แรงดันไฟฟ้าเกินในเครือข่ายไฟฟ้า

แรงดันไฟฟ้าเกินคือแรงดันไฟฟ้าที่เกินแอมพลิจูดของแรงดันไฟฟ้าสูงสุด (Unom) บนฉนวนขององค์ประกอบของเครือข่ายไฟฟ้า เฟส, ระหว่างเฟส, ขดลวดภายในและแรงดันไฟฟ้าเกินระหว่างการสัมผัสจะขึ้นอยู่กับสถานที่ใช้งาน หลังเกิดขึ้นเมื่อใช้แรงดันไฟฟ้าระหว่างหน้าสัมผัสเปิดของเฟสเดียวกันของอุปกรณ์สวิตชิ่ง (สวิตช์, ตัวตัดการเชื่อมต่อ)

ลักษณะแรงดันไฟฟ้าเกินต่อไปนี้มีความโดดเด่น:

• ค่าสูงสุด Umax หรือหลายหลาก K = Umax / Unom;

• ระยะเวลาของการสัมผัส;

• รูปร่างโค้ง

• ความกว้างขอบเขตขององค์ประกอบเครือข่าย

คุณลักษณะเหล่านี้ขึ้นอยู่กับการกระจายตัวทางสถิติเนื่องจากขึ้นอยู่กับหลายปัจจัย

เมื่อศึกษาความเป็นไปได้ของมาตรการป้องกันไฟกระชากและทางเลือกของฉนวน จำเป็นต้องคำนึงถึงลักษณะทางสถิติของความเสียหาย (ความคาดหมายและการเบี่ยงเบนทางคณิตศาสตร์) เนื่องจากการหยุดทำงานและการซ่อมแซมอุปกรณ์ระบบไฟฟ้าในกรณีฉุกเฉิน รวมทั้งเนื่องจากอุปกรณ์ขัดข้อง การปฏิเสธผลิตภัณฑ์และการหยุดชะงักของกระบวนการทางเทคโนโลยีของผู้ใช้ไฟฟ้า

แรงดันไฟฟ้าเกินประเภทหลักในเครือข่ายไฟฟ้าแรงสูงแสดงในรูปที่ 1

ข้าว. 1. ประเภทหลักของแรงดันไฟฟ้าเกินในเครือข่ายไฟฟ้าแรงสูง

แรงดันไฟฟ้าเกินภายในเกิดจากความผันผวนของพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าที่เก็บไว้ในองค์ประกอบของวงจรไฟฟ้าหรือจ่ายโดยเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ขึ้นอยู่กับเงื่อนไขของการเกิดขึ้นและระยะเวลาที่เป็นไปได้ของการสัมผัสกับฉนวน แรงดันไฟฟ้าเกินแบบอยู่กับที่ กึ่งนิ่ง และแบบสวิตชิ่งมีความแตกต่างกัน

การสลับแรงดันไฟฟ้าเกิน — เกิดขึ้นระหว่างการเปลี่ยนแปลงพารามิเตอร์ของวงจรหรือเครือข่ายอย่างกะทันหัน (การสลับสายที่วางแผนไว้และฉุกเฉิน หม้อแปลง ฯลฯ) รวมถึงผลจากความผิดปกติของสายดินและระหว่างเฟสต่างๆ เมื่อเปิดหรือปิดองค์ประกอบของเครือข่ายไฟฟ้า (ตัวนำสายหรือขดลวดของหม้อแปลงและเครื่องปฏิกรณ์) (การหยุดชะงักของการส่งพลังงาน) จะเกิดภาวะการแกว่งชั่วคราวซึ่งอาจนำไปสู่แรงดันไฟฟ้าเกินที่มีนัยสำคัญ เมื่อเกิดโคโรนา ความสูญเสียจะส่งผลต่อจุดสูงสุดแรกของแรงดันไฟฟ้าเกินเหล่านี้

การหยุดชะงักของกระแส capacitive ของวงจรไฟฟ้าอาจมาพร้อมกับการอาร์คซ้ำๆ ในเซอร์กิตเบรกเกอร์ และการเกิดชั่วคราวและแรงดันเกินซ้ำๆ และการสะดุดของกระแสอุปนัยขนาดเล็กที่ความเร็วรอบเดินเบาของหม้อแปลง — การบังคับการหยุดชะงักของส่วนโค้งในเซอร์กิตเบรกเกอร์และการเปลี่ยนแปลงการแกว่งของพลังงาน ของสนามหม้อแปลงแม่เหล็กในพลังงานสนามไฟฟ้าของกำลังคู่ขนาน ด้วยรอยเลื่อนของโลก ในเครือข่ายที่มีความเป็นกลางที่แยกได้ นอกจากนี้ยังสังเกตเห็นการชนกันของอาร์คหลายครั้งและการเกิดขึ้นของอาร์คกระชากที่สอดคล้องกัน

