Güç Sistemi Aşırı Gerilimlerinin Sınıflandırılması, Mekanizması ve Karşılaştırmalı Analizi

📋İçindekiler

Harici Aşırı Gerilimler: Yıldırım-Endüklenen Dalgalanmalar

Dahili Aşırı Gerilimler: Sistem-Oluşturulan Geçici Akımlar

• Geçici Aşırı Gerilimler
• Aşırı Gerilimlerin Anahtarlanması
• Rezonans Aşırı Gerilimleri

Özet Karşılaştırma Tablosu

Harici Aşırı Gerilimler: Yıldırım-Endüklenen Dalgalanmalar

 

Olarak da biliniratmosferik aşırı gerilimlerBunlar yıldırım deşarjlarından kaynaklanır ve üç alt türe ayrılır:

• 1.1 Doğrudan Yıldırım Çarpması

Yıldırım doğrudan havai hat iletkenine veya açıkta kalan bir ekipmana düştüğünde ortaya çıkan aşırı gerilim,milyonlarca voltmikrosaniye cinsinden. Bu aşırı stres aşağıdakilere neden olabilir:

Fazlar arasında veya toprağa atlama

Kalıcı yalıtım hasarı

İletken erimesi veya ekipmanın tahrip olması

• 1.2 Geri tepmeler (Karşı saldırılar)

Yıldırım bir iletim kulesine veya topraklama yapısına düştüğünde kule potansiyeli hızla yükselir. Topraklama direnci çok yüksekse potansiyel artış yalıtım seviyesini aşabilir vecanlı iletkenlere geri deşarj- neredeyse doğrudan vuruş kadar şiddetli bir etkiye neden oluyor.

• 1.3 İndüklenen Yıldırım Aşırı Gerilimleri

Doğrudan bir darbe olmasa bile yakındaki bir yıldırım çarpması, güç ve iletişim hatlarında geçici voltajlara neden olabilir.elektromanyetik alan bağlantısı. Bu indüklenen dalgalanmaların büyüklüğü daha düşüktür ancak çok daha sıktır ve yine de hassas elektronik kontrol sistemlerine zarar verebilir.

 

⚡Yıldırım Aşırı Gerilim Özellikleri:

Bağlanmak	Değer
Süre	Onlarca mikrosaniye (impuls dalga formu)
Genlik	Up to >1 milyon volt
Sıklık	Yerel yıldırım aktivitesine bağlıdır (keraunik seviye)
Etki Aralığı	220 kV'a eşit veya daha küçük sistemler için en önemlisi

🛡️ Ortak Koruma Önlemleri:

Havai koruma kabloları (topraklama kabloları)

Düşük-empedanslı topraklama sistemleri

Parafudrlarhat girişlerinde ve ekipman terminallerinde

Kritik besleyiciler için ekranlanmış kablolar

Dahili Aşırı Gerilimler: Sistem-Oluşturulan Geçici Akımlar

 

Yıldırımdan farklı olarakdahili aşırı gerilimleranahtarlama işlemleri, arızalar veya rezonans koşulları gibi güç sisteminin kendi çalışma durumundaki - değişikliklerden kaynaklanır.

• 2.1 Geçici Aşırı Gerilimler (Güç-Frekans Aşırı Gerilimleri)

Bunlar, güç-frekansı voltajında ​​şu andan itibaren devam eden sürekli artışlardır:birkaç saniyeye kadar birkaç döngü. Genellikle şu durumlarda ortaya çıkarlar:

Ferranti Etkisi- Uzun, hafif yüklü iletim hatlarında, hattın dağıtılmış kapasitansı, alıcı-uç geriliminin, gönderen-uç geriliminin üzerine çıkmasına neden olur. Bu özellikle kentsel dağıtım ağlarındaki uzun kablo besleyicileri için geçerlidir.

Tek-Faz--Toprak Arızaları- Topraklanmamış veya rezonant-topraklanmış sistemlerde, sağlıklı fazlar üzerindeki voltaj, toprak arızası sırasında normal faz voltajının √3 katına (≈1,73×) kadar yükselebilir.

