Túlfeszültség-védelem Készítette: Berengyán Tamás és Bódi László

 Túlfeszültség: a hálózat,vagy villamos berendezés valamely feszültség alatt álló pontja és a föld,vagy két feszültség alatt álló pont között a feszültség csúcsértéke bármilyen rövid időre meghaladja az adott helyen normális üzemben fennálló feszültség értéket. A villamos energia-átvitel üzemzavarának mintegy 60%-át a túlfeszültség - jelensékeg teszik ki.  Túlfeszültség által okozott károk: két formában - a villamos berendezések szigetelésének részleges,vagy teljes sérülése - a túlfeszültségek okozta átívelések és átütések által okozott üzemzavar  Túlfeszültség-védelem: azon intézkedések összessége,melyek a berendezések villamos igénybevételét csökkentik. Ezen intézkedések a túlfeszültségek nagyságát meghatározott értékre korlátozzák.

Túlfeszültségek keletkezésének okai  Két csoportra oszthatók: - belső eredetű túlfeszültségek - külső/légköri túlfeszültségek  Belső eredetű túlfeszültségek: - A belső eredetű vagy belső túlfeszültségeket a villamos hálózatokon bekövetkező hibák vagy a különböző célú kapcsolási folyamatok okozzák. - A keletkezésükhöz szükséges energiát a hálózatból nyerik,tehát feszültségmentes berendezésben nem alakulhat ki belső túlfeszültség - belső eredetű túlfeszültségek osztályozása: - Kapcsolási túlfeszültségek - Üzemi frekvenciájú túlfeszültségek - Rezonanciás túlfeszültésgek

Belső eredetű túlfeszültségek -Kapcsolási túlfeszültségek: - hálózatok és villamos berendezések kapcsolási állapotában olyan változások keletkezhetnek,melyek hirtelen megváltoztatják az áram- és feszültség viszonyát - általában szándékos be- vagy kikapcsolás,vagy valamilyen hiba (pl.:zárlat) válthatja ki -Kapcsolási túlfeszültségek: - hálózatok és villamos berendezések kapcsolási állapotában olyan változások keletkezhetnek,melyek hirtelen megváltoztatják az áram- és feszültség viszonyát - általában szándékos be- vagy kikapcsolás,vagy valamilyen hiba (pl.:zárlat) válthatja ki -Üzemi frekvenciájú túlfeszültségek: - a hálózati berendezések rendellenes üzeme következtében alakul ki - rendellenes üzem pl.: hálózati terhelés hirtelen lekapcsolása,feszültségszabályozók helytelem üzemeltetése,földzárlatok fellépése stb. -Üzemi frekvenciájú túlfeszültségek: - a hálózati berendezések rendellenes üzeme következtében alakul ki - rendellenes üzem pl.: hálózati terhelés hirtelen lekapcsolása,feszültségszabályozók helytelem üzemeltetése,földzárlatok fellépése stb.

-Rezonanciás túlfeszültségek: - akkor keletkeznek,ha a hálózat vezetékei,vagy gépek induktivitásai és kapacitásai bizonyos helyzetben rezgő kört alkotnak,aminek saját frekvenciája közel esik a tápláló feszültség frekvenciájához - ezeknek előfordulása igen ritka,de mivel hosszabb ideig fennállnak erősen igénybe veszik a berendezések szigeteléseit -Rezonanciás túlfeszültségek: - akkor keletkeznek,ha a hálózat vezetékei,vagy gépek induktivitásai és kapacitásai bizonyos helyzetben rezgő kört alkotnak,aminek saját frekvenciája közel esik a tápláló feszültség frekvenciájához - ezeknek előfordulása igen ritka,de mivel hosszabb ideig fennállnak erősen igénybe veszik a berendezések szigeteléseit

Külső/légköri túlfeszültségek  Jellemzője: - létrejötte független attól,hogy a villamos berendezések feszültség alatt állnak-e, vagy nem,mert ezeket a rendszeren kívüli okok hozzák létre - a légköri túlfeszültségeket szinte kivétel nélkül villámcsapás okozza,eszerint előfordul: - Közvetlen villámcsapás: A villámcsapás közvetlenül a fázisvezetőt éri. - Visszacsapás: ami akkor keletkezik, ha a villámcsapás a földelt villanyoszlopba, vagy védővezetőbe csap. Ez annyira megnövelheti a földelt részek potenciálját, hogy az oszlopról a fázisvezetőkhöz átívelés történik a szigetelés mentén.

