצע בעתיד הקרוב.