1.1 NAPIĘCIA ROBOCZE, MAKSYMALNE NAPIĘCIA ROBOCZE

Napięcia robocze (narażenia długotrwałe)

• Napięcia przemienne (50, 60Hz)

• Napięcia stałe (coraz bardziej perspektywiczne)

Poziomy napięć znamionowych wg IEC

• Nap. Niskie U_n≤ 0,4kV

• Nap. Średnie 0,4kV <U_n≤ 45kV

• Nap. Wysokie 45kV <U_n≤ 245kV

• Nap. Bardzo wysokie 245kV <U_n ≤ 750kV

• Nap. Ultrawysokie U_n >750kV

Przyjęte wartości napięć znamionowych 6, 10, 15, 20, 30, 60, 110, 220, 400, 750kV

Maksymalne napięcie robocze U_nr: (
)

Gdzie: k_Sn -współczynnik spadku napięcia (K_Sn>1) i k_Sn=f(U_n)

Przykładowo: dla U_n -6kV ­÷60kV -k_Sn=1,2

U_n -110kV k_Sn=1,12

U_n 750kV k_Sn=1,02

Napięcia fazowe mogą wzrosnąć do wartości międzyprzewodowych w razie zwarć doziemnych, gdy punkt zerowy układu trójfazowego jest izolowany.

Wpływ rodzaju pracy punktu zerowego na wartość napięć fazowych w razie jednofazowych zwarć z ziemią określa współczynnik zwarcia doziemnego k_Zd

1≤ k_Zd≤

gdy: k_Zd =1 to idealne uziemienie punktu gwiazdowego

k_Zd =
izolowany punkt zerowy

Ostatecznie maksymalne napięcie robocze fazowe wynosi:

1.2 DEFINICJA PRZEPIĘCIA, WSPÓŁCZYNNIK PRZEPIĘĆ

Przepięciem (narażenia krótkotrwałe) określamy krótkotrwały wzrost napięcia przekraczający max. dopuszczalne nap. robocze.

Miarą przepięć jest współczynnik przepięć k_p wyrażający ich amplitudę U_np. jako krotność najwyższego napięcia roboczego U_mr

k_p -współczynnik przepięcia k_P>1

1.3 RODZAJE I PODSTAWOWE PARAMETRY PRZEPIĘĆ

Podział przepięć:

1. przepięcia ZEWNĘTRZNE:

-piorunowe (bezpośrednie, pośrednie -indukowane)

-przerzuty napięcia (z jednego systemu do drugiego)

2. przepięcia WEWNĘTRZNE:

-łączeniowe np. wykonujemy manewry załączania transformatora

-zakłóceniowe np. gdy nastąpiło zwarcie do ziemi przez łuk elektryczny -chwilowe impulsy)

-dynamiczne np. związane z elektrownią, gdy zostanie gwałtownie zdjęte obciążenie z generatorów a generatory były silnie wzbudzone -pojawi się napięcie wyższe od nap. roboczego

1.4 PARAMETRY WYŁADOWAN ATMOSFERYCZNYCH WAZNE W ASPEKCIE GENEROWANYCH NAPIĘĆ

Parametry wyładowań atmosferycznych (piorunowych):

• wartość maksymalna prądu I_m

• ładunek prądu wyładowania
  

• Całka Joulea
  

• Maksymalna stromość narastania prądu
  

• Parametry czasowe prądu (T₁, T₂)

• Składowe pola EM (E, H,
  ,
  )

Przepięcia w liniach EL-EN przy uderzeniu pioruna w przewód roboczy

1.5 FALE WĘDROWNE W DŁUGICH LINIACH ELEKTROENERGETYCZNYCH

W układach EL-EN zwłaszcza napowietrznych i kablowych, nie zawsze w każdym miejscu linii wartości napięć są jednakowe. Wynika to z faktu, że każda zmiana napięcia i prądu rozchodząc się nawet z prędkością światła potrzebuje pewnego czasu do przebiegnięcia długości linii. Gdy zmiany napięcia i prądu są krótkie wówczas nawet na krótkim odcinku w danej chwili panują różne napięcia przesuwając się wzdłuż linii.