- Indukált feszültség: A fázisvezetőn keletkezik, ha a villámcsapás a távvezeték közelében történik. Ekkor a villámcsatornán lefolyt töltés által létrehozott elektromágneses mező megváltozása a fázisvezetőben túlfeszültséget indukál. Korábban csak a középfeszültségű hálózatokon volt jelentősebb ez a jelenség,de a sok elektronikus berendezés használata miatt ma már kisfeszültségen is egyre jelentősebb az indukált túlfeszültségek hatása.

Túlfeszültség elleni védelem és eszközei  Belső eredetű túlfeszültség védelmet általában a megfelelő üzemviteli intézkedésekkel meg lehet valósítani  Légköri eredetű túlfeszültségek védelmét két csoportra oszthatjuk: - megelőző védelem: Feladata a megelőzni,hogy a villám a vezetékekbe,vagy készülékekbe csapjon. Megfelelően elhelyezett villámhárítókkal lehet ezt biztosítani - közvetlen túlfeszültség védelem: Akkor lép működésbe,ha a megelőző védelem ellenére mégis túlfeszültség keletkezik,ilyenkor ez a védelem korlátozza a túlfeszültségek. Eszközei: túlfeszültség-levezetők, óltócsövek és szikraközök, valamint villámáram-levezetők és túlfeszültség- levezetők

Megelőző védelem Villamos állomások megelőző védelme:  Az 500 kVA-nél nagyobb beépített összteljesítményű szabadtéri állomások megelőző védelmét villámhárító rudakkal kell megvalósítani.  A villámhárító rudak számát és magasságát úgy kell megválasztani,hogy a kapcsolódó berendezés minden feszültség alatt álló része a rudak védelmi terén belül legyen.  Felszerelésük általában tartószerkezetre történik,a hazai gyakorlatban a gyűjtősíntartó szerkezetére szokás felhelyezni  Minden villámhárító rudat földelni kell,földelésüket általában bekötik az állomás földelő rendszerébe

Szabadvezetékek megelőző védelme:  Szabadvezetékek megelőző védelmére általában védővezetőt szoktak használni  A 220kV és nagyobb feszültségű hálózatot teljes hosszukban el kell látni védővezetővel  A 120 kV-os hálózatokon csak akkor kell védővezető a teljes hosszon,ha a szabadvezeték kooperációs feladatot lát el,vagy kiesésre különösen érzékeny fogyasztót táplál,illetve ha különösen villámveszélyes helyen halad keresztül  Egyébként csak az állomások előtti 800m-es szakaszt kell ellátni védővezetővel  Mivel a hazai 120 kV-os hálózat egyrészt kooperációs feladatot töltött be és mivel érzékeny fogyasztókat vagy akár egész városokat is ellát így döntő többségben a 120 kV-os hálózat védővezetővel létesült  A távvezetékek védővezetőit oszloponként földelni kell,mivel a védővezető az oszloppal fémes kapcsolatban van  120 kV alatti hálózatokon csak különlegesen indokolt esetben illetve egyedi elbírálás alapján létesítenek védővezetőt

Közvetlen túlfeszültség-levezetők Túlfeszültség levezetők: - A túlfeszültségeket előidéző töltéseket levezetik a földbe így olyan értékű feszültséget kapunk amely már nem veszélyezteti a berendezések szigeteléseit Működése: - Hasonló a biztonsági szelep működéséhez, ami akkor nyit, ha az üzemi nyomás (esetünkben a feszültség) a megengedettnél nagyobb értékűre emelkedik, és ha lecsökken, a megengedett értékre, akkor zár. az ilyen úgynevezett szelep hatású túlfeszültség- levezető sorba kapcsolt szikraközöket és feszültségfüggő ellenállásokat tartalmaz. Az ellenállás félvezető anyagból készül ált. cink-oxidból és sajátossága hogy a feszültség növekedésével az ellenállása rohamosan csökken (de nem nullára)

