Что такое перенапряжения и их причины в электроэнергетических системах

В сегодняшней статье мы знать о перенапряжениях и их причинах. Существует так много источников, связанных с перенапряжениями, как генераторы, трансформаторы и линии электропередачи. Эти перенапряжения могут быть вызваны молнией, размыканием автоматических выключателей, заземлением проводника и т. д. Эти перенапряжения могут быть небольшими по величине, но их воздействие может нарушить работу системы защиты или устройств, подключенных к системе. Инженеры всегда стараются ограничить и контролировать влияние перенапряжений на работающие виды оборудования. Теперь пытаемся выяснить основные причины перенапряжений. Как они могут быть созданы и могут повлиять на операционную систему.

Эти переходные процессы или выбросы носят временный характер и имеют короткую продолжительность (несколько сотен мкс), но они вызывают перенапряжения в энергосистеме. Они возникают в результате коммутации и по другим причинам, но наиболее важными являются те переходные процессы, которые генерируются естественными ударами молнии в линиях электропередачи. Когда молния ударяет в линию, по линии мчится выброс, и в систему врывается поток огромных напряжений, способных вывести из строя все до единого защитные и электрические устройства.

На приведенном выше рисунке показана форма волны грозового разряда. Нарастание напряжения по оси x и время по оси y. Кажется совершенно очевидным, что всплеск генерирует очень крутую поступательную волну за очень короткое время, которая называется волновым фронтом. Это нарастание происходит очень быстро, порядка 1-5 мкс. В то время как задняя сторона, называемая хвостом волны, проходит медленно по сравнению с фронтом волны. Это занимает немного больше времени, чем крутая волна.

Причины перенапряжения

Перенапряжения в энергосистеме можно разделить на две основные категории.

А) Внутренние причины Б) Внешние причины

Внутренние причины не вызывают скачков напряжения большой величины. Опыт показывает, что внутренний скачок напряжения почти не увеличивает напряжение в системе вдвое по сравнению с нормальным напряжением.

• Переключение скачков напряжения: Первый тип внутреннего перенапряжения – это перенапряжение при переключении. Перенапряжения, возникающие в энергосистеме из-за коммутационных операций, известны как коммутационные перенапряжения.1) Это может быть вызвано подключением ненагруженной линии к источнику напряжения. 2) Также это может быть вызвано подключением нагруженной линии. Предположим, что загрузка внезапно прерывается. Это создаст напряжение переходных процессов. 3) Наиболее важной причиной перенапряжения при коммутационных скачках является прерывание тока. Отсечение тока приводит к возникновению высоковольтных переходных процессов на контактах выключателя воздушной струи.

• Нарушение изоляции: наиболее важным случаем нарушения изоляции в энергосистеме является заземление проводника. Предположим, проводник заземляется в центре. Он создает отрицательные напряжения, которые распространяются по обеим сторонам.

• Искажение земли: Явление прерывистой дуги, возникающее в линии замыкания на землю трехфазной системы с последующим возникновением переходных процессов, известно как дугообразование земли. Эти переходные процессы являются кумулятивными; они могут быть очень опасными и могут нанести серьезный ущерб энергосистеме, вызвав нарушение изоляции. Дуговое замыкание можно предотвратить, заземлив нейтраль.

• Резонанс: Резонанс – это такая ситуация в энергосистеме, когда индуктивное сопротивление цепи становится равным емкостному сопротивлению. При резонансе импеданс и сопротивление становятся равными, а коэффициент мощности равен единице. Резонанс вызывает высокое напряжение в линиях передачи.

• Внешняя причина: К внешней причине относится только молния. «Электрический разряд между облаком и землей, между облаками или между центром зарядов одного и того же облака называется молнией». Мы подробно обсудим эту причину в следующей статье.