Классификация и основные характеристики перенапряжений
Перенапряжение – это увеличение уровня электрического напряжения до значения, которое опасно для изоляции.
При проектировании электросетей и управлении режимами их работы стараются удержать колебания напряжения в пределах, которые установлены нормативными документами, определяющими максимальную величину самого большого напряжения электрического оборудования, которое совпадает с верхним пределом длительно допустимого напряжения в сети. Возникновение перенапряжений может стать причиной нарушения электромагнитной совместимости между объектами высокого и низкого напряжения. Основными характеристиками перенапряжений являются широта охвата сети, кратность, форма кривой перенапряжений и повторяемость.
Кратность перенапряжения представляет собой отношение максимального напряжения к амплитуде самого большого рабочего напряжения на изоляции рассматриваемого объекта. Повторяемость перенапряжений определяется ожидаемым количеством случаев их возникновения за определенный временной промежуток (год, месяц и т.п.). Форма кривой перенапряжений обусловлена длиной фронта, а также числом, длительностью импульсов и временем существования перенапряжения.
Широта охвата сети – это количество изоляционных конструкций, на которые одновременное действует перенапряжение.
В зависимости от места приложения перенапряжения делятся на:
- Фазные.
- Междуфазные.
- Внутрифазные.
- Перенапряжения между контактами.
Самое большое значение, при проектировании электрической сети, имеют фазные перенапряжения. Они воздействуют на изоляцию токоведущих частей электрического оборудования от заземленных конструкций или земли. К такой изоляции приложено фазное напряжение, но в сетях с изолированной нейтралью необходимо учитывать, что в процессе определения и поиска места замыкания на землю к фазной изоляции может быть приложено линейное напряжение.
Междуфазные перенапряжения рассматриваются в том случае, когда осуществляется выбор междуфазной изоляции, например, расстояние между проводами разных фаз на подстанциях и линиях, обмотками фаз трансформатора. В этом случае рабочим напряжением такой изоляции является линейное. Внутрифазные перенапряжения появляются между различными токоведущими составляющими одной и той же фазы, например, соседними витками трансформатора. Перенапряжения между контактами аппаратов коммутации возникает во время отключения участка сети или в случае несинхронной работе двух ее участков.
Координация изоляции
Координация изоляции представляет собой процесс согласования характеристик изоляции, защитных аппаратов, а также характеристик неэлектрических (температура, влажность, давление, механические нагрузки и т.п.) и электрических (рабочее напряжение, внутренние перенапряжения и т.п.) воздействий. К основным задачам координации изоляции относятся обеспечение:
- Необходимого уровня экологической безопасности.
- Требуемых электрических параметров оборудования.
- Безопасности обслуживания и эксплуатации.
- Необходимого срока службы оборудования.
- Высокого уровня ремонтопригодности.
- Достаточной электрической прочности.
- Необходимой технологичности изготовления изоляции.
- Достаточной механической прочности.
- Минимальной стоимости.
- Технологичности изготовления изоляции.
Защитные мероприятия и уровень изоляции должны быть подобраны таким образом, чтобы изоляция не была разрушена от воздействия различных перенапряжений, которые могут возникнуть на защищаемом объекте, при этом его габариты и масса должны быть минимально возможными. Уровень изоляции установок напряжением 220 киловольт определяются величиной атмосферных перенапряжений, то есть лежат гораздо выше, чем внутренние перенапряжения, поэтому для них координация изоляции основывается на импульсных характеристиках. Для установок напряжением 330 киловольт уровень изоляции, как правило, определяется внутренним перенапряжением, а процесс координации определяется на основе учета возможных величин данных перенапряжений.
Процесс координации изоляции главным образом зависит от режима работы нейтралей. Для установок с изолированной нейтралью необходим уровень изоляции гораздо выше, чем для установок с глухозаземленной нейтралью.
Изоляция электрических установок должна быть выполнена с запасом электрической прочности, при котором не будет происходить пробой при любых перенапряжениях. Однако, из-за дороговизны и больших размеров такой изоляции, ее прокладывают не по линии запаса электрической прочности, а по линии использования защитных мероприятий, направленных на предотвращение появления опасных волн перенапряжений и защиту от них.
