Energi og miljø - masterstudium (5-årig), NTNU

TET4130 Overspenninger og overspenningsvern

– Faglærer Hans Kristian Høidalen
Faget TET4130 Overspenninger og -vern gir en innføring i de elektriske påkjenninger som komponenter i elektriske anlegg utsettes for og hvordan en kan beskytte anleggene mot disse.

Faginformasjon:

Vårt samfunn er i økende grad avhengig av en stabil og pålitelig strømforsyning. Spenningsavbrudd tolereres i minkende grad og samtidig introduseres det fintfølende elektronisk utstyr i stor skala i husinstallasjoner. I tillegg får vi en stadig sterkere kobling mellom strømforsyning og signalforsyning (telefon, kabel tv etc.). Alt dette gjør oss sårbare for overspenninger, og det er behov for kunnskap om overspenningsvern.

Tradisjonelt har det utelukkende vært fokus på høyspenningsnettet. Det er sjelden at komponenter her havarerer pga. overspenninger. Overspenninger kan imidlertid føre til utfall av linjer og spenningsavbrudd, slik at det er rom for ytterligere forbedringer ved plassering og valg av vern både i stasjoner og ute langs overføringslinjer på utsatte steder.

I fordelingsnettet er det mange havarier og problemer knyttet til overspenninger. Det er ikke vanlig med overspenningsvern på alle transformatorer med høyeste merkespenning lavere enn 24 kV. I lavspenningsanlegg og husinstallasjoner (230/400 V) er det heller ikke vanlig med overspenningsvern. Det er nå et økende fokus på overspenningsproblemer i dette spenningsområdet, med bidrag fra forskningsmiljøer, everksbransjen, myndighetene, forsikringsselskaper o.a.

Faget Overspenninger og Overspenningsvern er i stor grad et beregningsfag med en del matematikk. Det foretas håndregninger på enkle nettkonfigurasjoner for å kartlegge typiske overspenningsforløp. I praksis vil en benytte datamaskiner til mer detaljerte beregninger og bruk av programmet EMTP vil inngå som en øving i kurset. Overspenningene som beregnes er til dels svært raske dette gjør det nødvendig å introdusere nye modeller for linjer og kabler som tar hensyn til deres fysiske utstrekning som gir opphav til det som kalles vandrebølger.

Emnet gir en innføring i generering og utbredelse av overspenninger og beskyttelse mot disse. En analytisk betraktningsmåte på forenklede konfigurasjoner skal gjøre studentene i stand til senere å ta i bruk dataverktøy på en kritisk og effektiv måte.

Forutsetning: TET4100 Kretsanalyse eller tilsvarende forkunnskaper.

Innhold:
Faget går først inn på hvilke påkjenninger komponenter utsettes for. Overspenninger klassifiseres som: Lynoverspenninger, Koblingsoverspenninger og Temporære overspenninger. Videre gjennomgås ulike typer av vernearrangement som gnistgap, metalloksydavleder og innføringsvern. Avslutningsvis behandles temaet isolasjonskoordinering der plassering og koordinering av vern og isolasjonsnivå i settes i sammenheng med aktuelle påkjenninger og aktuelle normer.

Undervisningsform:
Forelesninger, regneøvinger, dataøving, laboratorieøvinger. Ved utsatt eksamen (kontinuasjonseksamen) kan skriftlig eksamen bli endret til muntlig eksamen.

Labøvinger:
- Bølgeforplantning
- Generering og fordeling av impulsspenninger
- Lynoverspenninger (data)

Evalueringsform: Skriftlig eksamen

Forelesningsplan (med forbehold om endringer):

Orientering om faget, om høyspenning og overspenninger. Presentasjon av dataverktøy.

  • Vandrebølger.
  • Refleksjon og transmisjon.
  • Vandrebølger og måleteknikk.
  • Flerfase og tap.
  • Lynnedslag.
  • Lynoverspenninger i høyspenninganlegg.
  • Vern i høyspenningsanlegg.
  • Lavspenningsanlegg og lynvernanlegg. Induserte overspenninger.
  • Viklinger og isolatorer
  • Brytning av kapasitiv og induktiv strøm.
  • Temporære overspenninger.
  • Vern. Virkemåte og egenskaper.
  • Isolasjonskoordinering.
  • Vern av fordelingsnett og lavspenningsanlegg.

Pensum: Eget kompendium, Forelesningsnotater, Øvingsoppgaver


TET4130 INFO