Tensiunile care sunt periculoase pentru izolație apar în timpul funcționării instalațiilor electrice. Aspectul acestor solicitări este asociat cu supratensiunea.
Supratensiunea este înțeleasă ca orice creștere a tensiunii la o valoare care este periculoasă pentru izolarea instalațiilor electrice proiectate pentru tensiunea de funcționare.
Pentru a asigura o funcționare fiabilă a instalațiilor electrice, este posibilă utilizarea izolației care satisface toate tipurile de supratensiuni, dar aceasta duce la o creștere nejustificată a costurilor instalațiilor electrice. În acest sens, la proiectarea și funcționarea instalațiilor electrice, este necesar să se prevadă o serie de măsuri care să le protejeze de supratensiuni. Pentru aceasta, este necesar să se cunoască natura și nivelurile posibile de supratensiune.
În funcție de cauza supratensiunii pot fi împărțite în interior și exterior.
Supratensiuni interne includ regim, comutare și arc.
Surplusurile de regim apar din cauza unei modificări a modului de funcționare al instalației electrice, de exemplu, cu schimbări bruște de încărcare, oprirea curenților de scurtcircuit etc., care este însoțită de eliberarea energiei stocate în instalația electrică. Mărimea acestei energii determină multiplicitatea supratensiunii, determinată de raportul dintre amplitudinile supratensiunii și tensiunea de lucru.
Trecerea la supratensiuni are loc în timpul funcționării normale a liniilor, în cazul în care linia este deschisă la capătul liniei, transformatoarele în gol, motoarele asincrone și liniile de mare capacitate sunt oprite.
Arcuri de supratensiune pot apărea în rețele cu tensiuni mai mari de 1 kV pentru defecțiuni de pământ monofazate printr-un arc intermitent în rețele cu neutru izolat; la fenomene de rezonanță. Valoarea lor depășește tensiunea nominală de 4-4,5 ori. Cea mai mare multiplicitate în raport cu tensiunea nominală a val sunt cauzate de defect la sol monofazic prin arc, pentru a limita folosirea circuitului capacitiv de compensare curent la sol prin intermediul bobinelor de supresare a arcului.
Compensarea curentului de defect capacitiv trebuie aplicată în următoarele cazuri: în rețelele de 35 kV cu curenți de defecțiune la pământ mai mari de 10 A; în rețele cu o tensiune de 15 - 20 kV la curenți mai mari de 15 A; în rețele cu o tensiune de 6 - 10 kV la curenții de defecțiune la sol de 30 și, respectiv, 20 A.
Cauzele rămase de supratensiune determină o multiplicitate relativ mică și, cu alegerea corespunzătoare a izolației, nu reprezintă un pericol pentru instalațiile electrice. Prin urmare, echipamentele electrice cu o tensiune de până la 220 kV nu necesită măsuri speciale de limitare a supratensiunilor interne.
O lovitură directă de trăsnet se manifestă prin contactul direct al canalului de trăsnet cu obiectul și este însoțit de un curent de trăsnet care curge prin el. În plus, există manifestări secundare de trăsnet, la care potențialele de orientare asupra elementelor de construcții metalice, în circuite metalice deschise datorate loviturilor de trăsnet și crearea de arcuri electrice periculoase în interiorul obiectului protejat.
Slăbiciunile directe și apropiate de trăsnet creează pericolul arcului datorită introducerii unui potențial ridicat în clădirea sau structura protejată cu structuri metalice extinse (picioare, cabluri, conducte).
Procesul de formare a fulgerului datorită acumulării de sarcini electrice într-un thundercloud, formează un canal și fluxul de descărcare de gestiune trăsnet trăsnet după formarea canalului. Formarea sarcinilor electrice asociate cu procesul complex al efectelor termodinamice și aerodinamice care cauzează creșterea curenților de aer, în care aburul condensat și moleculele de aer, care formează picăturile de apă polarizate sarcini electrice.
Fulgerul este o descărcare electrică în atmosferă dintre nor și pământ. Partea inferioară a norului poartă în mod obișnuit încărcături negative și formează un fel de condensator cu sol (Figura 11.1, a).
Supratensiuni inductive la liniile de transmisie apar atunci când fulgerul atinge solul sau când lovește un cablu sau o suprafață de protecție. În Fig. 11.1, b, c prezintă procesul de acumulare a sarcinilor și formarea de valuri de supratensiune indusă în firele liniei atunci când lovesc un cablu de protecție. Amplitudinea acestor supratensiuni este de 400 - 500 kV, care este periculoasă pentru izolarea instalațiilor electrice și a liniilor cu tensiuni de până la 35 kV pe suporturi metalice și din beton armat. Nivelul de izolare al acestor linii poate fi mărit prin creșterea numărului de izolatori de suspensie din ghirlandă. Stâlpi metalici separați, cu o tensiune de 35 kV, iar locurile cu o izolație slăbită a liniilor cu suporturi din lemn sunt protejate de descărcătoarele de tuburi.
Supratensiunile cauzate de loviturile directe ale fulgerului ajung la câteva milioane de volți și sunt periculoase pentru liniile tuturor tensiunilor de operare. Cu un șoc direct, întreaga încărcătură curge prin zona afectată la pământ, iar cantitatea de supratensiune depinde de rezistența la curgerea curentului.
Fig. 11.1 Distribuția sarcinii pentru tija (a) și cablul (b) conductorul de trăsnet și propagarea undelor de supratensiune de-a lungul firului (c)
Măsurătorile arată că curenții de trăsnet variază între 10 și 250 kA. Rata de schimbare a curentului de trăsnet (panta curbei) este diferită. În calcule, se presupune că amplitudinea maximă a curentului direct de trăsnet este de 200 kA cu panta frontală a undei actuale de 50 kA / μs.
Protecția instalațiilor electrice, clădiri și structuri industriale, rezidențiale și publice realizate de dispozitive de protecție și măsuri menite să asigure siguranța persoanelor, protecția clădirilor, structuri, echipamente si materiale de tot felul de explozii, incendii și distrugeri cauzate de descărcări electrice. Acest complex de dispozitive și măsuri de protecție a primit numele de protecție.
Trebuie avut în vedere faptul că suprapunerea izolației liniilor aeriene este însoțită de activarea protecției și deconectării. Cu toate acestea, durata declanșării și reconectării este atât de mică încât nu afectează funcționarea instalațiilor electrice. Reincalzirea este efectuată de dispozitivele de reînchidere automată.