الجهد الزائد في الشبكات الكهربائية

الجهد الزائد هو الجهد الذي يتجاوز سعة أعلى جهد تشغيل (Unom) على عزل عناصر الشبكة الكهربائية. اعتمادًا على مكان التطبيق ، يتم تمييز الطور والطور البيني واللفات الداخلية والجهد الزائد للتلامس. يحدث هذا الأخير عندما يتم تطبيق الجهد بين جهات الاتصال المفتوحة لنفس مراحل تبديل الأجهزة (مفاتيح ، فواصل).

تتميز خصائص الجهد الزائد التالية:

• القيمة القصوى Umax أو التعددية K = Umax / Unom ؛

• مدة التعرض؛

• الشكل المنحني؛

• عرض نطاق عناصر الشبكة.

تخضع هذه الخصائص للتشتت الإحصائي لأنها تعتمد على العديد من العوامل.

عند دراسة جدوى تدابير الحماية من زيادة التيار واختيار العزل ، من الضروري مراعاة الخصائص الإحصائية للضرر (التوقع الحسابي والانحراف) بسبب التعطل والإصلاحات الطارئة لمعدات نظام الطاقة ، وكذلك بسبب تعطل المعدات ورفض المنتج وتعطيل العملية التكنولوجية بين مستهلكي الكهرباء.

الأنواع الرئيسية للجهد الزائد في شبكات الجهد العالي موضحة في الشكل 1.

أرز. 1. الأنواع الرئيسية للجهد الزائد في شبكات الجهد العالي

الجهد الزائد الداخلي الناتج عن التقلبات في الطاقة الكهرومغناطيسية المخزنة في عناصر الدائرة الكهربائية أو التي تزودها بالمولدات. اعتمادًا على ظروف الحدوث والمدة المحتملة للتعرض للعزل ، يتم تمييز الفولتية الزائدة الثابتة وشبه الثابتة والتبديل.

تبديل الجهد الزائد - يحدث أثناء التغييرات المفاجئة في معلمات الدائرة أو الشبكة (التبديل المخطط والطارئ للخطوط والمحولات وما إلى ذلك) ، وكذلك نتيجة الأعطال الأرضية وبين المراحل. عندما يتم تشغيل أو إيقاف تشغيل عناصر الشبكة الكهربائية (موصلات الخط أو لفات المحولات والمفاعلات) (انقطاع نقل الطاقة) ، تحدث عابرات متذبذبة ، مما قد يؤدي إلى جهد زائد كبير. عندما تحدث الهالة ، يكون للخسائر تأثير ملطف على القمم الأولى لهذه الفولتية الزائدة.

يمكن أن يكون انقطاع التيارات السعوية للدوائر الكهربائية مصحوبًا بانحناء متكرر في قاطع الدائرة وعابرات متكررة وفترات جهد زائد وتعثر التيارات الحثية الصغيرة بسرعة الخمول للمحولات - الانقطاع القسري للقوس في قاطع الدائرة والانتقال التذبذب للطاقة من مجال المحولات المغناطيسية في طاقة المجال الكهربائي لقوى موازية. مع تقوس عيوب الأرض في شبكة ذات محايد معزول كما لوحظت ضربات متعددة للقوس وحدوث ارتفاعات قوسية مقابلة.

السبب الرئيسي لحدوث الجهد الزائد شبه الثابت هو التأثير السعوي الناتج ، على سبيل المثال ، عن طريق خط نقل أحادي الطرف تغذيه المولدات.

أنماط الخط غير المتماثلة التي تحدث ، على سبيل المثال ، عندما يتم تقصير مرحلة واحدة إلى الأرض ، يمكن أن يتسبب انقطاع السلك ، أو مرحلة أو مرحلتين من قاطع الدائرة ، في زيادة جهد التردد الأساسي بشكل أكبر أو التسبب في زيادة الجهد عند بعض التوافقيات الأعلى - مضاعف التردد من EMF ... المولد.

يمكن أن يكون أي عنصر من عناصر النظام بخصائص غير خطية ، على سبيل المثال محول ذو قلب مغناطيسي مشبع ، مصدرًا لتوافقيات أعلى أو أقل وما يقابلها من جهد زائد من الرنين الإرهابي. إذا كان هناك مصدر للطاقة الميكانيكية يغير بشكل دوري معلمة الدائرة (تحريض المولد) في الوقت المناسب مع التردد الطبيعي للدائرة الكهربائية ، يمكن أن يحدث صدى حدودي.

في بعض الحالات ، من الضروري أيضًا مراعاة إمكانية حدوث فرط في الجهد الداخلي مع زيادة التعدد عند فرض العديد من عمليات التبديل أو غيرها من العوامل غير المواتية.

