4.2. Внутрішні перенапруги
Найбільш різноманітні внутрішні перенапруги. Причини виникнення внутрішніх перенапруг дуже різноманітні (відключення лінії, трансформаторів і інші перемикання; обриви фаз; к. з., перекриття ізоляторів і пробій).
Внутрішні перенапруги викликаються коливаннями енергії, запасеної в елементах мережі або поступаючої у мережу від джерел енергії (генератори, при зміні первісних параметрів). Елементи електричної мережі: джерела енергії; накопичувачі енергії (конденсатори, індуктивності); поглиначі енергії (активні опори, корона, провідність ізоляції).
Внутрішні перенапруги діляться на комутаційні, квазістаціонарні (сталі), стаціонарні.
Умовний розвиток перенапруги графічно можна представити відповідно до мал. 4.1.
I стадія - перехідний процес (комутаційні перенапруги). Триває кілька періодів.
|
Рис. 4.1. Вид напруги мережі з появою внутрішніх перенапруг: t0 — момент комутації |
II стадія - умовно сталий стан (квазістаціонарна). Перехідний процес закінчився, але параметри ланцюга інші, тому висока напруга, а регулятори напруги на генераторах ще не встигли спрацювати.
III стадія - робота регуляторів напруги в генераторів. Зниження напруги до нової сталої робочої напруги.
Збільшення довжини й класу напруги лінії приводить до збільшення енергії в елементах мережі й, як наслідок, до збільшення кратності перенапруг. У зв'язку із цим для ліній класу U>330 кВ здійснюється примусове обмеження перенапруг до рівнів:
30 кв - Кп = 2,7
500 кв - Кп = 2,5
750 кв - Кп = 2,2
1150 кв - Кп = 1,8
Обмеження перенапруг здійснюється захисними розрядниками (РЗ), трубчастими розрядниками (РТ), вентильними розрядниками (РВ), нелінійними обмежниками перенапруг (ОПН) і схемними рішеннями (реактори, конденсатори, опори активні й ін.).
4.3. Грозозахист повітряних ліній електропередач і підстанцій
Основною кількісною характеристикою розряду блискавки є амплітуда струму блискавки. Повітряні лінії електропередач (ВЛ) у районах із середньою тривалістю грозової діяльності (20-30 годин у рік) вражаються розрядами блискавки 15-20 разів у рік на 100 км довжини. Струми блискавки змінюються в широких межах від одиниць до сотень кілоампер. Середній розрахунковий струм блискавки становить 15 кА. При розряді блискавки в землю можуть вражатись різні об'єкти, зокрема, повітряні лінії електропередачі, підстанції, станції. Протікання струму блискавки через об'єкт викликає виникнення хвилі напруги блискавки, що може пробити й зруйнувати ізоляцію електротехнічних пристроїв. При розрахунках імпульсної електричної міцності користуються стандартною хвилею напруги.
4.3.1. Захист від прямих ударів блискавки
Для захисту об'єктів від враження блискавкою використовуються блискавковідводи. Залежно від об'єкта, що захищає, застосовують стрижневі (підстанції) або тросові (ВЛ) блискавковідводи. Необхідною умовою ефективної роботи блискавковідводів є їхнє заземлення.
Найбільші грозові перенапруги виникають при прямому ударі блискавки (ПУБ) у лінію або підстанцію. У місці удару виникає короткочасна (імпульсна) напруга в мільйони вольтів, тобто вище імпульсної електричної міцності ізоляції електропередач і електроустаткування. Для забезпечення надійної роботи електричної мережі необхідно здійснити її ефективний і економічний грозозахист.
Щоб бути захищеним від ПУБ, об'єкт повинен повністю перебувати усередині простору, що являє собою зона захисту блискавковідводу.
Зоною захисту блискавковідводів називається простір навколо блискавковідводу, влучення в яке розрядів блискавки малоймовірно.