Пренапон у електричним мрежама

Пренапон је напон који прелази амплитуду највећег радног напона (Уном) на изолацији елемената електричне мреже. У зависности од места примене, разликују се фазни, међуфазни, унутрашњи намотаји и међуконтактни пренапон. Ово последње се јавља када се напон примењује између отворених контаката истих фаза склопних уређаја (прекидачи, растављачи).

Разликују се следеће карактеристике пренапона:

• максимална вредност Умак или вишеструкост К = Умак / Уном;

• трајање излагања;

• закривљени облик;

• ширина опсега елемената мреже.

Ове карактеристике су подложне статистичкој дисперзији јер зависе од многих фактора.

Приликом проучавања изводљивости мера заштите од пренапона и избора изолације, потребно је узети у обзир статистичке карактеристике оштећења (математичко очекивање и одступање) услед застоја и хитних поправки опреме електроенергетског система, као и због квара опреме. , одбацивање производа и поремећај технолошког процеса код потрошача електричне енергије.

Главни типови пренапона у високонапонским мрежама приказани су на слици 1.

Пиринач. 1. Главни типови пренапона у високонапонским мрежама

Унутрашњи пренапон узрокован флуктуацијама електромагнетне енергије ускладиштене у елементима електричног кола или коју им напајају генератори. У зависности од услова настанка и могућег трајања изложености изолацији, разликују се стационарни, квазистационарни и склопни пренапони.

Преклопни пренапони — настају при наглим променама параметара кола или мреже (планско и хитно укључивање водова, трансформатора и сл.), као и као последица земљоспоја и између фаза. При укључивању или искључивању елемената електричне мреже (линијски проводници или намотаји трансформатора и пригушница) (прекид преноса енергије) настају осцилаторни транзијенти који могу довести до значајних пренапона. Када дође до короне, губици имају ефекат пригушења на прве врхове ових пренапона.

Прекид капацитивних струја електричних кола може бити праћен поновљеним лучењем у прекидачу и поновљеним транзијентима и пренапонима и окидањем малих индуктивних струја у празном ходу трансформатора — принудним прекидом лука у прекидачу и осцилаторним прелазом енергије. поља магнетног трансформатора у енергију електричног поља његових паралелних снага. Са лучним кваровима на земљи у мрежи са изолованим неутралним примећују се и вишеструки удари лука и појава одговарајућих лучних удара.

Главни разлог за појаву квазистационарних пренапона је капацитивни ефекат изазван, на пример, једнокраким далеководом који се напаја од генератора.

Асиметрични режими линије који се јављају, на пример, када је једна фаза кратко спојена на масу, прекид жице, једна или две фазе прекидача, могу изазвати даље повећање напона основне фреквенције или изазвати пренапоне на неким вишим хармоницима - вишеструким од фреквенције ЕМФ … генератора.

Било који елемент система са нелинеарним карактеристикама, на пример трансформатор са засићеним магнетним језгром, такође може бити извор виших или нижих хармоника и одговарајућих ферорезонантних пренапона. Ако постоји извор механичке енергије који периодично мења параметар кола (индуктивност генератора) у времену са природном фреквенцијом електричног кола, може доћи до параметарске резонанце.

У појединим случајевима потребно је узети у обзир и могућност појаве интерних пренапона са повећаном множином када се наметне више комутација или други неповољни фактори.

За ограничавање преклопних пренапона у мрежама 330-750 кВ, где се трошак изолације испостави да је посебно значајан, моћан ограничавачи вентила или реакторима. У мрежама са нижим напонским класама одводници се не користе за ограничавање унутрашњих пренапона, а карактеристике громобранских одводника се бирају тако да се не активирају под унутрашњим пренапонима.

Пренапони грома се односе на спољашње пренапоне и јављају се када су изложени спољашњим емфс. Највећи удари грома настају када дође до директног удара грома на линију и трафостаницу. Због електромагнетне индукције, оближњи удар грома ствара индуковани пренапон, што обично резултира даљим повећањем изолационог напона. Достизање трафостанице или електричне машине, ширење са тачке пораза електромагнетни таласи, могу изазвати опасне пренапоне на њиховој изолацији.

Да би се обезбедио поуздан рад мреже, неопходно је спровести њену ефикасну и економичну заштиту од грома. Заштита од директних удара грома врши се помоћу високог вертикалног громобрана и громобранских каблова изнад проводника надземних водова изнад 110 кВ.

Заштита од пренапона који долазе са водова се врши вентилским и цевним одводницима трафостаница са побољшаном заштитом од грома на прилазима трафостаницама на водовима свих напонских класа.Неопходно је обезбедити посебно поуздану громобранску заштиту ротационих машина уз помоћ специјалних одводника, кондензатора, пригушница, кабловских уметака и побољшане громобранске заштите за приступ надземном водову.

Употреба уземљења неутралног дела мреже помоћу намотаја за гашење лука, аутоматског поновног затварања и скраћивања водова, пажљивог спречавања изолације, заустављања и уземљења у великој мери повећавају поузданост водова.

Треба напоменути да се диелектрична чврстоћа изолације смањује са повећањем трајања излагања напону. У том смислу, унутрашњи и спољашњи пренапони исте амплитуде представљају различиту опасност за изолацију. Дакле, ниво изолације се не може окарактерисати једном вредношћу отпорног напона.

Избор потребног нивоа изолације, тј. избор испитних напона, тзв. координација изолације, немогућ је без детаљне анализе пренапона који се јављају у систему.

Проблем координације изолације је један од главних проблема. Ова ситуација је због чињенице да је употреба једног или другог номиналног напона на крају одређена односом између трошкова изолације и трошкова проводних елемената у систему.

Проблем координације изолације укључује као основни задатак — постављање нивоа изолације система... Координација изолације мора бити заснована на специфицираним амплитудама и таласним облицима примењених пренапона.

Тренутно се координација изолације у систему до 220 кВ врши за атмосферске пренапоне, а изнад 220 кВ координација мора да се врши узимајући у обзир унутрашње пренапоне.

Суштина координације изолације код атмосферских пренапона је координација (усклађивање) импулсних карактеристика изолације са карактеристикама вентила, као главног уређаја за ограничавање атмосферских пренапона. Према студији, усвојен је стандардни талас испитног напона.

При координацији унутрашњих пренапона, због веће разноврсности облика развоја унутрашњих пренапона, немогуће је фокусирати се на употребу једног заштитног уређаја. Неопходну краткоћу мора обезбедити мрежна шема: шантни реактори, употреба прекидача без поновног паљења, употреба специјалних искришта.

За унутрашње пренапоне, нормализација таласних облика испитивања изолације још увек није спроведена до недавно. Много материјала је већ акумулирано и одговарајућа нормализација тестних таласа ће вероватно бити спроведена у блиској будућности.