Supratensiuni de Trăsnet

Supratensiuni de trăsnet. Aspecte generale

1.1. Noţiuni introductive

Supratensiunea se defineşte ca fiind orice tensiune a cărei valoare de vârf depăşeşte valoarea de vârf a tensiunii celei mai ridicate pentru echipament.

Supratensiunea poate apărea între fază şi pământ, depăşirea referindu-se la valoarea sau între faze, când referinţa este .

Supratensiunile sunt întotdeauna fenomene tranzitorii şi pot fi caracterizate în mod esenţial, de exemplu, prin trei parametri şi anume amplitudinea, forma şi frecvenţa de apariţie.

Aceasta nu exclude separarea lor în două mari clase după cauza care le-a produs:

▪ când cauza nu aparţine schemei sau elementelor de funcţionare ale reţelei, supratensiunile se numesc externe, pentru că ele iau naştere în urma unor manifestări orajoase, atmosferice.

▪ când cauza aparţine reţelei, supratensiunile se numesc interne.

Spectrul de frecvenţă al supratensiunilor atmosferice conţine componente de frecvenţă foarte ridicate, de la mai multe zeci de kHz la câţiva MHz. Nivelul lor nu este în mod direct legat de tensiunea nominală a reţelei.

Conform terminologiei specifice solicitărilor electrice, se pot distinge trei clase de supratensiuni:

1. Supratensiuni temporare- cele care apar la deconectarea sarcinii generatoarelor sau în cazul apariţiei defectelor însoţite de puneri la pământ. Durata acestor supratensiuni oscilante cu frecvenţa industrială este relativ lungă, variind între 0,1 s şi câteva ore. În general nu depăşesc u.r, astfel încât nu sunt periculoase pentru funcţionarea reţelei, fiind totuşi importante pentru dimensionarea descărcătorului.

2. Supratensiuni tranzitorii- cele de scurtă durată, de câteva milisecunde sau mai puţin, oscilante sau nu, puternic amortizate.

Aceste supratensiuni se împart în:

- supratensiuni cu front lent (supratensiuni de comutare): cele care apar în timpul manevrelor de comutaţie şi în majoritatea cazurilor se prezintă sub formă de oscilaţii puternic amortizate, cu durata a frontului de 20…500 , o durată a spatelui 20 ms, frecvenţe de până la câţiva kiloherţi şi amplitudini de până la 3 u.r. Un caz special îl constituie comutarea circuitelor inductive, când durata frontului supratensiunii este în domeniul 0,1…10 , iar amplitudinea poate atinge 4 u.r.

- supratensiuni cu front rapid (supratensiuni de trăsnet): cele care au la origine descărcările electrice din atmosferă. Îşi ating valoarea maximă într-un interval de 0,1…20 , pentru ca apoi sa scadă, de asemenea foarte rapid, durata semiamplitudinii fiind < 300 . În reţelele de tensiuni din domeniul I (pentru care tensiunea cea mai ridicată pentru echipament nu depăşeşte 245 kv), amplitudinea acestor supratensiuni poate ajunge până la 10 u.r.!

- supratensiuni cu front foarte rapid: cele care îşi ating maximul în 0,1 , au o durată < 3 ms şi prezintă, suprapuse, oscilaţii de frecvenţe înalte plasate în domeniul 30 kH…100 MH.

3. Supratensiuni combinate (temporare, cu front rapid, cu front foarte rapid): constau din două componente aplicate simultan între fiecare dintre cele două borne ale unei izolaţii transversale ( fază-fază sau fază-pământ) sau longitudinale (contactul deschis al unui aparat de comutare). De regulă se denumesc în conformitate cu componenta care prezintă amplitudinea cea mai mare.

1.2. Producerea supratensiunilor

Supratensiunile atmosferice sunt rezultatul descărcărilor electrice apărute pe timpul manifestărilor oragioase ale atmosferei. Lovitura de trăsnet cade pe obiectele de înalţime mare situate sub norii de furtună.

Supratensiunile atmosferice pot apărea în urma loviturii directe a trăsnetului în instalaţiile electroenergetice de înaltă tensiune, linii şi staţii sau ca urmare a unei descărcări undeva în vecinatatea acestora.

În urma celor două procese apar supratensiuni atmosferice directe sau indirecte-induse.

Descarcarea prin trăsnet în unul dintre elementele metalice ale instalaţiilor care compun reţelele, cum ar fi: conductor de protecţie, stâlp al liniei, conductor activ, paratrăsnet tija, reprezintă injectarea unui curent, impactul unei cantităţi de sarcină foarte mare într-un timp scurt.

Ca urmare a proceselor electrice care se petrec în circuitul în care se află elemetul metalic lovit, apar pe aceasta creşteri de tensiune, care se propagă pe conductoarele liniilor în stânga şi în drepata punctului lovit, constituind undele de supratensiune atmosferică directe (cazul a).