• Fala prądowa i(t)

• Fala napięciowa U(t)

gdzie: μ₀ -stała magnetyczna

μ_W -przenikalność magnetyczna względna

ε₀ -stała dielektryka

ε_W -przenikalność dielektryka względna

C₀ -prędkosć fali EL-M. w próżni

Współczynnik przejścia fali w punktach węzłowych:

Współczynnik odbicia fali:

1.6 PRZESKOK ODWROTNY

Linie WN na słupach chronimy przewodami odgromowymi.

L' -indukcyjność słupa przypadająca na jednostkę długości

h -wysokość słupa

R_U -rezystancja uziemienia

Spadek napięcia czynny (pomijamy R_SŁUPA):

1.7 PRZEPIĘCIA ŁĄCZENIOWE, PROCESY GENERACJI PRZEPIĘĆ. PRZYPADEK PRZEPIĘĆ POWSTAJĄCYCH PRZY WYŁĄCZANIU NIEOBCIĄZONEGO TRANSFORMATORA.

Procesy łączeniowe w obwodach elektrycznych zawierających indukcyjność L i pojemność C powodują powstanie przebiegów wyrównawczych napięcia -przepięć łączeniowych.

Trzeci składnik obwodów elektrycznych (opór czynny) powoduje tłumienie przepięć.

Normalnie: 1<k_p ≤ 2 ale może wystąpić rezonans więc: k_p >2

Składniki generujące przepięcia łączeniowe:

• Wyłączenie linii

• Załączenie linii

• Wyłączenie transformatora

• Załączenie transformatora

Ogólnie czasy przepięć łączeniowych [ms, μs] są dłuższe od przepięć atmosferycznych.

PRZYKŁAD: Wyłączenie nieobciążonego transformatora (w stanie jałowym)

Szybko działający wyłącznik W przerywa prąd magnesujący transformatora, przy wartości I_o. W odłączonym w ten sposób trafo. Pozostanie zmagazynowana energia pola magnetycznego W_i która zmienia się w energię pola elektrycznego.

Z przepięć wewnętrznych rozróżniamy dodatkowo:

• przepięcia zakłóceniowe np. zwarcie doziemne z łukiem elektrycznym przerywanym (czasy przepięć są rzędu sekund).

• Przepięcia dynamiczne -generatory szybkoobrotowe (czasy przepięć to sekundy)

1.8 NAPIĘCIA PROBIERCZE, PARAMETRY NAPIĘĆ PROBIERCZYCH UDAROWYCH.

Układy probiercze (napięci probierczego) wysokiego napięcia przemiennego są niezbędne do badań wysokonapięciowych i prób wytrzymałości elektrycznej materiałów i układów elektroizolacyjnych stosowanych w urządzeniach EL-EN.

Badaniom poddawane są: izolatory, łączniki, transformatory, przekładniki, maszyny wirujące, kable

Warunek próby napięciowej: U_{PRZEBICIA, PRZESKOKU} > U_PROBIERCZEGO

W warunkach laboratoryjnych dysponowano:

• Napięciem probierczym ∼50Hz

• Nap. Probierczym stałym

• Nap. Prob. Udarowym (piorunowym, łączeniowym)

Napięcie probiercze U_PROB=f(U_n)

Parametry napięcia udarowego:

• Czas trwania czoła udaru T₁

• Czas do półszczytu udaru T₂

• Wartość szczytowa napięcia U_m.

• Stromość narostu czoła udaru U_m/T₁

• 
  Biegunowość udaru

Udar normalny piorunowy 1,2/50μs , T₁=1,2μs ±0,36μs, T₂=50μs ±10μs

Udar normalny łączeniowy 250/2500μs , T₁=250μs ±50μs (20%), T₂=2500μs ±1500μs (60%)

---