สาเหตุหลักของการเกิดแรงดันไฟเกินแบบกึ่งหยุดนิ่งคือผลกระทบของประจุไฟฟ้าที่เกิดจากสายส่งแบบปลายเดี่ยวที่ป้อนโดยเครื่องกำเนิดไฟฟ้า

โหมดเส้นอสมมาตรที่เกิดขึ้น เช่น เมื่อเฟสหนึ่งลัดวงจรลงกราวด์ สายไฟขาด เซอร์กิตเบรกเกอร์หนึ่งหรือสองเฟส อาจทำให้แรงดันไฟฟ้าความถี่พื้นฐานเพิ่มขึ้นอีกหรือทำให้เกิดแรงดันไฟเกินที่ฮาร์มอนิกบางตัวที่สูงขึ้น — ทวีคูณของความถี่ ของเครื่องกำเนิด EMF …

องค์ประกอบใดๆ ของระบบที่มีลักษณะไม่เป็นเชิงเส้น เช่น หม้อแปลงที่มีแกนแม่เหล็กอิ่มตัว ยังสามารถเป็นแหล่งของฮาร์มอนิกที่สูงขึ้นหรือต่ำลงและแรงดันเกินเฟอร์โรเรโซแนนต์ที่สอดคล้องกัน หากมีแหล่งพลังงานกลที่เปลี่ยนพารามิเตอร์ของวงจรเป็นระยะ (ตัวเหนี่ยวนำของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า) ตามเวลาด้วยความถี่ธรรมชาติของวงจรไฟฟ้า พาราเมตริกเรโซแนนซ์สามารถเกิดขึ้นได้

ในบางกรณี จำเป็นต้องคำนึงถึงความเป็นไปได้ที่แรงดันไฟเกินภายในจะเกิดขึ้นพร้อมกับหลายหลากที่เพิ่มขึ้น เมื่อมีการสับเปลี่ยนหลายครั้งหรือปัจจัยอื่น ๆ ที่ไม่เอื้ออำนวย

เพื่อ จำกัด การสลับแรงดันไฟฟ้าเกินในเครือข่าย 330-750 kV ซึ่งค่าฉนวนมีความสำคัญเป็นพิเศษและมีประสิทธิภาพ ข้อ จำกัด ของวาล์ว หรือเครื่องปฏิกรณ์ ในเครือข่ายที่มีระดับแรงดันไฟฟ้าต่ำ จะไม่มีการใช้ตัวป้องกันเพื่อจำกัดแรงดันไฟฟ้าเกินภายใน และเลือกลักษณะของอุปกรณ์ป้องกันฟ้าผ่าเพื่อไม่ให้สะดุดภายใต้แรงดันไฟฟ้าเกินภายใน

ไฟกระชากฟ้าผ่าหมายถึงไฟกระชากจากภายนอกและเกิดขึ้นเมื่อสัมผัสกับแรงเคลื่อนไฟฟ้าภายนอก ไฟกระชากฟ้าผ่าที่ใหญ่ที่สุดเกิดขึ้นเมื่อฟ้าผ่าโดยตรงบนสายและสถานีย่อย เนื่องจากการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า สายฟ้าฟาดในบริเวณใกล้เคียงทำให้เกิดไฟกระชาก ซึ่งมักจะส่งผลให้แรงดันไฟฟ้าของฉนวนเพิ่มขึ้นอีก ถึงสถานีไฟฟ้าย่อยหรือเครื่องจักรไฟฟ้า แผ่จากจุดที่พ่ายแพ้ คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าอาจทำให้เกิดแรงดันไฟฟ้าเกินที่เป็นอันตรายบนฉนวนได้

เพื่อให้แน่ใจว่าการทำงานที่เชื่อถือได้ของเครือข่าย จำเป็นต้องใช้ระบบป้องกันฟ้าผ่าที่มีประสิทธิภาพและประหยัด การป้องกันฟ้าผ่าโดยตรงดำเนินการโดยใช้สายล่อฟ้าแนวตั้งสูงและสายป้องกันฟ้าผ่าเหนือตัวนำของสายเหนือศีรษะที่สูงกว่า 110 kV

การป้องกันไฟกระชากที่มาจากสายนั้นดำเนินการโดยวาล์วและตัวจับท่อของสถานีย่อยพร้อมระบบป้องกันฟ้าผ่าที่ได้รับการปรับปรุงเมื่อเข้าใกล้สถานีย่อยบนสายของคลาสแรงดันไฟฟ้าทั้งหมดจำเป็นต้องให้การป้องกันฟ้าผ่าที่เชื่อถือได้เป็นพิเศษสำหรับเครื่องจักรหมุนด้วยความช่วยเหลือของตัวดักพิเศษ ตัวเก็บประจุ เครื่องปฏิกรณ์ สายเคเบิลแทรก และการป้องกันฟ้าผ่าที่ได้รับการปรับปรุงสำหรับแนวทางเหนือศีรษะ

การใช้สายดินของส่วนที่เป็นกลางของเครือข่ายโดยใช้ขดลวดป้องกันอาร์ค การปิดสายอัตโนมัติและการทำให้สายสั้นลง การป้องกันฉนวนอย่างระมัดระวัง การหยุดและการต่อลงดินช่วยเพิ่มความน่าเชื่อถือของสายได้อย่างมาก

ควรสังเกตว่าความเป็นฉนวนของฉนวนลดลงตามระยะเวลาที่เพิ่มขึ้นของแรงดันไฟฟ้า ในกรณีนี้ แรงดันไฟฟ้าเกินทั้งภายในและภายนอกที่มีแอมพลิจูดเท่ากันจะก่อให้เกิดอันตรายที่แตกต่างกันต่อฉนวน ดังนั้นระดับของฉนวนจึงไม่สามารถระบุได้ด้วยค่าแรงดันไฟฟ้าที่ทนต่อค่าเดียว

การเลือกระดับฉนวนที่ต้องการ เช่น การเลือกแรงดันทดสอบ ซึ่งเรียกว่าการประสานงานของฉนวน เป็นไปไม่ได้หากไม่มีการวิเคราะห์แรงดันเกินที่เกิดขึ้นในระบบอย่างละเอียดถี่ถ้วน

ปัญหาการประสานกันของฉนวนเป็นปัญหาหลักประการหนึ่ง สถานการณ์นี้เกิดจากความจริงที่ว่าในที่สุดแล้วการใช้แรงดันไฟฟ้าที่ระบุอย่างน้อยหนึ่งค่าจะถูกกำหนดโดยอัตราส่วนระหว่างต้นทุนของฉนวนและต้นทุนขององค์ประกอบนำไฟฟ้าในระบบ

ปัญหาการประสานงานการแยกรวมถึงงานพื้นฐาน — การตั้งค่าระดับการแยกระบบ… การประสานงานการแยกจะต้องขึ้นอยู่กับแอมพลิจูดและรูปคลื่นที่ระบุของแรงดันไฟฟ้าเกินที่ใช้

ปัจจุบัน การประสานงานของฉนวนในระบบสูงถึง 220 kV เสร็จสิ้นสำหรับแรงดันไฟฟ้าเกินในบรรยากาศ และการประสานงานที่สูงกว่า 220 kV จะต้องดำเนินการโดยคำนึงถึงแรงดันไฟฟ้าเกินภายใน

สาระสำคัญของการประสานงานของฉนวนในคลื่นบรรยากาศคือการประสานงาน (การจับคู่) ของลักษณะแรงกระตุ้นของฉนวนกับลักษณะของวาล์วซึ่งเป็นอุปกรณ์หลักในการ จำกัด การกระชากของบรรยากาศ จากการศึกษาพบว่าคลื่นมาตรฐานของแรงดันทดสอบถูกนำมาใช้

เมื่อประสานแรงดันเกินภายในเนื่องจากรูปแบบการพัฒนาแรงดันเกินภายในที่หลากหลายมากขึ้นจึงเป็นไปไม่ได้ที่จะมุ่งเน้นไปที่การใช้อุปกรณ์ป้องกันตัวเดียว ความสั้นที่จำเป็นจะต้องจัดทำโดยโครงร่างเครือข่าย: เครื่องปฏิกรณ์แบบแบ่ง, การใช้สวิตช์โดยไม่ต้องจุดระเบิดใหม่, การใช้ช่องว่างประกายไฟพิเศษ

สำหรับแรงดันไฟฟ้าเกินภายใน การปรับรูปคลื่นการทดสอบฉนวนให้เป็นมาตรฐานยังไม่ได้ดำเนินการจนกระทั่งเมื่อไม่นานมานี้ มีการสะสมวัสดุจำนวนมากแล้วและการทำให้เป็นมาตรฐานของคลื่นทดสอบที่สอดคล้องกันมีแนวโน้มที่จะดำเนินการในอนาคตอันใกล้นี้