Névleges feszültség: - ez az az 50 Hz-es feszültség amelyre a levezető méretezve van,ezen a feszültségen a levezető szigetelőként működik - ez az az 50 Hz-es feszültség amelyre a levezető méretezve van,ezen a feszültségen a levezető szigetelőként működik Megszólalási lökőfeszültség: - az a lökőfeszültség-érték amelyre a levezető a túlfeszültséget korlátozza (ha a levezetendő áram nem nagyobb a névlegesnél) - az a lökőfeszültség-érték amelyre a levezető a túlfeszültséget korlátozza (ha a levezetendő áram nem nagyobb a névlegesnél) 50Hz-es megszólalási feszültség: - azon 50Hz-es váltakozó feszültség csúcsértéke amelynél nagyobb feszültség esetén a levezetőnek meg kell szólalnia. A hazai túlfeszültség levezetők 50Hz-es megszólalási feszültsége a névleges feszültség kb négyszerese - azon 50Hz-es váltakozó feszültség csúcsértéke amelynél nagyobb feszültség esetén a levezetőnek meg kell szólalnia. A hazai túlfeszültség levezetők 50Hz-es megszólalási feszültsége a névleges feszültség kb négyszerese Maradék feszültség: - a levezetés során a túlfeszültség-levezető sarkain uralkodó feszültség csúcsértéke, a levezetőket úgy méretezik hogy ez a feszültség éppen a megszólalási feszültséggel legyen egyenlő - a levezetés során a túlfeszültség-levezető sarkain uralkodó feszültség csúcsértéke, a levezetőket úgy méretezik hogy ez a feszültség éppen a megszólalási feszültséggel legyen egyenlő

Névleges levezető áram: - az az áram amelynél a túlfeszültség-levezető kapcsain a névleges maradékfeszültség uralkodik - az az áram amelynél a túlfeszültség-levezető kapcsain a névleges maradékfeszültség uralkodik - a hazai túlfeszültség levezetők névleges vezetőárama a 35kV-os típusig 5kA míg az ennél nagyobb névleges levezetőknél 10kA - a hazai túlfeszültség levezetők névleges vezetőárama a 35kV-os típusig 5kA míg az ennél nagyobb névleges levezetőknél 10kA Katasztrófa áram: - az a legnagyobb áram amit a levezető többször meghibásodás nélkül le tud vezetni - az a legnagyobb áram amit a levezető többször meghibásodás nélkül le tud vezetni Maradék áram: - a túlfeszültség levezetése után folyó áram (ez utánfolyó áramnak is szokták nevezni) - a túlfeszültség levezetése után folyó áram (ez utánfolyó áramnak is szokták nevezni)

Oltócső Feladata: hasonló a feszültséglevezetőéhez de annál jóval kisebb oltóképességű így az alkalmazási területe is korlátozott Működése: a levezetendő áram 2 szikraközön halad keresztül elő és főszikraköz az előszikraköz az oltócsövön kívül helyezkedik el a főszikraköz pedig az oltócsövön belül van a levezetendő áram 2 szikraközön halad keresztül elő és főszikraköz az előszikraköz az oltócsövön kívül helyezkedik el a főszikraköz pedig az oltócsövön belül van

Szikraköz Két egymástól elszigetelt a levegőbem egymással szemben álló általában rúd alakú fémelektród

A szigetelési szintek koordinálása 3 szint található: - alsó szint - középső szint - középső szint - felső szint - felső szint alsó szint: a túlfeszültség-levezetők, az oltócsövek vagy az esetleges védőszikraközök megszólalási lökőfeszűltsége. Túlfeszültséghullám behatolásakor ezeknek kell először működésbe lépni középső szint: a koordináló szikraközök átütését, valamint a külső szigetelések felületi átívelését kiváltó lökőfeszültség nagysága. működésére csak akkor kerülhet sor ha az alsó szint védelmei meghibásodnak vagy sikertelen volt a védelem a középső szint eszközeivel való levezetés zárlatot jelent ami az üzemfolytonosságot rövidebb-hosszabb időre zavarhatja

felső szint: a védendő berendezési tárgyak belső szigeteléseinek szintje. ha a túlfeszültség étéke az előző két szinten megvalósított védekezés hiányosságai miatt ezt a szintet eléri vagy meghaladja a berendezés szigetelésében nagy kárt okozhat.

Köszönjük a figyelmet!