Tegangan lebih pada jaringan listrik

Tegangan lebih adalah tegangan yang melebihi amplitudo tegangan operasi tertinggi (Unom) pada isolasi elemen jaringan listrik. Bergantung pada tempat aplikasi, fase, antar fase, belitan internal dan tegangan lebih antar kontak dibedakan. Yang terakhir terjadi ketika tegangan diterapkan antara kontak terbuka dari fase perangkat switching yang sama (sakelar, pemisah).

Karakteristik tegangan lebih berikut dibedakan:

• nilai maksimum Umax atau kelipatan K = Umax / Unom;

• durasi paparan;

• bentuk melengkung;

• lebar cakupan elemen jaringan.

Karakteristik ini tunduk pada dispersi statistik karena bergantung pada banyak faktor.

Ketika mempelajari kelayakan langkah-langkah proteksi lonjakan dan pilihan insulasi, karakteristik statistik kerusakan (ekspektasi dan deviasi matematis) harus diperhitungkan karena downtime dan perbaikan darurat peralatan sistem tenaga, serta karena kegagalan peralatan. , penolakan produk dan gangguan proses teknologi di kalangan konsumen listrik.

Jenis utama tegangan lebih pada jaringan tegangan tinggi ditunjukkan pada Gambar 1.

Beras. 1. Jenis tegangan lebih utama pada jaringan tegangan tinggi

Tegangan lebih internal disebabkan oleh fluktuasi energi elektromagnetik yang disimpan dalam elemen rangkaian listrik atau disuplai oleh generator. Bergantung pada kondisi kejadian dan kemungkinan durasi paparan isolasi, tegangan lebih stasioner, kuasi-stasioner, dan switching dibedakan.

Beralih tegangan lebih - terjadi selama perubahan mendadak pada parameter sirkuit atau jaringan (peralihan saluran, transformator, dll. yang direncanakan dan darurat), serta sebagai akibat dari gangguan pembumian dan antar fase. Ketika elemen jaringan listrik (konduktor saluran atau belitan transformator dan reaktor) dihidupkan atau dimatikan (gangguan transmisi energi), transien osilasi terjadi, yang dapat menyebabkan tegangan berlebih yang signifikan. Ketika korona terjadi, kerugian memiliki efek peredaman pada puncak pertama tegangan lebih ini.

Interupsi arus kapasitif dari rangkaian listrik dapat disertai dengan busur api berulang pada pemutus sirkuit dan transien berulang dan tegangan berlebih dan trip arus induktif kecil pada kecepatan idle transformator - pemutusan paksa busur pada pemutus sirkuit dan transisi osilasi energi dari medan transformator magnetik dalam energi medan listrik dari kekuatan paralelnya. Dengan sesar arcing earth dalam jaringan dengan netral terisolasi beberapa pemogokan busur dan terjadinya lonjakan busur yang sesuai juga diamati.

Alasan utama terjadinya tegangan lebih kuasi-stasioner adalah efek kapasitif yang disebabkan, misalnya, oleh saluran transmisi satu ujung yang diumpankan oleh generator.

Mode saluran asimetris yang terjadi, misalnya, ketika satu fasa disingkat ke ground, pemutusan kabel, satu atau dua fasa pemutus sirkuit, dapat menyebabkan tegangan frekuensi dasar meningkat lebih lanjut atau menyebabkan tegangan lebih pada beberapa harmonik yang lebih tinggi — kelipatan frekuensi dari EMF ... generator.

Setiap elemen sistem dengan karakteristik non-linier, misalnya transformator dengan inti magnetik jenuh, juga dapat menjadi sumber harmonik yang lebih tinggi atau lebih rendah dan tegangan berlebih feroresonan yang sesuai. Jika ada sumber energi mekanik yang secara berkala mengubah parameter rangkaian (induktansi generator) dalam waktu dengan frekuensi alami rangkaian listrik, resonansi parametrik dapat terjadi.

Dalam beberapa kasus, juga perlu untuk memperhitungkan kemungkinan tegangan lebih internal yang terjadi dengan multiplisitas yang meningkat ketika beberapa pergantian atau faktor tidak menguntungkan lainnya diterapkan.

