چرا ولتاژ در آسمان صاف بالا می رود؟

وقتی اکثر مردم صدای "افشار ولتاژ" را می شنوند، به آسمان نگاه می کنند. برق معمولاً مظنون است و به دلیل خوبی.یک ضربه مستقیم یا حتی یک پالس الکترومغناطیسی نزدیک می تواند میلیون ها ولت را در مایکرو ثانیه به یک خط برق تزریق کند.

اما این یک حقیقت ناراحت کننده برای اپراتورهای شبکه و مهندسان است:بعضي از تخريب کننده ترين ولتاژ هاي فوق العاده هيچ ربطي به طوفان ها ندارندآنها در داخل شبکه متولد می شوند.

اگر شما کابل ها را مشخص می کنید، ایستگاه های فرعی را طراحی می کنید، یا سیستم های برق صنعتی را حفظ می کنید، درک این تهدیدات داخلی به همان اندازه حفاظت از صاعقه مهم است.بیایید به وضوح توضیح دهیم که فرط فشار واقعاً چه معنایی دارد و چرا بیش از یک مشکل آب و هوایی است.

1واقعاً ولتاژ فوق العاده چیست؟

ولتاژ بالازمانی رخ می دهد که ولتاژ یک خط یا قطعه تجهیزات از محدوده کار عادی آن فراتر رود.

هر دستگاه دارای یک سیستم عایق با یک تعریف شدهسطح مقاومتدر شرایط عادی، آن را به ولتاژ نامی (به عنوان مثال، 220 ولت، 10 ولت، 110 ولت) رسیدگی می کند. اما در هنگام رعد و برق، سوئیچ کردن، یا نقص سیستم، آن را باید تحمل فشار بسیار بالاتر.

وقتی ولتاژ از چیزی که عایق می تونه تحمل کنه بیشتر بشه دو اتفاق می افته:

• فلاش اوور:یک قوس در سراسر سطح عایق شکل می گیرد.
• شکستن دی الکتریک:مواد عایق کننده شکست می خورند و رسانا می شوند.

نتايج؟ تغيير دهنده هاي سوخته، دستگاه هاي تغيير دهنده و قطع برق غيرمنتظره

2. خارجی در مقابل داخلی: دو چهره از ولتاژ بالا

ولتاژ فوق العاده بر اساس منشأ آن طبقه بندی می شود:

ولتاژ بیش از حد خارجی (برق)

• حمله مستقیم:صاعقه به خطوط برق، برج ها یا تجهیزات ضربه می زند → ولتاژ عظیم
• حمله ی محرک شده:برق نزدیک میدان الکترومغناطیسی را تغییر می دهد → ولتاژ بیش از حد را بر روی هادی ها ایجاد می کند.

پالس هاي برقخیلی سریع(در مقیاس مایکرو ثانیه) وبسیار بالاعایق باید یک ضربه شدید و کوتاه مدت را جذب کند.

ولتاژ بیش از حد داخلی (تولید شده توسط شبکه)

ولتاژ فوق العاده داخلی بیشتر مخفیانه است. آنها اغلب در روزهای آفتابی رخ می دهند و می توانند بسیار طولانی تر از شتاب برق باشند.

3چهار مکانیسم فوق ولتاژ داخلی که باید بدانید

الف. تغییر موج

علت:هر عملیاتی که از سوی یک قطع کننده انجام می شود (باز کردن یا بستن) یک انتقال دهنده ایجاد می کند. انرژی گذاری یا خارج کردن خطوط، بانک های خازن یا ترانسفورماتورهای خالی، حالت الکتریکی سیستم را در میلی ثانیه تغییر می دهد.

• مثال:خاموش کردن یک ترانسفورماتور خالی یا انرژی دادن به یک خط انتقال طولانی.
• خطر:ولتاژ اوج بالا که بیشتر از صاعقه طول می کشه علت اصلی پیری عایق

ب - آهنرآواز

علت:تعامل غیرخطی بین دستگاه های تحرک (ترانسفورماتورها، VT ها با هسته های آهن) و عناصر ظرفیت (کابل های طولانی، بانک های خازن)

• خطر:در شرايط خاص، سيستم مثل زنگ صدا ميکنه ولتاژ و جريان در فرکانس هاي غيرطبيعي نوسان ميکننفِرو رِزونانس می تواند برای چند دقیقه یا چند ساعت ادامه داشته باشد.، به آرامی بیش از حد گرم و نابود کردن تجهیزات.

ج. ولتاژ فوق العاده فرکانس قدرت

علت:تغییرات ناگهانی در حالت ثابت

• مثال ها:نقص های یک خط به زمین، رد بار ناگهانی (به عنوان مثال، یک ژنراتور بزرگ از کار خارج می شود).
• خطر:ولتاژ افزایش می یابد و بالا می ماند. در حالی که مقادیر اوج ممکن است کمتر از رعد و برق باشد،مدت زمان طولانیبه طور مداوم عایق را فشار می دهد.

D. برق (خارج)

علت:حمله مستقیم یا تحرک

• خطر:ولتاژ اوج فوق العاده ی بالا در میکروسکنید

4چرا طول عمر مهم تر از آن است که فکر می کنید

برای یک سیستم عایق بندی، همه ولتاژ فوق العاده برابر نیستند:

• برق:اوج بالا، مدت زمان بسیار کوتاه →
• جابجایی / فِرو رِسونانس:اوج پایین تر، مدت زمان طولانی تر → ضربات آهسته و بی امان.

يه کابل مي تونه از يک ضربه برقي ميکرو ثانيه اي زنده بمونهسطح عایق بندی پایه (BIL)اما اگر حالت آهن تاب ادامه داشته باشد، گرما تولید شده توسط ولتاژ بالا در نهایت دی الکتریک را شکسته است.

5چگونه شبکه مبارزه می کند

محافظت از ولتاژ بالا چند لایه است:

1. حفاظت از صاعقه:نگهدارنده هاي تشعشع (MOV) ، مقاومت پايين به زمين رسيدن و هماهنگي عایق
2. کنترل سوئیچ:مقاومت های پیش قرار دادن در قطع کننده ها، تکنولوژی سوئیچ کنترل شده برای نرم کردن گذرا.
3. کاهش صدا:جلوگیری از ترکیب پارامترهای نامطلوب در طول طراحی؛ زمین گیری خنثی برای نوسانات مرطوب.
4. هماهنگی عایق بندی:اطمینان از این که کابل ها، ترانسفورماتورها و دستگاه های جدا کننده دارای مقاومت عایق بندی با سطوح ولتاژ بالا انتظار می رود.

6نکته مهم برای مهندسان و تدارکات

مقدار ولتی متر فقطنتیجهپشتش دروغ است:

• پارامترهای خط
• مشخصات تجهیزات
• حالت های کار
• دنباله های سوئیچ

حفاظت از ولتاژ بیش از حد اختیاری نیست بلکه یک نیاز طراحی است.سناریوهای ولتاژ بیش از حد خارجی و داخلی.

یک شبکه سالم فقط برق را حمل نمی کند بلکه انرژی خود را مدیریت می کند. درک ولتاژ بالا اولین گام برای جلوگیری از شکست بعدی است.

بحث:تاحالا به يه خرابي در تجهیزات که در زمان آب و هواي صاف رخ داده تحقیق کردي؟تجربه خود را به اشتراک بگذارید داستان شما ممکن است به یک مهندس دیگر کمک کند تا از همان تله جلوگیری کند.