Overspenninger og Isolasjonskoordinering Høgskolen i Agder Grimstad ENE 202 – våren 2006

Spenningsnivåer Høgspenning – under 230 kV Ekstra høgspenning – 230 kV til 765 kV Ultra høgspenning – over 765 kV

Overspenning Holdespenning er den høyeste spenning et utstyr kan påtrykkes uten at det blir overslag mellom faser eller til jord Holdespenninger har blitt testet med en impulsspenning som ligner på en typisk lynimpuls Har blitt brukt til å dimensjonere: Gjennomføringer i vegger og transformatorer Antall isolatorskåler i hengekjeder Fase-fase og fase-jord avstander i master Isolering av utstyr Med høyere spenninger på linjer og utstyr vil koblingsoverspenninger bli viktigere enn lynoverspenninger

Overspenninger Lynoverspenning er typisk en rampefunksjon som stiger til sin maksimalverdi etter 1-2 mikrosekund og med en halveringstid på 50 mikrosekund Koblingsoverspenninger er dempede svingninger med frekvens typisk for hvert system – med amplitudeverdier på opp til 2-2,8 p.u.

Forurensing Økende forurensing fører til belegg på isolatorer som gjør overflaten mer ledende Kan lettere føre til overslag Vanskelig å dimensjonere for grad av forurensing

Spenningstester Holdespenning ved 1,2/50 mikrosek impuls, Holdespenning ved 50 hz Critical flashover voltage – spenningen som gir en 50 % sannsynlighet for overslag Impulsforholdet: Forholdet mellom impulsspenning og 50 Hz spenning som gir overslag

Koblingsoverspenning

Amplitudeverdi Koblingsoverspenningen kan normalt maksimalt bli 2 ganger amplituden til systemspenningen Amplituden kan reduseres ved hjelp av dempemotstander i parallell til kontaktene på effektbryteren Dempemotstander over kontaktene på effektbrytere brukes på høye spenninger

Bryting av kapasitive kretser Amplituden på koblingsoverspenningen kan i ekstreme tilfeller nærme seg 3 ganger systemspenningens amplitude

Andre kilder til overspenninger Current chopping i lufttrykk brytere når bryteren ved lave strømmer bryter strømmen før nullgjennomgang - Spesielt ved bryting av svært induktive strømmer som transformator i tomgang Jordfeil i systemer med isolert nullpunkt kan gi opp til 1,5 ganger overspenning Resonansfenomener knyttet til overharmoniske kan gi overspenninger Ferroresonans f.eks i transformatorer

Vern mot overspenninger En eller to overliggende jordliner som beskytter mot direkte lynnedslag i fasene Bryterdesign for å redusere koblingsoverspenninger Overspenningsavledere Gnisthorn, gnistgap Bruke GIK automatikk for raskt å gjennopp rette forsyningen siden feilene ofte er forbigående

Gnisthorn

Gnisthorn Danner korteste vei for et overslag over en isolator eller isolatorkjede Sparer isolatoren for den termiske påkjenningen som lysbuen gir Bryter ikke lysbuen når denne er tent Brenner til releer kobler ut bryteren Designes til minimum 70 % av holdespenningen til utstyret

Røravleder Et gnistgap omsluttet av et rør av organisk materiale Når lysbuen tenner vil det organiske materialet eksplosivt avgi gass og lysbuen slukker Samme egenskaper som vanlig gnisthorn

Ventilavledere Består av et gnistgap i serie med en motstand innebygd i et porselenshus Motstanden er spenningsavhengig og består av silisiumkarbid (SiC) I praksis består gnistgapet av flere seriekoblede gnistgap I parallell med hvert gnistgap står en høyohmig styremotstand som fordeler spenningen jevnt over alle gnistgapene Ventilavlederen er karakterisert ved en tennspenning og en avledningsspenning

Ventilavleder

Ventilavlederens karakteristikk

Metall Oksid Avledere Motstandsblokker i serie og parallell for å tåle tilstrekkelig strøm og spenning Metalloksid av sink (ZnO) med små tillegg av andre oksider Gode tenne og slukkeegenskaper gjør at denne avledertypen nå er enerådende i nye anlegg