Untuk membatasi peralihan tegangan lebih dalam jaringan 330-750 kV, di mana biaya isolasi ternyata sangat signifikan, kuat pembatas katup atau reaktor. Dalam jaringan dengan kelas tegangan yang lebih rendah, arester tidak digunakan untuk membatasi tegangan lebih internal, dan karakteristik arester petir dipilih sehingga tidak tersandung di bawah tegangan lebih internal.

Lonjakan petir mengacu pada lonjakan eksternal dan terjadi saat terkena ggl eksternal. Lonjakan petir terbesar terjadi ketika sambaran petir langsung terjadi pada saluran dan gardu induk. Karena induksi elektromagnetik, sambaran petir di dekatnya menciptakan lonjakan yang diinduksi, yang biasanya menghasilkan peningkatan tegangan isolasi lebih lanjut. Mencapai gardu atau mesin listrik, menyebar dari titik kekalahan gelombang elektromagnetik, dapat menyebabkan tegangan lebih yang berbahaya pada isolasinya.

Untuk memastikan pengoperasian jaringan yang andal, perlu menerapkan proteksi petir yang efektif dan ekonomis. Perlindungan terhadap sambaran petir langsung dilakukan dengan bantuan penangkal petir vertikal tinggi dan kabel proteksi petir di atas konduktor saluran udara di atas 110 kV.

Perlindungan terhadap lonjakan yang datang dari saluran dilakukan oleh arester katup dan pipa gardu induk dengan proteksi petir yang lebih baik pada pendekatan ke gardu induk di saluran semua kelas tegangan.Hal ini diperlukan untuk memberikan proteksi petir yang sangat andal dari mesin berputar dengan bantuan arester khusus, kapasitor, reaktor, sisipan kabel dan proteksi petir yang lebih baik untuk pendekatan saluran udara.

Penggunaan pembumian bagian netral jaringan melalui koil penekan busur, penutupan otomatis dan pemendekan saluran, pencegahan insulasi yang hati-hati, penghentian dan pembumian sangat meningkatkan keandalan saluran.

Perlu dicatat bahwa kekuatan dielektrik isolasi berkurang dengan meningkatnya durasi pemaparan tegangan. Dalam hal ini, tegangan lebih internal dan eksternal dari amplitudo yang sama menghadirkan bahaya yang berbeda pada isolasi. Dengan demikian, tingkat isolasi tidak dapat dicirikan oleh nilai tegangan tahan tunggal.

Pemilihan tingkat insulasi yang diperlukan, mis. pemilihan voltase uji, yang disebut koordinasi insulasi, tidak mungkin dilakukan tanpa analisis menyeluruh terhadap voltase lebih yang terjadi dalam sistem.

Masalah koordinasi isolasi adalah salah satu masalah utama. Situasi ini disebabkan oleh fakta bahwa penggunaan tegangan nominal tertentu pada akhirnya ditentukan oleh rasio antara biaya insulasi dan biaya elemen konduktif dalam sistem.

Masalah koordinasi isolasi termasuk sebagai tugas dasar — ​​mengatur tingkat isolasi sistem… Koordinasi isolasi harus didasarkan pada amplitudo dan bentuk gelombang yang ditentukan dari tegangan lebih yang diterapkan.

Saat ini, koordinasi isolasi dalam sistem hingga 220 kV dilakukan untuk tegangan lebih atmosfer, dan koordinasi di atas 220 kV harus dilakukan dengan mempertimbangkan tegangan lebih internal.

Inti dari koordinasi insulasi pada surja atmosfer adalah koordinasi (pencocokan) karakteristik impuls insulasi dengan karakteristik katup, sebagai perangkat utama untuk membatasi surja atmosfer. Menurut penelitian, gelombang standar tegangan uji diadopsi.

Saat mengoordinasikan tegangan lebih internal, karena semakin beragamnya bentuk pengembangan tegangan lebih internal, tidak mungkin untuk fokus pada penggunaan satu perangkat pelindung. Singkatan yang diperlukan harus disediakan oleh skema jaringan: reaktor shunt, penggunaan sakelar tanpa pengapian ulang, penggunaan celah percikan khusus.

Untuk tegangan lebih internal, normalisasi bentuk gelombang uji isolasi belum dilakukan hingga saat ini. Banyak material telah terakumulasi dan normalisasi gelombang uji yang sesuai kemungkinan besar akan dilakukan dalam waktu dekat.