3. Перенапряжения и их классификация

Перенапряжение – это кратковременное значительное превышение рабочего напряжения по отношению к номинальному напряжению.

Перенапряжения бывают двух видов:

• Внутренние(коммутационные) – возникают в результате различного рода коммутации рабочих и аварийных режимов. Воздействуют кратковременно, но их величина может превышать номинальное напряжение в несколько раз.

• Грозовые – возникают в результате разряда молнии в электроустановку или поблизости от нее.

Отношение амплитуды перенапряжения к амплитуде наибольшего рабочего фазного напряжения называется кратностью перенапряжения (очевидно, что она зависит от режима нейтрали).

При однофазных дуговых замыканиях с изолированной нейтралью расчетная кратность (т. Петерсона-Слетьяна) может достигать 7,5. На практике не превышает 3-4. В сетях с глухозаземленых нейтралью и быстрым отключением кратность не превышает 1,2-1,4.

Грозовые перенапряжения возникают при действии молнии, при разряде молнии в изолированный от земли провод возникает волна перенапряжения, эта волна движется в обе стороны со скоростью чуть меньше скорости света) Эта волна проникает в обмотки трансформаторов, эл. машин тем самым воздействую на изоляцию. Величина перенапряжения может достигать нескольких миллионов вольт, причем чем больше ток молнии(в 50% случаев достигает 50 кА), тем больше перенапряжение.

Статистические измерения и наблюдения показывают, что на ЛЭП возникают перенапряжения в 1 МВ в 70 случаях, без применения специальных защит. Если на ЛЭП применен грозозащитный трос или молниеотвод, то появление перенапряжения в 1 МВ снижается в 35 раза.

Для обеспечения надежной работы эл. установок изоляция должна выдерживать все виды напряжения, которое может на нее воздействовать при эксплуатации. Таким образом, изоляция должна иметь определенный уровень, он устанавливается на практике с помощью испытательных выдерживаемых и разрядных напряжений. Так как уровень изоляции в значительной мере определяет размеры и стоимость электрооборудования, то стараются его снизить.

В РФ в сетях до 220 кВ включительно уровень изоляции определяется грозовыми перенапряжениями, так как если она выдерживает грозовые перенапряжения, то она и выдержит и внутренние.

Свыше 220 кВ уровень изоляции определяется внутренними перенапряжениями, но так как их кратность велика, то их кратность ограничивают на уровне 1,8-2,2. Уровень изоляции необходимо согласовывать с воздействующими на изоляцию напряжения, защитными мерами и целесообразными запасами, обеспечивающими необходимую надежность, такое согласование называется координацией изоляции, также в это понятие входит принятие более высокого уровня изоляции для дорогостоящих и трудно восстанавливающихся электрооборудования и электрооборудования выход из строя которых приведет к тяжелым авариям.

4. Эл. Разряд в газах

Пробой твердого диэлектрика приводит к выходу изоляции из строя. Пробой газа обычно повреждениями не сопровождается. Набольшее распространение получил воздух. В конструкциях Эл. установок, где изоляция выполнена таким образом что U пробоя изоляторов выше разрядных U в воздухе и перекрытиях по поверхности, фактическая Эл прочность определяется только Эл прочностью воздуха. Для обеспечения надежн работы таких изол конструкций необход знать как влияет на Эл прочность газа различные факторы такие как форма, значение и длительность воздействующего напряжения, температура и давление газа, физ-хим св-ва газа, хар-ра Эл поля в воздушном промежутке. Газ состоящий только из нейтральных молекул ток не проводит. Заряженные частицы в газе могут появятся только в результате 2-х процессов: 1 - ионизация молекул газа; 2 - с поверхности электродов. В обоих случаях необходимо затратить энергию, которая расходуется на преодоление внутриатомных сил взаимодействия. При ионизации молекулы образуются и ион(+). Важно отметить, что ион(+) м.б. подвержен дальнейшей ионизации.

Явление выравнивания концентрации под действием парциального давления наз-ся диффузией. В объеме газа могут находиться ионы(+) и .В следствии диффузии происходит совмещенная дифф-я ионов(+) и .В результате скорость их примерно одинаковая.