Wat is overspanning?

Fysische aard en sleutelconcepten van overspanning

De kern van overspanning is de onmiddellijke of korte{0}} abnormale spanningsstijging, en de belangrijkste meetcriteria zijn veelvouden en golfvormen.

Meervoudig: de verhouding tussen de overspanningsamplitude en de piekwaarde van de hoogste bedrijfsfasespanning van het systeem. Een meervoudige overspanning van 2,0 betekent bijvoorbeeld dat de spanning tweemaal de normale piekwaarde heeft bereikt.

Golfvorm: Het bepaalt de energie en de vernietigende kracht van overspanning. Blikseminpulsgolven (met steile hellingen in het microsecondebereik) testen bijvoorbeeld het vermogen van de isolatie om impulsspanningen te weerstaan; terwijl tijdelijke overspanningen (van milliseconden tot seconden) het vermogen van de isolatie testen om langdurige hoge spanningen en thermische stabiliteit te weerstaan.

Gedetailleerde beschrijving van externe overspanning (atmosferische overspanning / bliksemoverspanning)

Bliksem is de meest geconcentreerde bron van overspanning in de natuur, met stromen die tientallen tot honderden kiloampère kunnen bereiken.

1. Directe bliksemoverspanning

◦ Voorval: Blikseminslag treft rechtstreeks de torens, bliksemafleiders of geleiders van transmissielijnen. De enorme bliksemstroom komt via impedantie de aarde binnen en genereert op het inslagpunt een extreem hoge spanning.

Kenmerken: Extreem hoge amplitude, tot enkele duizenden kilovolts; extreem steil, met een golffronttijd van 1-4 microseconden, wat de grootste bedreiging voor de isolatie vormt. Het is de focus van bliksembeveiliging voor hoogspanningsleidingen.

2. Overspanning door blikseminslag

◦ Voorval: Bliksem slaat niet rechtstreeks op de lijn, maar ontlaadt zich naar de grond vlakbij de lijn.

Mechanisme:

Elektrostatische inductie: Tijdens de aanloopfase van een onweerswolk zal een grote hoeveelheid gebonden ladingen met tegengestelde polariteit ten opzichte van de onweerswolk op de geleiders van de lijn worden geïnduceerd. Wanneer de hoofdontlading plaatsvindt, komen deze gebonden ladingen plotseling vrij, waardoor overspanningsgolven ontstaan die zich langs de geleiders voortplanten.

.Elektromagnetische inductie: De krachtige bliksemstroom genereert een snel veranderend magnetisch veld rond het ontladingskanaal. Dit magnetische veld gaat door de geleiderlus en induceert een elektromotorische kracht.

◦ Kenmerken: De amplitude is doorgaans lager dan die van directe blikseminslagen (over het algemeen niet groter dan 300-400 kV), maar vormt een aanzienlijke bedreiging voor distributielijnen van 35 kV en lager en zwakke elektrische apparatuur (zoals communicatie- en monitoringsystemen) omdat hun isolatieniveaus relatief laag zijn.

vtz-12f-generator-output-specific-vacuum

Gedetailleerde beschrijving van interne overspanning

Dit wordt veroorzaakt door interne energieconversie of parameterwijzigingen binnen het systeem en is evenredig met de nominale spanning van het systeem.

1. Schakeloverspanning

◦ Opwekking: als gevolg van de werking van stroomonderbrekers of systeemfouten verandert de toestand van het circuit abrupt, waardoor elektromagnetische energie-oscillaties ontstaan.

◦ Belangrijkste typen:

▪ Overspanning door het uitschakelen van lijnen zonder- belasting: wanneer een stroomonderbreker een capacitieve stroom afsnijdt (zoals een onbelaste lange lijn), vindt er "herontsteking" plaats, wat elektromagnetische oscillatie veroorzaakt, en de spanning kan 3 tot 4 keer het normale niveau bereiken. Dit is aanzienlijk verminderd door de invoering van stroomonderbrekers zonder-geen herontsteking in de moderne tijd.

▪ Overspanning door het inschakelen van nul-lijnen: wanneer een lijn met restlading gesloten is, komt dit overeen met het opladen van een condensator, die een hoge-amplitude-overspanning kan genereren. Dit is een van de bepalende factoren bij het isolatieontwerp voor ultra-hoge en extra- hoogspanningssystemen.

▪ Overspanning door het uitschakelen van transformatoren zonder-belasting: wanneer een kleine inductieve stroom (magnetiserende stroom) wordt uitgeschakeld, wordt de magnetische veldenergie omgezet in elektrische veldenergie, waardoor overspanning ontstaat op de equivalente capaciteit van de apparatuur. Overspanningsafleiders worden vaak gebruikt voor bescherming.

▪ Overspanning bij aarding van de boog: in een systeem met een niet-geaard neutraal punt, wanneer zich een enkele- fase-aardfout voordoet, dooft de boog op het foutpunt herhaaldelijk uit en ontsteekt deze opnieuw, wat leidt tot energie-uitwisseling tussen de capaciteit en de inductantie van het systeem, wat resulteert in overspanning door het hele systeem, met amplitudes die tot 3,5 keer kunnen oplopen. Dit kan worden onderdrukt door naar een neutraal punt te gaan dat is geaard via een boogonderdrukkingsspoel of een kleine weerstand.

