CC BY
12УДК 621.317
Исмаилова Ш.И.
лаборант
Азербайджанский государственный университет нефти и промышленности (г. Баку, Азербайджан)
ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЯ И ЗАЩИТА ОТ НЕГО
Аннотация: надежная работа высоковольтных электрических систем зависит, прежде всего, от ее изоляции и напряжения, действующего на изоляцию. В результате различных причин напряжение в той или иной части высоковольтной системы может возрасти до значения, значительно превышающего в нормальном режиме, до значения, способного разрушить электрическую прочность изоляции. Увеличение напряжения до значения, которое может поставить под угрозу изоляцию, называется перенапряжением.
Ключевые слова: высокого напряжения, вентильные разрядники, перенапряжение, оборудования, молниеотводы, изоляция.
Перенапряжение - напряжение в электрической сети по какой-либо причине превышает значение максимального рабочего напряжения.
ираб.мак= ип + (0,2 * 0,05)ин.
При перенапряжениях ухудшаются условия работы изоляции, поскольку напряжение может во много раз превышать максимальное рабочее напряжение: (ираб.мак).
1) внешний (вызванный молнией),
2) внутренние (коммутационные процессы в электрических сетях).
Основными характеристиками перенапряжения являются:
1. Максимальное значение амплитуды напряжения при предельном напряжении ^ж или предельном повышении напряжения:
IV- _ "мак
лперенапр. п ■
и раб. мак
2. Продолжительность воздействия.
3. Форма кривой перенапряжения (апериодическая, колебательная, высокочастотная).
4. Широкий охват элементов электрических схем.
Каждая из указанных характеристик имеет стохастический характер и большую статистическую дисперсию. Это необходимо учитывать при расчетах. Грозовые перенапряжения более опасны для изоляции высоковольтных (и<220 кВ) устройств низкого класса. Их изоляция выдерживает любые коммутационные перенапряжения. Перенапряжения более опасны для изоляции высококлассных установок высокого и сверхвысокого напряжения (и >330 кВ).
При нормальной эксплуатации на изоляцию электроприборов влияет напряжение, близкое к номинальному. Однако по разным причинам наблюдаются случаи повышения напряжения в электрической сети, что не считается желательным для изоляции электрооборудования, стабильной и надежной работы системы и т. д.
Основные параметры, характеризующие экстремальное напряжение, следующие:
а) амплитуда волны напряжения,
б) длительность воздействия напряжения на изоляцию,
в) зависимость скорости изменения напряжения от времени, ее еще называют крутизной волны.
Устройства защиты от перенапряжения. Для защиты в сетях до 35 кВ часто применяют открытые разрядные дистанции - защитные разрядники и трубчатые разрядники. Активация таких разрядников вызывает резкое падение напряжения в продольной изоляции высоковольтных устройств (трансформаторов, генераторов, реакторов и т.п.), уменьшение переходных процессов и возникновение опасных перенапряжений. Кроме того, такие разрядники имеют жесткую вольт-секундную характеристику, поскольку форма электрического поля сильно неоднородна. Это не может защитить объекты от
кратковременного воздействия напряжения (грозового перенапряжения) (рисунок 1).
Рис. 1. Вольт-секундные характеристики разрядника в защищенной изоляции (1), резко-неоднородном (2) и однородном поле (3).
Лучшим примером таких разрядников является трубчатый разрядник, показанный на рисунке 2. (ТР).
Рис. 2. Строение трубчатого отвода: 81 - основной промежуточный, £2 - внешний разрядник, 1 - диэлектрическая трубка, 2 - стержневой электрод, 3 - открытый электрод.
Электроды разрядника помещены в газогенерирующую (например, винипластовую) диэлектрическую трубку 1. Основной зазор ^) обеспечивает гашение дуги. Разрыв S2 предназначен для изоляции газогенераторной трубки от сети, чтобы она не сломалась под действием тока утечки. При возникновении перенапряжений S1 и S2 пробиваются. Из них течет импульсный ток и сопровождающий его ток промышленной частоты. Повышается температура, происходит интенсивное газовыделение. Давление
поднимается до нескольких десятков атмосфер. Газ выходит из открытого электрода (3). Создается продольное дутье и дуга уносится в сторону. Когда ток достигает нуля, дуга гаснет. Из-за некоторых дефектов не используется для защиты ответственного оборудования.
