¿Qué es un aumento repentino, su ocurrencia y sus peligros?

Sobretensión

Como su nombre indica, es una sobretensión instantánea que supera la tensión de funcionamiento normal. Se denomina tensión de pulso transitorio, sobrecorriente transitoria, sobretensión o sobretensión, etc. a Una breve fluctuación de corriente o voltaje que ocurre en un circuito, un pulso violento que generalmente dura alrededor de una millonésima de segundo.

Una fluctuación de voltaje de 5 KV o 10 KV que dura un instante (una millonésima de segundo) en un sistema de circuito de 220 V es una sobrecorriente o sobrecorriente transitoria.

La sobretensión también se refiere a un cambio de voltaje en el que el valor efectivo del voltaje de salida de la red eléctrica es mayor que el valor nominal 110, y su duración varía de un ciclo (20 ms) a varios ciclos.

1. Generación de sobretensiones

Hay dos tipos: sobretensiones externas y sobretensiones internas.

Sobretensión externa: la fuente principal son los rayos;

1. Sobretensión por sobretensión

La sobretensión causada por un rayo es la más dañina durante la descarga de un rayo. Se puede producir sobretensión dentro de un rango de 1,5 a 2 km centrado en la caída de un rayo. La sobretensión (externa) provocada por la caída de un rayo se caracteriza por un tipo de impulso monofásico con una enorme energía. El voltaje de una sobretensión externa puede aumentar rápidamente de unos pocos cientos de voltios a 20 kV en unos pocos microsegundos y puede transmitirse a una distancia considerable. Según ANSI/IEEE C62.41-1991, la sobretensión instantánea puede llegar a 20 KV y la corriente instantánea puede llegar a 10 KA. Según las estadísticas, las sobretensiones fuera del sistema provienen principalmente de rayos y otros impactos del sistema, lo que representa alrededor del 20%.

(1) Sobretensión inducida por rayo: el campo electromagnético cambiante de alta velocidad generado por la caída de un rayo y el campo eléctrico irradiado por el rayo actúan sobre el conductor, induciendo una sobretensión muy alta. borde frontal muy empinado y se descompone rápidamente.

(2) Sobretensión por sobretensión directa: impactos directos de rayos en la red eléctrica. Debido a la enorme energía instantánea y al poder extremadamente destructivo, no existe ningún equipo que pueda proteger los impactos directos de rayos.

(3) Sobretensión por sobretensión conducida por rayo: conducida desde líneas aéreas distantes Dado que el equipo conectado a la red eléctrica tiene diferentes capacidades de supresión de sobretensión, la energía de sobretensión conducida cambia con la línea prolongada y debilitada.

(4) Sobretensión oscilante: la línea eléctrica es equivalente a un inductor y hay capacitancia distribuida entre la tierra y los objetos metálicos cercanos, formando un circuito de resonancia paralelo en los sistemas de suministro de energía TT y TN. cuando un solo En el momento de la falla fase a tierra, debido a la resonancia de los componentes de alta frecuencia, se genera una alta sobretensión en la línea, que daña principalmente los instrumentos secundarios.

La caída directa de un rayo es el evento más grave, especialmente si cae sobre una línea eléctrica aérea cerca de una entrada de servicio al cliente. Cuando ocurren estos eventos, el voltaje en las líneas de transmisión aéreas aumentará a cientos de miles de voltios, lo que a menudo provocará una descarga disruptiva en el aislamiento (una descarga disruptiva es una descarga a lo largo de la superficie de un aislante sólido cuando el gas o el dieléctrico líquido que rodea al aislante sólido se rompe). . La distancia recorrida por la corriente del rayo en las líneas eléctricas es de un kilómetro o más, y la corriente máxima cerca del punto de impacto del rayo puede alcanzar 100 kA o más. La corriente de la línea de baja tensión en la entrada del usuario puede alcanzar de 5kA a 10kA por fase. En zonas con actividad frecuente de rayos, las instalaciones eléctricas pueden sufrir impactos directos de rayos varias veces al año, provocando fuertes corrientes de rayos. En áreas donde se utilizan cables eléctricos subterráneos para suministrar energía o donde la actividad de los rayos es poco frecuente, los eventos anteriores rara vez ocurren.

El objetivo de la prevención de sobretensiones en el suministro de energía es absorber y suprimir esta parte de la sobretensión.

Sobretensión interna: La fuente es la sobretensión generada en la línea eléctrica debido a operaciones de conmutación en la red eléctrica, arranques y paradas de cargas inductivas, fallos en el funcionamiento de la red eléctrica, etc.

Oleada de sobretensión operativa

En el sistema de energía, los parámetros del sistema cambian debido a cambios de estado dentro del sistema, como el funcionamiento de los disyuntores, la entrada y eliminación de cargas o fallas del sistema. Los cambios en la potencia, que resultan en procesos internos de conversión de energía electromagnética o transición de transmisión, causarán sobretensión dentro del sistema. El aumento dentro del sistema proviene principalmente del impacto de la carga eléctrica dentro del sistema, que representa aproximadamente el 80%.