2. Tijdelijke overspanning

◦ Voorkomen: overspanning met een frequentie die gelijk is aan de netfrequentie of dichtbij de netfrequentie, en die relatief lang duurt (0,1 seconden tot enkele seconden).

◦ Belangrijkste typen:

▪ Spanningsstijging op netfrequentie: zoals het capaciteitseffect van de lange lijn (de spanning aan het einde van de lijn is hoger dan die aan het begin), de spanningsstijging van de gezonde fase veroorzaakt door asymmetrische kortsluiting, en de spanningsstijging veroorzaakt door belastingafschakeling, enz. Dit is de "basisspanning" van operationele overspanning, die de continue bedrijfsspanning van de overspanningsafleider bepaalt.

▪ Ferroresonante overspanning: wanneer het systeem niet-lineaire inductantie (zoals de kern van een spanningstransformator) en capaciteit (lijn-naar-aardecapaciteit, seriecapaciteit, enz.) bevat, kan het opgewonden raken om resonanties te genereren met zeer hoge amplitudes en frequenties die fracties zijn van de netfrequentie (zoals 1/2, 1/3, enz.) wanneer verstoord (zoals na het verwijderen van een enkel-fase aardlek). Het duurt lang en is zeer gevaarlijk.

VTZ vacuum circuit breaker

Gevaren van overspanning

1. Directe schade aan de isolatie: het veroorzaakt het kapot gaan van vaste, vloeibare of gasvormige isolatie in elektrische apparatuur, wat resulteert in kortsluiting.

2. Versnelling van de veroudering van de isolatie: Een voortdurende overspanning die de doorslagwaarde niet bereikt, zal de veroudering van isolatiematerialen versnellen en de levensduur van de apparatuur verkorten.

3. Storing of falen van beveiligingsapparatuur: dit kan de normale werking van relaisbeveiligingsapparatuur en automatiseringsapparatuur verstoren.

4. "Zachte schade" aan elektronische apparatuur: vooral bliksemstoten, die kunnen leiden tot prestatievermindering van geïntegreerde schakelingen, gegevensfouten of -verlies en andere onmerkbare schade.

Beschermingsmaatregelen systeem

Voor verschillende soorten overspanning is bescherming een systematisch project:

1. Bescherming tegen directe blikseminslag:

◦ Bliksemafleiders: Bliksemafleiders en bliksemdraden (bovengrondse aarddraden) trekken bliksem naar zich toe.

Een goed aardingsapparaat: het kan de bliksemstroom snel en met een lage impedantie naar de aarde afvoeren, waardoor het potentieel wordt verminderd.

2. Bescherming tegen blikseminslag en bedrijfsoverspanning:

◦ Klep-type/gapless metaaloxide-overspanningsafleiders: kernbeveiligingsapparaten. Ze bieden onder normale omstandigheden een hoge weerstand, maar veranderen snel naar een lage weerstand wanneer er overspanning optreedt, waardoor de overspanningsenergie naar de aarde wordt afgevoerd en de spanning op de beschermde apparatuur onder een veilig niveau (beschermingsniveau) wordt geklemd. Ze vormen de laatste en meest kritische verdedigingslinie tegen zowel externe als interne overspanningen.

Overspanningsbeveiligingen: ze worden gebruikt voor fijnbeveiliging op meerdere- niveaus in laag- distributiesystemen voor laagspanning en elektronische informatiesystemen.

3. Onderdrukking van interne overspanning:

◦ Parallelle weerstand van stroomonderbreker: Plaats een weerstand in serie tijdens het sluit-/openingsproces om trillingen te dempen.

Installeren van shuntreactoren: Compenseren van het capacitieve effect van lange lijnen, onderdrukken van spanningsstijging in de netfrequentie en bedrijfsoverspanning.

Neutraal punt geaard via boogonderdrukkingsspoel / kleine weerstand: onderdruk overspanning bij boogaarding.

Het gebruik van hoogwaardige zinkoxide-afleiders is de meest economische en effectieve manier om verschillende soorten interne overspanningen te beperken.

samengevat

Samenvatting: Overspanning vormt een aanzienlijke bedreiging voor de veilige werking van energiesystemen. Moderne energiesystemen hebben een multi-laags en diep verdedigingssysteem tot stand gebracht, van energieopwekking, transmissie, transformatie tot distributie en consumptie, door middel van een veelomvattende strategie van 'afleiding, ontlading, klemming en demping'.

VS1-12 Vacuümstroomonderbreker

VS1-12 vacuümstroomonderbreker is een schakelapparaat voor binnenshuis met een nominale spanning van 12 kV en AC 50/60 Hz. Het maakt gebruik van een geïntegreerd framebedieningsmechanisme en is geschikt voor verschillende industriële en mijnbouwbedrijven, evenals voor elektriciteitsnetapparatuur. Het kan worden gebruikt als handkareenheid voor gebruik met KYN28A-12-schakelapparatuur, of als een vaste eenheid met relevante mechanische vergrendeling, waardoor het geschikt is voor XGN2 en andere vaste kasten.