В сетях высокого напряжения более широкое применение получили вентильные разрядники (ВР) с малой вольт-секундной линейности. Они состоят из нескольких последовательно соединенных разрядников, последовательно соединенных нелинейных рабочих сопротивлений и шунтирующего сопротивления ^шунт).
Вентилные разрядники (ВР) ограничивают перенапряжения и гасят ток дуги перед отключением сети или подстанции. После гашения дуги разрядник возвращается в исходное положение и готов к повторной работе. Количество рабочих клапанов-разрядников 20 или 50. В простых вентильных разрядниках ток гашения дуги составляет 80 А. В современных разрядниках ток гашения дуги составляет 250 А.
Материалами нелинейных рабочих резисторов являются вилит и тервит. Их вольт-амперные характеристики определяются следующим выражением:
и = К 1а,
где а - коэффициент клапана, К - постоянен.
а =0,11^0,12 для Вилита, а=0,15 ^ 0,25 для тервита.
Нелинейный ограничитель перенапряжения подключается непосредственно к сети и заземляется через регистратор отключений. Небольшой коэффициент нелинейности дополнительно улучшает защиту от перенапряжения и позволяет использовать эти устройства при экстремально высоких и сверхвысоких напряжениях.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
В статье были рассмотрены причины внутренней и внешней перенапряжения. Исследованы способы защиты от перенапряжений и их места расположения.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Н.М.Пириева, Л. Н. Тагизаде «Ограничители перенапряжения и защита трансформаторов от перенапряжений» Международный научный журнал «ВЕСТНИК НАУКИ. № 1 (70) Том 3. 2024. С. 772-778;
2. Н.М.Пириева, С.В.Рзаева, С.Н.Талибов «Анализ устройств защиты от перенапряжений электрических сетей «Интернаука»: научный журнал - № 43(266). Часть 3. Москва, Изд. «Интернаука», 2022. с. 14-17;
3. Пириева Н.М., Велиев Г.А., Аббасов А.И., Сулейманов Э.Э. «Коммутационные процессы в электрических сетях 10-35 кВ». Проблема энергетики №2, Баку, 2021 стр. 100-106;
4. Пириева Н.М. «Основы теории и расчет индукционного левитатора электротехнических устройств». Журнал Электричество, №7 стр 68-75 Москва 2022;
5. N.M.Piriyeva «Design of electric devices with induction levitation elements», International Journal on «Technical and Physical Problems of Engineering» (IJTPE) Published by International Organization of IOTPE, Vol.14, No.1, pp. 124-129, mart 2022;
6. Safiev E.S, Piriyeva N.M., Bagirov Q.T «Analysis of the application of active lightning rods in lightning protection objects ». Интернаука: электрон. научн. журн. 2023. № 6(276). Pp 14-17;
7. N.M.Piriyeva, S.V.Rzayeva, E.M.Mustafazadeh «Evaluation of the application of various methods and equipment for protection from emergency voltage in 6-10 kV electric networks of oil production facilities». Интернаука: электрон. научн. журн. 2022. № 39(262). c.40-44;
8. Пириева Н.М., Гусейнов З.Х. «Анализ неисправностей в силовых трансформаторах» Научно-издательский центр Вестник науки, № 7 Том 4 (64) 2023 г. Уфа, стр С 297-304;
9. Piriyeva N.M., Rzayeva S.V., Ganiyeva N.A. Modern methods of diagnostics of electric power equipment. The 19th International Conference on «Technical and Physical Problems of Engineering» 31 October 2023 International Organization of IOTPE. Ruminiya s.105-110;
10. P.Najiba, A.Salmina «Some research questions of reactive energy compensation» // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. 2023. 2(107);
11. Пириев Г.С. Методы снижения и ограничения несимметричных режимов трансформаторов. «Инновационные научные исследования», Научно-издательский центр Вестник науки № 9 (66) Том 4. 2023. С328-334
Ismailova Sh.I.
Azerbaijan State University of Petroleum and Industry (Baku, Azerbaijan)
OVERVOLTAGE RESEARCH AND PROTECTION AGAINST IT
Abstract: reliable operation of high-voltage electrical systems depends primarily on its insulation and the voltage acting on the insulation. As a result of various reasons, the voltage in one or another part of the high-voltage system may increase to a value significantly higher than in normal operation, to a value capable of destroying the electrical insulation strength. An increase in voltage to a value that can compromise insulation is called overvoltage.
Keywords: high voltage, gate arresters, overvoltage, equipment, lightning rods, insulation.
