Príčiny prepätí

Prepätím v elektrických obvodoch nazývame každé napätie ktoré presahuje dovolenú medzu maximálneho napätia v sledovaných zariadeniach. Prepätia môžu spôsobiť prieraz na izolátoroch, priechodkách , porušiť izoláciu prístrojov a vinutí strojov. Najviac je namáhaná izolácia zariadení HV a izolátory, ktoré sú zapojené v obvodoch TV.

Poznáme dve príčiny vzniku prepätí. 1. ATMOSFERICKÉ prepätia 2. PREVÁDZKOVÉ prepätia .

1. ATMOSFERICKÉ prepätia - vznikajú vplyvom atmosferickej elektriny ato buď priamim úderom blesku do zariadení TV, alebo nepriamim úderom blesku do zariadení v blízkosti TV a následnou elektromagnetickou indukcou vo vedení.

2. PREVÁDZKOVÉ prepätia - vzniká pri spínacích procesoch v elektrickom obvode. Prechodom prúdu v trakčnom vedení vzniká magnetické pole okolo vodičov. Pri vypínaní niektorých ztariadení, ktoré sú pripojené na túto sieť sa časť magnetickej energie mení na tepelnú vo vypínacom oblúku medzi kontaktmi vypínača a zánik zvyšku energie magnetického poľa vytvára v samotnom vedení indukované napätie, ktoré späsobuje prepäťovú vlnu v odpojenom vedení.. Najväčšie indukované napätie vzniká pri vypínaní skratových prúdov. Poklesom prúdu /dI/ za časovú jednotku /dt/ vzniká na indukčnostiach zariadení /L/ indukované napätie dU. Podľa známeho vzorca zo základov elektrotechniky / 2. forma indukčného zákona/ môžeme vyjadriť veľkosť indukovaného napätia.

dU=L.dI/dt /V;H,A,s/

Pozrite si polminútový videofilm, ako prebehol elektrický prieraz na 35kV izolátore, ktorého sme zaťažili napätím 150kV. / Záber vytvoril autor stránky vo VN hale TU v Košiciach 31.5. 2007/

Ochrany proti prepätiam

Prepätiam často zabrániť nemôžeme, ale môžeme ochrániť zariadenia pred ich ničivými vplyvmi. Účelom prepäťových ochrán je odviesť energiu prepätia do zeme pomocou zvodov. Tieto funkcie vykonávajú zvodiče prepätia.

Ochrany rozdeľujeme do troch skupín: 1./ hrubá ochrana 2./ jemná ochrana 3./ kombinovaná ochrana

1./ hrubá ochrana

a/ROŽKOVÉ bleskoistky

Sú najstarším a najjednoduchším zvodičom prepätia, ktoré sa používa v oboch trakčných prúdových sústavách. Tvoria ju dva hroty proti sebe / pripomínajúce rožky/, jeden z hrotov je pripojený priamo na živú časť, teda na TV a druhý koniec je cez zemniaci vodič uzemnený. Svorky sú uložené na izolátore a primontované k trakčnej podpere. Veľkosť prierazného napätia a vzdialenosť hrotov znázorňuje nasledujúci obrázok:

Vzniknutý oblúk stúpa po hrotoch nahor a na konci sa spoľahlivo roztrhne. Preto musí byť sklon rohov presne nastavený.

Tieto bleskoistky sa inštalujú pred trakčnými napájacími stanicami, spínacie stanice, tunely, mosty, železničné stanice, v depách, na začiatkoch a koncoch elektrifikovaných koľají. a všade tam, kde sa mení impedancia TV.

Ukážka použitia prepäťovej ochrany v Košickom rušňovom depe.

Rožková bleskoistka nad TV na konci košickej žel. stanice.

ň

Dve rožkové bleskoistky , na začiatkoch TV v Košickom RD.

b/ VENTILOVÉ bleskoistky

Používajú sa hlavne v striedavej trakcii. Tvoria ju iskrištia zapojené v sérii s nelineárnymi odporníkmi. Odpor týchto nelineárnych článkov klesá so stúpajúcim napätím. Sú to vlasnte varistorové články.

Princíp činnosti : Napäťovo závislý odpor prudko zmení svoju hodnotu odporu pri určitom nastavenom napätí, odpor poklesne skoro z nekonečnej hodnoty na nulovú hodnotu. pomocou ďaľších dvoch rezistorov pripojených paralelne k iskrištiam je možné túto hodnotu citlivo nastaviť. Ako príklad uvedieme nastavenie iskrišťa na 15000V. Uvažujme, že ochrana má zaúčinkovať pri 30 000V. Ak sa dosiahne táto hodnota napätia, tesne pred zaúčinkovaním na každom z troch odporov je 10000V. Pri tomto napätí zaúčinkuje napäťovo závislý odpor a ďalším prekročením napätia sa jeho odpor zníži. To však spôsobí prudký nárast napätí na rezistoroch paralelne pripojených k iskrištiam, a po prekročení nastaveného napätia zaúčinkujú. Tým odvedú energiu prepätia do zeme.

Vyhotovenie ventilových bleskoistiek znázorňuje nasl. obrázok.

2./ jemná ochrana

Jemná ochrana sa dá podstatne citlivejšie nastaviť, ako hrubá ochrana. Základom týchto ochrán sú kondenzátory s vhodnou kapacitou pripojené paralelne k chránenému zariadeniu. Samotné sa pre účely ochrán TV málo používajú. Môžeme ich nájsť ale na hnacích vozodlách. Preto ich tu podrobnejšie rozoberať nebudeme.

Princíp týchto ochrán spočíva v tom, že kondenzátor sa nabíja istý čas. Kým sa bude nabíjať energiou prepätia, dovtedy krátkodobé prepätia aj pominú, a začnú sa vybíjať do paralelne zapojeného odporníka, čím sa napätie znova stabilizuje. Podstatne ale znížia hodnotu napätia. Ochraňujú hlavne pred menšími hodnotami prepätí a pred prevádzkovými prepätiami.

3./ kombinovaná ochrana

Je kombináciou jemnej a hrubej prepäťovej ochrany