Las causas de la sobretensión interna causada en el sistema eléctrico se pueden dividir a grandes rasgos en:

(1) La entrada y eliminación de grandes cargas de energía;

(2) La entrada y eliminación de cargas inductivas

(3) Inserción y extracción de condensadores de compensación del factor de potencia

(4) Fallo de cortocircuito

Debido al arranque y parada de alta tensión; Los equipos de energía y las fallas de línea dentro del sistema de suministro de energía, las acciones de conmutación y el funcionamiento de los equipos de conversión de frecuencia, etc., causarán sobretensiones internas y tendrán efectos adversos en los equipos eléctricos. En particular, los equipos microelectrónicos, como ordenadores y comunicaciones, tienen un impacto fatal. Incluso si no se producen daños permanentes en los equipos, las anomalías y pausas en el funcionamiento de sistemas como las centrales nucleares, los sistemas médicos, los sistemas de automatización de grandes fábricas, los sistemas de comercio de valores, los conmutadores de oficinas de telecomunicaciones y los centros de redes tendrán graves consecuencias.

Las investigaciones han descubierto que el 88 % de las sobretensiones en las líneas eléctricas de bajo voltaje son generadas por equipos dentro del edificio, como aires acondicionados, ascensores, soldadores, compresores de aire y otras cargas inductivas.

2. Fenómeno de sobretensión

Desde el punto de vista del fenómeno, existen:

1. Flashover: dejar rastros evidentes de arco en las partes dañadas; /p>

2. Corona: Hay rastros evidentes de corrosión eléctrica en la superficie del aislante y el aislamiento de las partes corroídas disminuye.

3. el circuito está dañado;

4. Los componentes del rectificador y los componentes estabilizadores de voltaje de equipos electrónicos generales y electrodomésticos están dañados;

5. puesta a tierra de fases): provocando cortocircuito entre fases del equipo (cortocircuito entre fases del motor).

3. Los peligros de las sobretensiones

se dividen principalmente en dos tipos: peligros catastróficos y peligros acumulativos.

Peligro catastrófico: Si una sobretensión excede la capacidad del equipo para soportarla, el equipo quedará completamente destruido o su vida útil se reducirá considerablemente.

El voltaje de aislamiento habitual de un motor es aproximadamente 2 veces el voltaje de funcionamiento normal más 1000 V, por lo que el voltaje de aislamiento de un motor de 220 V es generalmente de 1500 V. Las sobretensiones eléctricas impactan continuamente el aislamiento del motor, provocando que el aislamiento se rompa.

Peligros acumulativos: el efecto acumulativo de múltiples sobretensiones pequeñas causa la degradación del rendimiento de los dispositivos semiconductores, fallas en los equipos y una vida útil más corta, lo que en última instancia conduce a paradas de producción o reducción de la productividad.

Según las estadísticas

En China: el 63% de los productos eléctricos que tienen problemas durante el periodo de garantía se deben a subidas de tensión.

En Estados Unidos: Las pérdidas directas causadas por sobretensiones en diversas industrias incluyen paradas de producción, tiempo perdido, reparaciones de equipos y reemplazo prematuro de equipos, etc., hasta 26 mil millones de dólares cada año.

4. Protección contra sobretensiones

La protección contra sobretensiones debe implementarse en etapas para lograr en última instancia el propósito de una protección perfecta del sistema de distribución de energía y los equipos electrónicos. El primer paso para implementar jerárquicamente la protección contra sobretensiones es clasificar el entorno contra sobretensiones.

La clasificación de los entornos de sobretensión se basa en la intensidad y frecuencia de la sobretensión. A nivel internacional, los entornos contra sobretensiones generalmente se dividen en tres categorías

(1) Categoría C: se refiere al exterior y el interruptor principal de la línea entrante es propenso a ocurrir en estos lugares específicos. incluyen: medidores eléctricos La conexión con el tablero de distribución, la línea aérea entre edificios y el cable subterráneo conectado a la mina

(2) Clase B: se refiere a la ubicación con conexión corta al ambiente Clase C; , Además de los sistemas de iluminación en edificios grandes, las sobretensiones en estos lugares pueden ser generadas por rayos o interruptores eléctricos internos. Las sobretensiones generadas por los rayos son atenuadas por las líneas de distribución y ya están atenuadas en comparación con las sobretensiones en entornos de Clase C;

(3) Clase A: se refiere a la toma de corriente en la habitación y el terminal de una línea de distribución más larga significa una toma de corriente a más de 10 metros de distancia de la ubicación especificada por la Clase B, o Mantener la energía; enchufes a más de 20 metros de distancia de los lugares especificados por la Clase C. La sobretensión en estos lugares es principalmente la sobretensión generada por el interruptor eléctrico interno.

De acuerdo con las recomendaciones del Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos (IEEE), la protección contra sobretensiones debe implementarse en etapas. El método de clasificación corresponde a la clasificación del entorno contra sobretensiones:

Nivel 1. : En casa En el gabinete de distribución de energía, elimina las sobretensiones generadas por los rayos exteriores y evita que grandes sobretensiones entren al interior;

Segundo nivel: en el panel de distribución de energía del sistema de distribución de energía, tiene dos funciones , uno es para debilitar aún más la sobretensión de energía residual del primer nivel, el otro es eliminar la sobretensión generada por el interruptor eléctrico interno;

El tercer nivel: instalado en la entrada de energía de equipos electrónicos sensibles para Proporciona a los equipos electrónicos una protección perfecta.

La protección gradual tiene dos propósitos: uno es atenuar gradualmente las sobretensiones generadas por rayos y el otro es eliminar las sobretensiones generadas cuando se encienden y apagan las cargas internas.

Referencia:

1. Sobretensión

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2 , aumento

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