Co to jest przepięcie?

Natura fizyczna i kluczowe pojęcia dotyczące przepięć

Istotą przepięcia jest chwilowy lub-krótkoterminowy nietypowy wzrost napięcia, a jego kluczowymi kryteriami pomiaru są wielokrotności i kształty przebiegów.

Wielokrotność: Stosunek amplitudy przepięcia do wartości szczytowej najwyższego roboczego napięcia fazowego systemu. Na przykład wielokrotne przepięcie 2,0 oznacza, że napięcie osiągnęło dwukrotność normalnej wartości szczytowej pracy.

Kształt fali: Określa energię i niszczycielską moc przepięcia. Na przykład fale impulsowe pioruna (o stromych zboczach w zakresie mikrosekund) testują zdolność izolacji do wytrzymywania napięć impulsowych; podczas gdy tymczasowe przepięcia (trwające od milisekund do sekund) sprawdzają zdolność izolacji do wytrzymywania długotrwałych wysokich napięć i stabilności termicznej.

Szczegółowy opis przepięcia zewnętrznego (przepięcie atmosferyczne / przepięcie piorunowe)

Piorun jest najbardziej skoncentrowanym źródłem przepięć w przyrodzie, a prądy osiągają wartości od dziesiątek do setek kiloamperów.

1. Bezpośrednie przepięcie piorunowe

◦ Wystąpienie: Piorun uderza bezpośrednio w wieże, piorunochrony lub przewody linii przesyłowych. Ogromny prąd piorunowy przedostaje się do ziemi poprzez impedancję, generując niezwykle wysokie napięcie w miejscu uderzenia.

Charakterystyka: Niezwykle duża amplituda, do kilku tysięcy kilowoltów; niezwykle strome, z czasem czoła fali wynoszącym 1–4 mikrosekundy, co stwarza największe zagrożenie dla izolacji. Jest to główny cel ochrony odgromowej linii energetycznych.

2. Indukowane przepięcie piorunowe

◦ Wystąpienie: Piorun nie uderza bezpośrednio w linię, ale wyładowuje się na ziemię w pobliżu linii.

Mechanizm:

.Indukcja elektrostatyczna: Podczas fazy przewodzenia chmury burzowej, w przewodnikach linii indukowana będzie duża ilość związanych ładunków o przeciwnej polaryzacji do chmury burzowej. Kiedy następuje wyładowanie główne, związane ładunki zostają nagle uwolnione, tworząc fale przepięciowe, które rozprzestrzeniają się wzdłuż przewodów.

.Indukcja elektromagnetyczna: Silny prąd piorunowy generuje szybko zmieniające się pole magnetyczne wokół kanału wyładowczego. To pole magnetyczne przechodzi przez pętlę przewodnika, indukując siłę elektromotoryczną.

◦ Charakterystyka: Amplituda jest zwykle mniejsza niż w przypadku bezpośrednich uderzeń pioruna (na ogół nie przekracza 300-400 kV), ale stwarza istotne zagrożenie dla linii dystrybucyjnych o napięciu 35 kV i niższym oraz słabych urządzeń elektrycznych (takich jak systemy łączności i monitoringu), ponieważ ich poziom izolacji jest stosunkowo niski.

vtz-12f-generator-output-specific-vacuum

Szczegółowy opis wewnętrznego przepięcia

Jest to spowodowane wewnętrzną konwersją energii lub zmianami parametrów w systemie i jest proporcjonalne do napięcia znamionowego systemu.

1. Przepięcie przełączające

◦ Wytwarzanie: Z powodu działania wyłączników automatycznych lub usterek systemu stan obwodu zmienia się gwałtownie, powodując oscylacje energii elektromagnetycznej.

◦ Główne typy:

▪ Przepięcie spowodowane wyłączeniem-linii bez obciążenia: gdy wyłącznik automatyczny odcina prąd pojemnościowy (np. długą linię nieobciążoną), następuje „ponowny zapłon”, powodując oscylacje elektromagnetyczne, a napięcie może osiągnąć 3–4 razy większy poziom niż normalny. Problem ten został znacznie ograniczony dzięki zastosowaniu w dzisiejszych czasach wyłączników automatycznych „bez{4}}ponownego zapłonu”.

▪ Przepięcie spowodowane włączeniem linii-bez obciążenia: zamknięcie linii z ładunkiem resztkowym jest równoznaczne z ładowaniem kondensatora, co może generować przepięcie o wysokiej-amplitturze. Jest to jeden z czynników kontrolujących projektowanie izolacji systemów ultra-wysokiego i bardzo{4}}wysokiego napięcia.

▪ Przepięcie spowodowane wyłączeniem transformatorów-bez obciążenia: gdy odcięty zostanie niewielki prąd indukcyjny (prąd magnesujący), energia pola magnetycznego jest przekształcana w energię pola elektrycznego, generując przepięcie na równoważnej pojemności sprzętu. Do ochrony powszechnie stosuje się ograniczniki przepięć.

▪ Przepięcie uziemienia łuku: w systemie z nieuziemionym punktem neutralnym, gdy wystąpi jedno-fazowe zwarcie doziemne, łuk w punkcie zwarcia wielokrotnie gaśnie i zapala się ponownie, co prowadzi do wymiany energii pomiędzy pojemnością a indukcyjnością systemu, co skutkuje przepięciem w całym systemie o amplitudach sięgających do 3,5 razy. Można to stłumić, zmieniając punkt neutralny uziemiony przez cewkę tłumiącą łuk lub mały rezystor.

