- Co to jest przepięcie w sieci i jakie jest jego zagrożenie?
- Odmiany i klasyfikacja przepięć sieciowych
- Główne powody
- Ochronnik przeciwprzepięciowy
Pomóż w opracowaniu witryny, udostępniając artykuł znajomym!
Przepięcie sieci elektrycznej stanowi poważne zagrożenie dla każdego sprzętu elektrycznego, w tym sprzętu gospodarstwa domowego. Problem polega na tym, że ze względu na charakter tego efektu niemożliwe jest całkowite wyeliminowanie jego manifestacji. W związku z tym opracowano kilka rozwiązań w celu ochrony urządzeń elektrycznych w celu zminimalizowania negatywnych skutków wzrostu napięcia. Szczegółowe informacje na ten temat przedstawiono poniżej.
Co to jest przepięcie w sieci i jakie jest jego zagrożenie?
Termin ten odnosi się do wzrostu napięcia w sieciach elektrycznych lub liniach energetycznych przekraczających ustaloną normę. Jest ona ograniczona do 5, 0% i 10, 0% (dopuszczalne i maksymalne dopuszczalne odchylenie, odpowiednio). W GOST 13109 91, który opisuje zasady, które muszą być zgodne z jakością energii elektrycznej, podano bardziej szczegółową definicję tego efektu. Dokument normatywny zawiera opisy dwóch wariantów manifestacji wysokiego napięcia :
- Przepięcie impulsowe. Objawia się to gwałtownym wzrostem amplitudy napięcia, po którym obserwuje się spadek do poziomu początkowego lub zbliżonego (patrz A na rys. 1). Czas trwania impulsu mniejszy niż 10, 0 milisekund.
- Efekt tymczasowego przepięcia. W tym przypadku nadmiar nominalny powyżej 10, 0% jest obserwowany dłużej niż 10, 0 ms (patrz B na rysunku 1).
Przepięcia są niebezpieczne, ponieważ mogą nie tylko wyłączać urządzenia sieciowe, ale także niszczyć izolację urządzeń elektrycznych. W tym drugim przypadku powstaje zagrożenie dla życia ludzkiego i wzrasta ryzyko zagrożenia. Uszkodzenie izolacji elektrycznej często powoduje pożar.
W związku z tym wybór izolacji powinien opierać się na odpowiednich zasadach, szczegółowe informacje na ten temat można znaleźć na stronach naszej witryny.
Odmiany i klasyfikacja przepięć sieciowych
W zależności od czynników, które spowodowały wzrost poziomu napięcia, odchylenia są zwykle dzielone na następujące typy przepięć:
- Przepięcia zewnętrzne, czyli wynikające z wpływu strony trzeciej na sieć energetyczną. Jako takie mogą występować czynniki naturalne i spowodowane przez człowieka. Jako przykład naturalnego oddziaływania można podać zjawisko atmosferyczne, takie jak wyładowania atmosferyczne lub burze magnetyczne. Przykładem czynnika technogenicznego jest zwarcie z przewodem sieci trakcyjnej tramwajowej lub trolejbusowej lub innym źródłem prądu innej firmy.
- Przepięcie spowodowane wewnętrznymi procesami w systemie zasilania. Należą do nich wypadki, przełączanie, nagłe zrzucanie obciążenia itp.
Rozważ osobno różne rodzaje zewnętrznych i wewnętrznych przepięć, zacznijmy od pierwszego.
Burza z piorunami
Ten rodzaj przepięcia powoduje wyładowania atmosferyczne, które spadły na linie energetyczne. W rezultacie występują gwałtowne wzrosty w linii, podczas gdy norma może zostać przekroczona o rząd wielkości lub więcej. Czas trwania burz rzadko sięga 10, 0 ms. Pomimo tak krótkiego czasu wielkość wyładowania elektrycznego jest tak duża, że urządzenia elektryczne podłączone do sieci ulegają awarii bez względu na poziom izolacji.
Wywołane przepięcia należą również do tego typu, powstają w przypadku, gdy wyładowania atmosferyczne spadają na ziemię w pobliżu linii energetycznych. Powoduje to gwałtowny wzrost natężenia pól elektromagnetycznych, aw konsekwencji powstawanie prądów impulsowych.
Technogenic
W większości przypadków współczynnik ten jest związany ze zwarciem między źródłem energii elektrycznej a liniami napowietrznymi innych producentów. Typowym przykładem takiego wypadku jest przerwanie przewodu kontaktowego miejskiego transportu elektrycznego i jego późniejsze wejście w linię wysokiego napięcia zasilającą domy mieszkalne lub inne obiekty. Rezultatem będzie awaria sprzętu elektrycznego podłączonego do sieci, w której nastąpił wypadek.
Istnieją inne czynniki stworzone przez człowieka, takie jak nawet EMR spowodowane eksplozją nuklearną.
Przejdziemy teraz do krótkiego opisu wewnętrznych odmian przepięcia.
Przełączanie
Termin ten odnosi się do stanów nieustalonych spowodowanych nagłymi zmianami trybów pracy systemu zasilania. Taki efekt może wywołać urządzenia przełączające, wzrost obciążeń indukcyjnych itp. Główne powody będą rozpatrywane oddzielnie.
Dla tego rodzaju odchylenia charakterystyczna jest wysoka częstotliwość impulsów napięcia, co w przypadku amplitudy może być mierzona w kilowoltach. Na charakter procesów wpływają zarówno parametry sieci energetycznej, jak i prędkość urządzeń przełączających.