للحد من تبديل الجهد الزائد في الشبكات 330-750 كيلو فولت ، حيث تبين أن تكلفة العزل لها أهمية خاصة وقوية مقيد الصمام أو المفاعلات. في الشبكات ذات فئات الجهد المنخفض ، لا يتم استخدام الموانع للحد من الجهد الزائد الداخلي ، ويتم اختيار خصائص مانعات الصواعق بحيث لا تتعثر تحت الجهد الزائد الداخلي.

تشير موجات الصواعق إلى موجات العواصف الخارجية وتحدث عند تعرضها لقوة emfs خارجية. تحدث أكبر موجات الصواعق عندما تحدث ضربة صاعقة مباشرة على الخط والمحطة الفرعية. بسبب الحث الكهرومغناطيسي ، فإن ضربة صاعقة قريبة تخلق اندفاعًا مستحثًا ، والذي عادة ما ينتج عنه زيادة أخرى في جهد العزل. الوصول إلى محطة فرعية أو آلة كهربائية ، منتشرة من نقطة الانهيار موجات كهرومغناطيسية، يمكن أن يسبب جهدًا زائدًا خطيرًا على العزل.

لضمان التشغيل الموثوق للشبكة ، من الضروري تنفيذ حماية فعالة واقتصادية من الصواعق. يتم تنفيذ الحماية ضد الصواعق المباشرة بمساعدة قضيب مانع للصواعق الرأسية وكابلات الحماية من الصواعق فوق موصلات الخطوط العلوية فوق 110 كيلو فولت.

يتم تنفيذ الحماية ضد الاندفاعات القادمة من الخط بواسطة مانعات الصمامات والأنابيب للمحطات الفرعية مع تحسين الحماية من الصواعق عند الاقتراب من المحطات الفرعية على خطوط جميع فئات الجهد.من الضروري توفير حماية موثوقة بشكل خاص من الصواعق للآلات الدوارة بمساعدة موانع خاصة ومكثفات ومفاعلات وإدخالات الكابلات وحماية محسّنة من الصواعق لنهج الخط العلوي.

يؤدي استخدام تأريض الجزء المحايد من الشبكة عن طريق ملف قمع القوس ، وإعادة الإغلاق التلقائي وتقصير الخطوط ، والوقاية الدقيقة من العزل ، والتوقفات والتأريض إلى زيادة موثوقية الخطوط بشكل كبير.

وتجدر الإشارة إلى أن قوة العزل الكهربائي للعزل تتناقص مع زيادة مدة التعرض للجهد. في هذا الصدد ، تشكل الفولتية الزائدة الداخلية والخارجية بنفس السعة خطرًا مختلفًا على العزل. وبالتالي ، لا يمكن وصف مستوى العزل بقيمة جهد تحمل واحدة.

اختيار المستوى المطلوب للعزل ، أي اختيار جهد الاختبار ، ما يسمى بتنسيق العزل ، مستحيل بدون تحليل شامل للجهد الزائد الذي يحدث في النظام.

مشكلة تنسيق العزل هي واحدة من المشاكل الرئيسية. يرجع هذا الموقف إلى حقيقة أن استخدام واحد أو آخر من الجهد الاسمي يتم تحديده في النهاية من خلال النسبة بين تكلفة العزل وتكلفة العناصر الموصلة في النظام.

تتضمن مشكلة تنسيق العزل كمهمة أساسية - تحديد مستويات عزل النظام ... يجب أن يعتمد تنسيق العزل على الاتساعات وأشكال الموجة المحددة للجهود الزائدة المطبقة.

حاليًا ، يتم تنسيق العزل في النظام حتى 220 كيلو فولت للجهد الزائد في الغلاف الجوي ، ويجب أن يتم التنسيق فوق 220 كيلو فولت مع مراعاة الجهد الزائد الداخلي.

يتمثل جوهر تنسيق العزل في حالات اندفاعات الغلاف الجوي في التنسيق (المطابقة) لخصائص الدفع للعزل مع خصائص الصمامات ، كأداة رئيسية للحد من الارتفاعات المفاجئة في الغلاف الجوي. وفقًا للدراسة ، تم اعتماد الموجة القياسية لجهد الاختبار.

عند تنسيق الجهد الزائد الداخلي ، نظرًا للتنوع الكبير في أشكال تطوير الجهد الزائد الداخلي ، من المستحيل التركيز على استخدام جهاز حماية واحد. يجب توفير الإيجاز اللازم من خلال مخطط الشبكة: مفاعلات التحويل ، واستخدام المفاتيح دون إعادة الإشعال ، واستخدام فجوات الشرارة الخاصة.

بالنسبة للجهد الزائد الداخلي ، لم يتم حتى الآن تطبيع أشكال موجات اختبار العزل حتى وقت قريب. لقد تم بالفعل تجميع الكثير من المواد ومن المحتمل إجراء تطبيع مماثل لموجات الاختبار في المستقبل القريب.