Overspenninger og Isolasjonskoordinering

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

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

3. 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

4. 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.

5. 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

6. 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

7. Koblingsoverspenning

8. 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

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

10. 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

11. 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

12. Gnisthorn

14. 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

16. 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

17. 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

18. Ventilavleder

19. Ventilavlederens karakteristikk

20. 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