Elektrostatyczne
Występuje z powodu nagromadzenia elektrostatyki w suchym środowisku. Proces ten prowadzi do powstania silnego pola elektrostatycznego, którego rozładowanie na krótko zwiększa napięcie sieci energetycznej. Nie można przewidzieć manifestacji tego efektu.
Impuls
Oprócz wyładowań atmosferycznych i procesów przełączania, skoki napięcia mogą być spowodowane zakłóceniami elektromagnetycznymi, jak również innymi przyczynami związanymi z kwantowaniem.
Quasistationary
Czas trwania tego rodzaju odchylenia może się wahać od kilku milisekund do godziny lub dłużej, zależy to od przyczyn przepięcia. Ten typ przepięcia może być: rezonansowy, parametryczny, modalny i ferrorezonansowy. Krótki opis tych podgatunków oraz ich przyczyny zostaną podane w następnej sekcji.
Główne powody
Ponieważ czynniki zewnętrzne zostały już uwzględnione, natychmiast przejdziemy do przyczyn wewnętrznych powodujących wzrost napięcia, zaczniemy w kolejności. Czynniki przełączające:
- Nagłe odłączenie obciążenia, gdy działają urządzenia zabezpieczające, na przykład wyłączniki powietrzne, powodują silne zakłócenia, zwłaszcza w przypadku awaryjnego odłączenia linii energetycznych.
- Przełączanie instalacji kondensatorów.
- Wyłączanie potężnych maszyn elektrycznych i transformatorów mocy (powoduje, że prądy indukcyjne wpływają na linię).
- Zmiana linii.
Przykład typowego odchylenia napięcia przełączania jest zaznaczony na niebiesko na poniższym wykresie.
Quatistationary odstępstwa mogą być spowodowane przez następujące czynniki:
- Reżim, w tym:
- asymetryczne zwarcie do ziemi w sieci z izolowanym punktem neutralnym;
- obwód łuku w liniach o napięciu 6, 0–35, 0 kV (przepięcie łuku);
- przyspieszenie zespołu prądotwórczego z powodu nagłego odłączenia obciążenia;
- niewłaściwe fazowanie instalacji transformatora;
- inne niekorzystne kombinacje emf w sieci.
- Rezonansowe przepięcia . Występują w przypadku, gdy częstotliwości wymuszonej EMF i oddzielnej części sieci są bliskie zbiegu okoliczności. W takim przypadku „efekt pojemnościowy” doprowadzi do przepięcia.
W przypadku, gdy linia działa w niepełnym trybie fazowym i podłączony jest do niej transformator, który ma uziemiony przewód neutralny, istnieje duże prawdopodobieństwo, że zostanie utworzony obwód rezonansowy. Interakcja zachodzi między indukcyjnością instalacji transformatora a pojemnością międzyfazową spowoduje również wysoki współczynnik przepięcia.
- Nadnapięcie ferrorezonansowe . Ten typ odchylenia można zaobserwować, gdy powstaje rezonansowy obwód oscylacyjny, który spełnia następujące warunki:
- częstotliwość bliska 50, 0 Hz;
- występują niższe i wyższe harmoniczne;
- element indukcyjny ma nasycony rdzeń magnetyczny.
W przypadku niepełnego trybu fazowego, efekt ferroresonansu jest możliwy w obwodach, w których występuje indukcyjność utworzona przez szeregowo połączone transformatory.
Ochronnik przeciwprzepięciowy
Organizacja ochrony sieci elektrycznych budynków mieszkalnych przed skutkami czynników zewnętrznych, zarówno naturalnych, jak i spowodowanych przez człowieka, jest przyznawana firmom świadczącym usługi energetyczne. Ochrona odgromowa, a także inne urządzenia zabezpieczające są objęte obowiązkowym wyposażeniem podstacji dowolnego poziomu.
Sytuacja jest zupełnie inna, gdy domy prywatne są zasilane liniami napowietrznymi. W takiej sytuacji konieczne jest zorganizowanie ochrony przed dużymi prądami zewnętrznymi wynikającymi z wyładowań atmosferycznych niezależnie. W tym celu stosowane są specjalne urządzenia - tłumiki przepięć. Schemat ich połączenia przedstawiono poniżej.
Należy pamiętać, że ograniczniki przepięć zostały stworzone w celu ochrony przed impulsami przełączającymi i burzowymi, nie są w stanie zapewnić ochrony przed innymi negatywnymi czynnikami powodującymi wzrost napięcia fazowego.
Aby ograniczyć skutki procesów przełączania i quasi-stacjonarnych, wymagana będzie kompleksowa ochrona. Można go zorganizować na podstawie przekaźnika napięcia i stabilizatora dla całego domu. Przekaźnik powinien odpowiadać całkowitej mocy obciążenia i być zainstalowany na wejściu. Zakres wyzwalania (dolny i górny limit) można ustawić niezależnie, biorąc pod uwagę cechy linii.
Gdy napięcie wejściowe przekroczy ustawiony próg, przekaźnik będzie działał i wyłączał zasilanie, po znormalizowaniu sytuacji sieć domowa zostanie ponownie podłączona.
Aby wyeliminować zakłócenia i przywrócić akceptowalną jakość energii elektrycznej, należy zainstalować regulator napięcia dla całego domu lub mieszkania. Przy wyborze urządzenia należy wziąć pod uwagę maksymalną całkowitą moc obciążenia. Jeśli w domu znajdują się urządzenia, dla których jakość napięcia nie jest krytyczna (kocioł, piec elektryczny itp.), Można je podłączyć z pominięciem stabilizatora.