電気ネットワークの過電圧

過電圧とは、電気ネットワークの要素の絶縁における最高動作電圧 (Unom) の振幅を超える電圧です。使用場所に応じて、相、相間、内部巻線、接点間の過電圧が区別されます。後者は、スイッチング デバイス (スイッチ、断路器) の同じ相の開いた接点間に電圧が印加されたときに発生します。

次の過電圧特性が区別されます。

• 最大値 Umax または多重度 K = Umax / Unom;

• 暴露期間;

• 湾曲した形状。

• ネットワーク要素のスコープ幅。

これらの特性は多くの要因に依存するため、統計的なばらつきの影響を受けます。

サージ保護対策の実現可能性と絶縁の選択を検討する場合、電力システム機器のダウンタイムや緊急修理、さらには機器の故障による損傷の統計的特性（数学的期待値と偏差）を考慮する必要があります。 、製品の拒否、電力消費者間の技術プロセスの混乱。

高電圧ネットワークにおける過電圧の主な種類を図 1 に示します。

米。 1. 高電圧ネットワークにおける過電圧の主な種類

電気回路の要素に蓄積されているか、発電機によって供給される電磁エネルギーの変動によって引き起こされる内部過電圧。発生条件と絶縁体にさらされる可能性のある期間に応じて、定常電圧、準定常電圧、およびスイッチング過電圧が区別されます。

スイッチング過電圧 — 回路またはネットワークパラメータの突然の変化（送電線、変圧器などの計画的および緊急スイッチング）、および地絡や相間の結果として発生します。電気ネットワークの要素 (変圧器やリアクトルの線路導体または巻線) がオンまたはオフになると (エネルギー伝送が中断され)、過渡振動が発生し、重大な過電圧が発生する可能性があります。コロナが発生すると、損失によりこれらの過電圧の最初のピークが減衰します。

電気回路の容量性電流の遮断には、回路ブレーカーでのアーク放電の繰り返し、過渡現象と過電圧の繰り返し、変圧器のアイドル速度での小さな誘導電流のトリップが伴う可能性があります。回路ブレーカーでのアークの強制遮断とエネルギーの振動遷移です。並列電力の電場エネルギーにおける磁気変圧器の場の影響。アーク放電地絡あり 孤立したニュートラルを持つネットワーク内 複数のアークストライクとそれに対応するアークサージの発生も観察されます。

準定常過電圧が発生する主な理由は、たとえば発電機から給電されるシングルエンド伝送線によって引き起こされる容量効果です。

たとえば、1 つの相がグランドに短絡した場合、断線、回路ブレーカーの 1 つまたは 2 つの相が発生した場合に非対称ライン モードが発生すると、基本周波数電圧がさらに上昇したり、周波数の倍数である高調波で過電圧が発生したりする可能性があります。 EMF … 発生器の。

非線形特性を持つシステムの要素 (たとえば、飽和磁気コアを備えた変圧器) も、高調波または低調波とそれに対応する鉄共振過電圧の発生源となる可能性があります。電気回路の固有周波数に合わせて回路パラメータ (発電機のインダクタンス) を周期的に変化させる機械的エネルギー源がある場合、パラメトリック共振が発生する可能性があります。

場合によっては、複数の転流またはその他の不利な要因が課された場合に、多重度が増加して内部過電圧が発生する可能性も考慮する必要があります。

絶縁コストが特に大きくなるネットワーク 330 ～ 750 kV のスイッチング過電圧を制限するには、強力な バルブリストリクター または原子炉。より低い電圧クラスのネットワークでは、避雷器は内部過電圧を制限するために使用されず、避雷器の特性は内部過電圧でトリップしないように選択されます。

雷サージは外部サージを指し、外部起電力にさらされたときに発生します。最大の雷サージは、送電線や変電所に直撃雷が発生したときに発生します。電磁誘導により、近くに落雷があると誘導サージが発生し、通常、絶縁電圧がさらに上昇します。変電所または電気機械に到達し、破壊された地点から広がります 電磁波、絶縁体に危険な過電圧を引き起こす可能性があります。

ネットワークの信頼性の高い運用を確保するには、効果的かつ経済的な雷保護を実装する必要があります。直撃雷からの保護は、110 kV を超える架空線の導体上の高い垂直避雷針と避雷ケーブルの助けを借りて実行されます。

送電線から来るサージに対する保護は、変電所のバルブおよびパイプアレスタによって実行され、すべての電圧クラスの送電線の変電所へのアプローチに対する雷保護が強化されています。特別な避雷器、コンデンサ、リアクトル、ケーブルインサートの助けを借りて、回転機械に特に信頼性の高い雷保護を提供し、架空線アプローチに改良された雷保護を提供する必要があります。

アーク抑制コイルによるネットワークの中性部分の接地の使用、ラインの自動再閉路と短縮、絶縁の慎重な防止、停止および接地により、ラインの信頼性が大幅に向上します。

電圧にさらされる時間が長くなると、絶縁体の絶縁耐力が低下することに注意してください。この点において、同じ振幅の内部過電圧と外部過電圧は、絶縁に対して異なる危険性をもたらします。したがって、絶縁レベルは単一の耐電圧値によって特徴付けることはできません。

必要な断熱レベルの選択、つまりテスト電圧の選択、いわゆる絶縁調整は、システム内で発生する過電圧を徹底的に分析することなしには不可能です。

断熱調整の問題は主要な問題の 1 つです。この状況は、いずれかの公称電圧の使用が最終的にはシステム内の絶縁コストと導電要素のコストの比率によって決定されるという事実によるものです。

絶縁調整の問題には、基本的なタスクとして、システム絶縁レベルの設定が含まれます。絶縁調整は、印加される過電圧の指定された振幅と波形に基づく必要があります。

現在、システム内の絶縁調整は 220 kV までは大気過電圧に対して行われており、220 kV を超える場合は内部過電圧を考慮して調整を行う必要があります。

大気サージにおける絶縁調整の本質は、大気サージを制限する主要な装置としての絶縁体のインパルス特性とバルブの特性を調整（マッチング）することです。検討によれば、試験電圧の標準波が採用される。

内部過電圧の発生形態は多種多様であるため、内部過電圧を調整する場合、単一の保護デバイスの使用に集中することは不可能です。必要な簡潔さは、分路リアクトル、再点火を行わないスイッチの使用、特別なスパークギャップの使用などのネットワークスキームによって提供されなければなりません。

内部過電圧については、絶縁試験波形の正規化は最近まで行われていませんでした。すでに多くの資料が蓄積されており、それに対応するテスト波の正規化が近い将来に実行される可能性があります。