O que são sobretensões e suas causas nos sistemas de energia elétrica

No artigo de hoje, vamos saber sobre as sobretensões e suas causas. Existem muitas fontes preocupadas com sobretensões, como geradores, transformadores e linhas de transmissão. Essas sobretensões podem ser causadas por raios, abertura de disjuntores, aterramento de um condutor etc. Essas sobretensões podem não ser grandes em magnitude, mas seu efeito pode interromper o sistema de proteção ou dispositivos conectados no sistema. Engenheiros sempre tentando limitar e controlar o efeito de sobretensões em tipos de equipamentos operacionais. Agora estamos tentando descobrir as principais causas de sobretensões. Como eles podem ser gerados e podem afetar o sistema operacional.

esses transientes ou surtos são de natureza temporária e de curta duração (algumas centenas de µs), mas causam sobretensões no sistema de potência. Eles se originam de comutação e de outras causas, mas os transitórios mais importantes são aqueles que são gerados a partir de descargas de raios naturais em linhas de transmissão. Quando um raio atinge uma linha, a onda corre ao longo da linha e uma enxurrada de tensões enormes corre para o sistema, que é capaz de danificar todos os aparelhos elétricos e de proteção.

A figura acima mostra a forma de onda do relâmpago. O acúmulo de tensão ao longo do eixo x e o tempo ao longo do eixo y. Parece bastante claro que a onda gera uma onda frontal muito íngreme em um tempo muito curto, chamada de frente de onda. Este acúmulo é muito rápido, sendo da ordem de 1-5µs. Enquanto o lado de trás chamado de cauda de onda passa lentamente, compare com a frente de onda. Leva um pouco mais de tempo do que uma onda íngreme.

Causas de sobretensões

As sobretensões no sistema de energia podem ser divididas em duas categorias principais.

A) Causas internas B) Causas externas

As causas internas não produzem surtos de grande magnitude. A experiência mostra que o surto interno dificilmente aumenta a tensão do sistema para o dobro da tensão normal.

• Mudanças de picos: O primeiro tipo de sobretensão interna é a comutação de surtos. As sobretensões produzidas no sistema de potência devido às operações de comutação são conhecidas como surtos de comutação.1) Podem ser causadas quando uma linha descarregada é conectada à fonte de tensão. 2) Além disso, pode ser causado quando uma linha carregada está conectada. Suponha que um carregamento seja interrompido repentinamente. Isto irá configurar uma tensão de transientes. 3) a causa mais importante de sobretensões em surtos de comutação é o corte de corrente. O corte de corrente resulta na produção de transientes de alta tensão nos contatos do disjuntor de explosão de ar.
  
• Falha de isolamento: o caso mais importante de falha de isolamento em um sistema de energia é o aterramento do condutor. Suponha que um condutor aterre no centro. Produz tensões negativas que viajam ao longo de ambos os lados.
  
• Terra em arco: O fenômeno do arco intermitente que ocorre na linha até a falta à terra do sistema trifásico com conseqüente produção de transientes é conhecido como arco de terra. Esses transientes são cumulativos; eles podem ser muito perigosos e podem causar sérios danos ao sistema de energia, causando falha de isolamento. O aterramento de arco pode ser evitado aterrando o neutro.
  
• Ressonância: Ressonância é aquela situação no sistema de potência quando a reatância indutiva do circuito se torna igual à reatância capacitiva. Sob ressonância, a impedância e a resistência tornam-se iguais e o fator de potência é unitário. A ressonância causa altas tensões nas linhas de transmissão.
  
• Causa externa: Causa externa inclui apenas raios. “Uma descarga elétrica entre nuvem e terra, entre nuvens ou entre o centro de cargas de uma mesma nuvem é conhecida como relâmpago”. Discutiremos essa causa no próximo artigo com muitos detalhes.