Допоможіть розробці сайту, ділитися статтею з друзями!

Перенапруження електричної мережі становить серйозну загрозу для будь-якого електроустаткування, включаючи побутову техніку. Проблема полягає в тому, що через природу цього ефекту повністю виключити його прояв неможливо. У зв'язку з цим було розроблено кілька рішень для захисту електрообладнання, що дозволяють мінімізувати негативні наслідки підвищення напруги. Детальна інформація по цій темі представлена нижче.

Що таке перенапруження в мережі і в чому його небезпека?

Під даним терміном мається на увазі підвищення напруги в електромережах або лініях електропередач понад встановлену норму. Вона обмежена 5, 0% і 10, 0% (допустимий і гранично допустиме відхилення, відповідно). У ГОСТ 13109 91, де описані норми, яким повинна відповідати якість електроенергії дається більш детальне визначення цього ефекту. Нормативний документ дає опису двома варіантами прояви високого напруги я:

  • Імпульсне перенапруження. Виявляється як різке підвищення амплітуди напруги, після чого спостерігається зниження до вихідного або близького до нього рівнем (див. А на рис.1). Тривалість імпульсу менш 10, 0 мілісекунд.
  • Ефект тимчасового перенапруги. В даному випадку перевищення номіналу більше 10, 0% спостерігається довше 10, 0 мс (див. В на рис.1).
Рис 1. Приклад імпульсного (А) і тимчасового (В) перенапруги

Перенапруги небезпечні тим, що можуть не тільки вивести з ладу підключені до мережі прилади, а й зруйнувати ізоляцію електроустаткування. В останньому випадку створюється загроза для людського життя і підвищується ризик виникнення аварійної ситуації. Пошкодження ізоляції електроустановок досить часто стає причиною пожежі.

Пожежа, викликаний перенапруженням

У зв'язку з цим, при виборі ізоляції необхідно керуватися відповідними нормами, детальну інформацію про це можна знайти на сторінках нашого сайту.

Різновиди і класифікація перенапруг в мережі

Залежно від чинників, що викликали підвищення рівня напруги, відхилення прийнято розділяти на наступні види перенапруг:

  • Зовнішні перенапруги, тобто, що відбулися в результаті стороннього впливу на енергосистему. В якості таких можуть виступати природні і техногенні чинники. Як приклад природного впливу можна привести таке атмосферне явище, як розряд блискавки або магнітні бурі. Приклад техногенного фактора - коротке замикання з проводом трамвайної або тролейбусної контактної мережі або іншим стороннім джерелом струму.
  • Перенапруги, викликані внутрішніми процесами в енергосистемі. До таких належать аварії, комутація, різке скидання навантаження і т.д.

Розглянемо окремо різні види зовнішніх і внутрішніх перенапруг, почнемо з перших.

грозове

Даний вид перенапруги викликають грозові розряди, що припали на ЛЕП. В результаті спостерігаються різкі кидки напруги в лінії, при цьому норма може бути перевищена на порядок і більше. Час тривалості грозових імпульсів рідко наближається до 10, 0 мс. Незважаючи на такий короткий час величина електричного розряду настільки висока, що підключений до мережі електрообладнання виходить з ладу незалежно від рівня ізоляції.

Ресивер, згорілий під впливом імпульсних струмів

До даного виду також відносяться индуктироваться перенапруги, вони виникають в тому випадку, коли розряди блискавки припадають на землю біля ЛЕП. Це викликає різке зростання інтенсивності електромагнітних полів, і, як наслідок, утворення імпульсних струмів.

техногенне

У більшості випадків даний фактор пов'язаний з КЗ між стороннім джерелом електрики і ВЛ. Характерний приклад такої аварії - обрив контактного проводу міського електротранспорту та подальше його потрапляння на ВЛ, що здійснює харчування житлових будинків або інших об'єктів. Результатом цього буде вихід з ладу електрообладнання, підключеного до мережі, де сталася аварія.

Існують і інші техногенні фактори, до таких навіть можна віднести ЕМІ, викликаний ядерним вибухом.

Тепер перейдемо до короткого опису внутрішніх різновидів перенапруги.

комутаційне

Під даним терміном маються на увазі перехідні процеси, викликані різкими змінами в режимах роботи енергосистеми. Такий ефект може викликати спрацьовування комутаційних апаратів, збільшення індуктивних навантажень і т.д. Основні причини будуть розглянуті окремо.

Для даного виду відхилень властива висока частота імпульсів напруги, що стосується амплітуди, то вона може вимірюватися в кіловольт. На характер процесів впливають як параметри електромережі, так і швидкість роботи комутаційного обладнання.