2. Chwilowe przepięcie

◦ Wystąpienie: Przepięcie o częstotliwości częstotliwości sieciowej lub zbliżonej do częstotliwości sieciowej i stosunkowo długim czasie trwania (0,1 sekundy do kilku sekund).

◦ Główne typy:

▪ Wzrost napięcia o częstotliwości sieciowej: taki jak efekt pojemności długiej linii (napięcie na końcu linii jest wyższe niż na początku), wzrost napięcia w zdrowej fazie spowodowany asymetrycznym zwarciem, wzrost napięcia spowodowany odciążeniem itp. Jest to „napięcie bazowe” przepięcia roboczego, które określa ciągłe napięcie robocze ogranicznika przepięć.

▪ Przepięcie ferrorezonansowe: gdy system zawiera nieliniową indukcyjność (np. rdzeń przekładnika napięciowego) i pojemność (pojemność linia-do-uziemienia, pojemność szeregowa itp.), może zostać wzbudzony, powodując wygenerowanie rezonansów o bardzo dużych amplitudach i częstotliwościach, które stanowią ułamek częstotliwości zasilania (np. 1/2, 1/3 itd.), gdy zostaną zakłócone (np. po usunięciu jednofazowe zwarcie doziemne-). Trwa długo i jest bardzo niebezpieczna.

VTZ vacuum circuit breaker

Zagrożenia związane z przepięciami

1. Bezpośrednie uszkodzenie izolacji: Powoduje uszkodzenie izolacji stałej, ciekłej lub gazowej w urządzeniach elektrycznych, co powoduje zwarcia.

2. Przyspieszenie starzenia się izolacji: Ciągłe przepięcie, które nie osiąga wartości przebicia, przyspieszy starzenie się materiałów izolacyjnych i skróci żywotność sprzętu.

3. Wadliwe działanie lub brak działania urządzeń ochronnych: Może to zakłócać normalne działanie przekaźnikowych urządzeń zabezpieczających i urządzeń automatyki.

4. „Uszkodzenia miękkie” sprzętu elektronicznego: W szczególności wyładowania atmosferyczne, które mogą prowadzić do pogorszenia wydajności układów scalonych, błędów lub utraty danych oraz innych niezauważalnych uszkodzeń.

System środków ochrony

W przypadku różnych rodzajów przepięć ochrona jest projektem systematycznym:

1. Ochrona przed bezpośrednim uderzeniem pioruna:

◦ Odgromniki: Piorunochrony i przewody odgromowe (napowietrzne przewody uziemiające) przyciągają do siebie pioruny.

Dobre urządzenie uziemiające: może szybko i przy niskiej impedancji rozładować prąd piorunowy do ziemi, zmniejszając potencjał.

2. Ochrona przed przepięciami piorunowymi i przepięciami roboczymi:

◦ Ograniczniki przepięć typu-zaworowego/bezszczelinowe z tlenkiem metalu: urządzenia zabezpieczające rdzeń. W normalnych warunkach wykazują wysoką rezystancję, ale szybko zmieniają się w niską rezystancję w przypadku wystąpienia przepięcia, odprowadzając energię przepięcia do ziemi i utrzymując napięcie na chronionym sprzęcie poniżej bezpiecznego poziomu (poziom ochrony). Stanowią ostatnią i najbardziej krytyczną linię obrony przed przepięciami zewnętrznymi i wewnętrznymi.

Ochronniki przeciwprzepięciowe: służą do wielo-dokładnej ochrony w systemach dystrybucji niskiego napięcia-i elektronicznych systemach informatycznych.

3. Tłumienie przepięć wewnętrznych:

◦ Równoległa rezystancja wyłącznika: Podłącz szeregowo rezystor podczas procesu zamykania/otwierania, aby tłumić oscylacje.

Instalowanie dławików bocznikowych: Kompensacja efektu pojemnościowego długich linii, tłumienie wzrostu napięcia o częstotliwości sieciowej i przepięcia roboczego.

Punkt neutralny uziemiony przez cewkę tłumiącą łuk / mały opór: Tłumić przepięcie uziemienia łuku.

Stosowanie-wysokowydajnych ograniczników z tlenku cynku jest najbardziej ekonomicznym i skutecznym sposobem ograniczenia różnego rodzaju wewnętrznych przepięć.

w skrócie

Streszczenie: Przepięcia stwarzają istotne zagrożenie dla bezpiecznej pracy systemów elektroenergetycznych. Nowoczesne systemy elektroenergetyczne utworzyły wielo-poziomowy i głęboki system ochrony obejmujący wytwarzanie, przesyłanie, przetwarzanie energii, jej dystrybucję i zużycie, poprzez kompleksową strategię „odwrócenia kierunku, rozładowania, zaciskania i tłumienia”.

VS1-12 Wyłącznik próżniowy

Wyłącznik próżniowy VS1-12 jest urządzeniem łączeniowym wnętrzowym o napięciu znamionowym 12kV i częstotliwości AC 50/60 Hz. Przyjmuje zintegrowany mechanizm operacyjny ramy i jest odpowiedni dla różnych przedsiębiorstw przemysłowych i górniczych, a także urządzeń sieci energetycznej. Można go używać jako wózka ręcznego do stosowania z rozdzielnicą KYN28A-12 lub jako jednostkę stałą z odpowiednią blokadą mechaniczną, dzięki czemu nadaje się do XGN2 i innych szaf stacjonarnych.