Yük Reddi- Büyük bir yükün bağlantısı aniden kesildiğinde, jeneratör otomatik voltaj regülatörleri stabil hale gelmeden önce aşırı gerilim oluşturabilir ve kısa süreli bir voltaj yükselmesine neden olabilir.

Karakteristik:Orta derecede aşırı gerilim katları (tipik olarak<1.5× rated) but long duration - which can cause thermal stress on equipment.

• 2.2 Aşırı Gerilimlerin Anahtarlanması

Bunlar,-hızla azalan geçici aşırı gerilimlerdir.devre kesici veya anahtar işlemleri. Yaygın senaryolar şunları içerir:

Yüksüz hatların-enerjilendirilmesi- Uzun bir iletim hattına veya kabloya enerji vermek için kesiciyi kapatırken.

Tekrar kapama işlemleri- Geçici bir arıza sonrasında otomatik tekrar kapama.

Transformatörlerin veya reaktörlerin-enerjisinin kesilmesi- Küçük endüktif akımların kesilmesi.

Ark-topraklama aşırı gerilimleri- Topraklamasız sistemlerde aralıklı ark arızaları (6kV–35kV dağıtım ağlarında yaygındır).

Karakteristik:Rastgele meydana gelen, milisaniyeler içinde bozulan ancak ulaşabilen2,5–3,5× nominal voltajen kötü-durum koşullarında.

• 2.3 Rezonans Aşırı Gerilimleri

Rezonans aşırı gerilimleri şu durumlarda meydana gelir:endüktif ve kapasitif reaktanslarBir ağda güç frekansında (veya harmonik frekansta) veya yakınında dengelenir. Uzun süre yüksek gerilime dayanabildiklerinden özellikle tehlikelidirler.

Alt tür	Mekanizma	Ortak Konumlar
Doğrusal rezonans	Sabit L ve C parametreleri	Uzun kablolar, kapasitör bankları
Ferrorezonans	Doyabilir demir-çekirdek indüktörler (örn. transformatörler)	Topraklanmamış trafo nötrleri, VT devreleri
Parametrik rezonans	Zamanla{0}değişen parametreler	Dönen makineler, özel sürücüler

⚠️ Ferrorezonans Neden Özel İlgiyi Hak Ediyor:

Orta-gerilim dağıtım sistemlerinde, bir transformatöre yüksek kapasitanslı bir kablo aracılığıyla enerji verildiğinde veya tek-fazlı anahtarlama bir transformatörü yalnızca bir veya iki faz üzerinden bağlı bıraktığında ferrorezonans meydana gelebilir. Sonuç şu olabilir:

3× nominal değere kadar sürekli aşırı gerilim

Şiddetli duyulabilir gürültü ve titreşim

Transformatör çekirdeklerinde ve sargılarında termal hasar

Koruma stratejileri şunları içerir:nötr topraklama dirençleri, sönümleme devreleri ve kontrollü anahtarlama cihazları.

Özet Karşılaştırma Tablosu

 

Aşırı Gerilim Tipi	Birincil Neden	Tipik Süre	Genlik Aralığı	Baskın Risk
⚡ Yıldırım	Doğrudan/tetiklenen grevler	Mikrosaniye (impuls)	Up to >1 MV	220 kV'a eşit veya daha az sistemler
⏳ Geçici	Toprak arızaları, yük reddi, Ferranti etkisi	Saniyeler içinde döngüler	1,1–1,5× derecelendirilmiş	Uzun kablo besleyiciler, EHV hatları
🔘 Anahtarlama	Kesici işlemleri, tekrar kapama	Milisaniye	2,5–3,5× derecelendirilmiş	300 kV'tan büyük veya ona eşit sistemler (aynı zamanda OG ağları da)
🌀 rezonans	LC rezonansı (doğrusal/ferro/parametrik)	Sürekli (kararlı-durum)	3×'e kadar derecelendirilmiş	Topraklanmamış OG sistemleri, trafo nötrleri