4.2. Внутрішні перенапруги

Найбільш різноманітні внутрішні перенапруження. Причини виникнення внутрішніх перенапружень дуже різноманітні (відключення лінії, трансформаторів і інші перемикання; обриви фаз; к. з., перекриття ізоляторів і пробій).

Внутрішні перенапруження викликаються коливаннями енергії, запасеної в елементах мережі або що поступають в мережу від джерел енергії (генератори, при зміні первинних параметрів).

Елементи електричної мережі : джерела енергії; накопичувачі енергії (конденсатори, індуктивності); поглиначі енергії (активні опори, корона, провідність ізоляції).

Внутрішні перенапруження діляться на комутаційні, квазістаціонарні (сталі), стаціонарні.

Умовний розвиток перенапруження графічно можна представити відповідно до рис. 4.1.

I стадія - перехідний процес (комутаційні перенапруження). Триває декілька періодів.

II стадія - умовно сталий стан (квазістаціонарна). Перехідний процес закінчився, але параметри ланцюга інші, тому висока напруга, а регулятори напруги на генераторах ще не встигли спрацювати.

III стадія - робота регуляторів напруги у генераторів. Зниження напруги до нової сталої робочої напруги.

Рис. 4.1. Вид напруги мережі при появі внутрішніх перенапружень : t0 - момент комутації

Збільшення довжини і класу напруги лінії призводить до збільшення енергії в елементах мережі і, як наслідок, до збільшення кратності перенапружень. У зв'язку з цим для ліній класу U>330 кВ здійснюється примусове обмеження перенапружень до рівнів:

30 кВ - Кп = 2,7

^{500 кВ - Кп = 2,5}

^{750 кВ - Кп = 2,2}

^{1150 кВ - Кп = 1,8}

Обмеження перенапружень здійснюється захисними розрядниками (РЗ), трубчастими розрядниками (РТ), вентильними розрядниками (РВ), нелінійними обмежувачами перенапружень (ОПН) і схемними рішеннями (реактори, конденсатори, опори активні та ін.). Більш глибоке вивчення цього розділу розглядується при виконанні лабораторних робіт №8 та №9.

4.3. Грозозащита повітряних ліній електропередач і підстанцій

Основною кількісною характеристикою розряду блискавки є амплітуда струму блискавки. Повітряні лінії електропередач (ВЛ) в районах з середньою тривалістю грозової діяльності (20-30 годин в рік) вражаються розрядами блискавки 15-20 раз на рік на 100 км довжини. Струми блискавки змінюються в широких межах від одиниць до сотень кілоампер. Середній розрахунковий струм блискавки складає 15 кА. При розряді блискавки в землю можуть вражатися різні об'єкти, зокрема, повітряні лінії електропередачі, підстанції, станції. Протікання струму блискавки через об'єкт викликає виникнення хвилі напруги блискавки, яка може пробити і зруйнувати ізоляцію електротехнічних пристроїв. При розрахунках імпульсної електричної міцності користуються стандартною хвилею напруги.

4.3.1. Захист від прямих ударів блискавки

Для захисту об'єктів від поразки блискавкою використовуються громовідводи. Залежно від об'єкту, що захищається, застосовують стержневі (підстанції) або тросові (ВЛ) громовідводи. Необхідною умовою ефективної роботи громовідводів є їх хороше заземлення.

Найбільші грозові перенапруження виникають при прямому ударі блискавки (ПУМ) в лінію або підстанцію. У місці удару виникає короткочасна (імпульсне) напруга в мільйони вольт, тобто вище за імпульсну електричну міцність ізоляції електропередач і електроустаткування. Для забезпечення надійної роботи електричної мережі необхідно здійснити її ефективну і економічну грозозащиту.

Щоб бути захищеним від ПУМ, об'єкт повинен повністю знаходитися усередині простору, який є зона захисту громовідводу.

Зоною захисту громовідводів називається простір навколо громовідводу, попадання в яке розрядів блискавки маловірогідно.