електростатичне

Виникає через накопичення електростатики в сухому середовищі. Даний процес призводить до утворення сильного електростатичного поля, розряд якого короткочасно підвищує напругу електромережі. Спрогнозувати прояв даного ефекту не представляється можливим.

імпульсне

Крім грозових розрядів і комутаційних процесів кидки напруги можуть бути викликані електромагнітними перешкодами, а також іншими причинами, що відносяться до квазістаціонарним.

квазістаціонарне

Тривалість даного виду відхилень може варіюватися від декількох мілісекунд до години і більше, це залежить від причин, що викликали перенапруження. Даного тип перенапруги може бути: резонансним, параметричних, режимним і Ферорезонансні. Короткий опис цих підвидів, а також викликають їх причин буде приведено в наступному розділі.

Основні причини

Оскільки зовнішні фактори впливу були вже розглянуті, відразу перейдемо до внутрішніх причин, що викликають підвищення напруги, почнемо по порядку. Комутаційні фактори:

  • Різке відключення навантаження при спрацьовуванні захисних пристроїв, наприклад, повітряні вимикачі створюють сильні перешкоди, особливо при аварійному відключенні ліній електропередач.
  • Комутація конденсаторних установок.
  • Вимкнення потужних електромашин і силових трансформаторів (викликає вплив індуктивних струмів на лінію).
  • Перекомутація ліній.

Приклад типового комутаційного відхилення напруги відзначений синім кольором на представленому нижче графіку.

Типове комутаційне перенапруження

Квазістаціонарні відхилення можуть бути викликані наступними чинниками:

  1. Режимними, до таких належать:
  • несиметричні КЗ на землю в мережі з ізольованою нейтраллю;
  • дугові замикання в лініях з напругою 6, 0-35, 0 кВ (дугові перенапруження);
  • розгін генераторної установки внаслідок різкого відключення навантаження;
  • неправильна фазировка трансформаторних установок;
  • інші несприятливі поєднання ЕРС в електромережі.
  1. Резонансними перенапруженнями. Вони виникають в тому випадку, коли частоти вимушеної ЕРС і окремої ділянки мережі близькі до збігу. Якщо це станеться, то «ємнісний ефект» призведе до перенапруження.

У тому випадку, коли лінія працює в неповнофазному режимі і до неї підключений трансформатор, у якого заземлена нейтраль, є велика ймовірність утворення резонансного контуру. Взаємодія відбудеться між індуктивністю трансформаторної установки і міжфазної ємністю також стане причиною високої кратності перенапруги.

  1. Ферорезонансні перенапруження. Даний вид відхилень може спостерігатися при утворенні резонансного коливального контуру, що відповідає таким умовам:
  • частота близька до 50, 0 Гц;
  • мають місце нижчі і вищі гармоніки;
  • у індуктивної складової насичений муздрамтеатр.

При неповнофазному режимі роботи системи ефект ферорезонансу можливий в контурах, де є індуктивність утворена з'єднаними послідовно трансформаторами.

Пристрої для захисту від перенапруги в мережі

Організація захисту електромереж багатоквартирних будинків від впливу зовнішніх факторів як природних, так і техногенних покладається на компанії, що надають послуги електропостачання. Блискавкозахист, а також інші пристрої захисту входять в обов'язкове обладнання підстанцій будь-якого рівня.

Зовсім по іншому йдуть справи в тих випадках, коли приватні будинки запитані від ПЛ. У такій ситуації організувати захист від великих зовнішніх струмів, що виникають від грозових розрядів, потрібно самостійно. Для цієї мети використовуються спеціальні пристрої - обмежувачі перенапруг. Схема їх підключення представлена нижче.

Приклад підключення ОПН

Звернемо увагу, що ОПН були створені для захисту від комутаційних і грозових імпульсів, забезпечити захист від інших негативних чинників, що викликають підвищення фазної напруги вони не в змозі.

Для обмеження впливу комутаційних і квазістаціонарних процесів знадобиться комплексний захист. Її можна організувати на базі реле напруги і стабілізатора для всього будинку. Реле має відповідати сумарної потужності навантаження і встановлюватися на вводі. Діапазон спрацьовування (нижня і верхня межа) можна виставити самостійно з урахуванням особливостей лінії.

Реле напруга в електрощитку

Коли напруга на вводі вийде за встановлений поріг, реле спрацює і відключить харчування, після нормалізації ситуації домашня мережа буде знову підключена.

Для усунення перешкод і відновлення прийнятної якості електрики слід встановити стабілізатор напруги на весь будинок або квартиру. При виборі пристрою необхідно враховувати максимальну сумарну потужність навантаження. Якщо в будинку є прилади, для яких якість напруги некритично (бойлер, електропіч і т.д.), то їх можна підключити минаючи стабілізатор.

Допоможіть розробці сайту, ділитися статтею з друзями!

Категорія: