طبقه بندی، مکانیسم و ​​تحلیل مقایسه ای اضافه ولتاژهای سیستم قدرت

📋فهرست مطالب

اضافه ولتاژهای خارجی: رعد و برق- القا شده

اضافه ولتاژهای داخلی: سیستم{0}}گذراهای تولید شده

• اضافه ولتاژهای موقت
• سوئیچینگ اضافه ولتاژ
• اضافه ولتاژهای تشدید کننده

جدول مقایسه خلاصه

اضافه ولتاژهای خارجی: رعد و برق- القا شده

 

همچنین به عنوان شناخته شده استاضافه ولتاژهای جویاینها از تخلیه رعد و برق سرچشمه می گیرند و به سه زیر گروه طبقه بندی می شوند:

• 1.1 صاعقه مستقیم

هنگامی که صاعقه مستقیماً به یک هادی خط هوایی یا تجهیزات در معرض برخورد می کند، ولتاژ اضافی حاصل می تواند برسدمیلیون ها ولتدر میکروثانیه این استرس شدید می تواند باعث شود:

Flashover بین فازها یا به زمین

آسیب دائمی عایق

ذوب هادی یا تخریب تجهیزات

• 1.2 بک فلاشاور (ضدحمله)

هنگامی که صاعقه به یک برج انتقال یا سازه زمین برخورد می کند، پتانسیل برج به سرعت افزایش می یابد. اگر مقاومت زمین خیلی زیاد باشد، افزایش پتانسیل می تواند از سطح عایق بیشتر شودتخلیه دوباره به هادی های برق- باعث ایجاد اثری تقریباً به شدت ضربه مستقیم.

• 1.3 اضافه ولتاژ صاعقه القایی

حتی بدون برخورد مستقیم، صاعقه نزدیک می تواند ولتاژهای گذرا را در خطوط برق و خطوط ارتباطی ایجاد کند.جفت میدان الکترومغناطیسی. این نوسانات القا شده از نظر بزرگی کمتر اما بسیار زیادتر هستند و همچنان می توانند به سیستم های کنترل الکترونیکی حساس آسیب بزنند.

 

⚡ویژگی های اضافه ولتاژ صاعقه:

صفت	ارزش
مدت زمان	ده ها میکروثانیه (شکل موج ضربه)
دامنه	Up to >1 میلیون ولت
فرکانس	وابسته به فعالیت رعد و برق محلی (سطح کرونیک)
محدوده ضربه	مهم ترین برای سیستم های کمتر یا مساوی 220 کیلو ولت

🛡️ اقدامات حفاظتی مشترک:

سیم های محافظ سقفی (سیم های زمین)

سیستم‌های اتصال زمین با امپدانس پایین-

برقگیردر ورودی های خطوط و پایانه های تجهیزات

کابل های محافظ برای فیدرهای حیاتی

اضافه ولتاژهای داخلی: سیستم{0}}گذراهای تولید شده

 

برخلاف رعد و برق،اضافه ولتاژهای داخلیناشی از تغییرات در وضعیت عملکرد خود سیستم قدرت - مانند عملیات سوئیچینگ، خطاها یا شرایط تشدید.

• 2.1 اضافه ولتاژهای موقت (قدرت-اضافی ولتاژ فرکانس)

اینها افزایش مداوم ولتاژ فرکانس-قدرت هستند که طول می کشدچندین چرخه تا چند ثانیه. آنها معمولاً در طی موارد زیر رخ می دهند:

اثر فرانتی- در خطوط انتقال طولانی و کم بار، ظرفیت پراکنده خط باعث می‌شود که ولتاژ پایانی-دریافت کننده بالاتر از ولتاژ پایان ارسال- باشد. این امر به ویژه برای فیدرهای کابلی بلند در شبکه های توزیع شهری مهم است.

خطاهای تک فاز-به-زمین- در سیستم‌های زمین‌دار نشده یا رزونانس-، ولتاژ در فازهای سالم می‌تواند تا 3 برابر (≈1.73×) ولتاژ فاز معمولی در طول خطای زمین افزایش یابد.

رد بار- هنگامی که یک بار بزرگ به طور ناگهانی قطع می‌شود، تنظیم‌کننده‌های ولتاژ خودکار ژنراتور ممکن است قبل از تثبیت بیش از حد مجاز شوند و باعث افزایش مختصر ولتاژ شوند.

مشخصه:مضرب اضافه ولتاژ متوسط ​​(معمولا<1.5× rated) but long duration - which can cause thermal stress on equipment.

• 2.2 سوئیچینگ اضافه ولتاژ

اینها{0}}اضافه ولتاژهای گذرا در حال زوال سریع هستند که توسط آنها ایجاد می شودعملیات قطع کننده مدار یا کلید. سناریوهای رایج عبارتند از:

انرژی دهی به خطوط بدون بار-- هنگام بستن قطع کننده برای برق رسانی به یک خط انتقال طولانی یا کابل.

عملیات بسته شدن مجدد- بسته شدن مجدد خودکار پس از یک خطای گذرا.

بدون انرژی ترانسفورماتورها یا راکتورها- قطع جریانهای القایی کوچک.

اضافه ولتاژهای زمین{0}قوس الکتریکی- خطاهای قوس الکتریکی متناوب در سیستم‌های غیر زمینی (متداول در شبکه‌های توزیع 6kV–35kV).

مشخصه:رخداد تصادفی، در عرض میلی ثانیه پوسیده می شود، اما می تواند برسدولتاژ نامی 2.5-3.5×تحت بدترین شرایط-

• 2.3 اضافه ولتاژهای تشدید

اضافه ولتاژ تشدید زمانی رخ می دهد کهراکتانس های القایی و خازنیدر یک شبکه در فرکانس توان یا نزدیک به آن (یا فرکانس هارمونیک) متعادل می شوند. آنها به خصوص خطرناک هستند زیرا می توانند ولتاژهای بالا را برای مدت طولانی حفظ کنند.

زیرنوع	مکانیسم	مکان های رایج
رزونانس خطی	پارامترهای L و C ثابت	کابل های بلند، بانک های خازن
فرورزونانس	سلف‌های هسته آهن اشباع- (مانند ترانسفورماتور)	نول های ترانسفورماتور غیر زمینی، مدارهای VT
رزونانس پارامتریک	زمان{0}}پارامترهای متغیر	ماشین های دوار، درایوهای ویژه

⚠چرا فرورزونانس سزاوار توجه ویژه است:

در سیستم‌های توزیع ولتاژ متوسط، زمانی که یک ترانسفورماتور از طریق کابلی با ظرفیت بالا انرژی می‌گیرد، یا زمانی که سوئیچینگ تک فاز، ترانسفورماتور را تنها از طریق یک یا دو فاز متصل می‌کند، فرورزونانس رخ می‌دهد. نتیجه می تواند این باشد:

اضافه ولتاژ پایدار تا 3× امتیاز

نویز و لرزش شدید قابل شنیدن

آسیب حرارتی به هسته و سیم پیچ ترانسفورماتور

استراتژی های حفاظتی عبارتند از:مقاومت های زمین خنثی، مدارهای میرایی و دستگاه های سوئیچینگ کنترل شده.

جدول مقایسه خلاصه

 

نوع اضافه ولتاژ	علت اولیه	مدت زمان معمولی	دامنه دامنه	ریسک غالب برای
⚡ رعد و برق	اعتصابات مستقیم/القایی	میکروثانیه (تکانه)	Up to >1 مگا ولت	سیستم های کمتر یا مساوی 220 کیلوولت
⏳ موقت	خطاهای زمین، دفع بار، اثر فرانتی	چرخه به ثانیه	امتیاز 1.1–1.5×	فیدرهای کابل بلند، خطوط EHV
🔘 سوئیچینگ	عملیات شکن، بسته شدن مجدد	میلی ثانیه	دارای امتیاز 2.5–3.5×	سیستم های بزرگتر یا مساوی 300 کیلوولت (اما شبکه های MV)
🌀 طنین انداز	رزونانس LC (خطی/فرو/پارامتری)	پایدار (-وضعیت ثابت)	تا 3× امتیاز	سیستم های MV زمین نشده، ترانسفورماتورهای خنثی