Visokonapetostna tehnika v elektroenergetiki, vrste izolacije rastlin in koordinacija izolacije

Visokonapetostna tehnika

Visokonapetostna tehnika je ena glavnih disciplin v številnih električnih, električnih in elektrofizikalnih specialitetah.

Široko se uporablja v številnih sektorjih nacionalnega gospodarstva. Kar zadeva visokonapetostne elektroenergetske sisteme, ta disciplina preučuje električno izolacijo in procese, ki se pojavljajo v izolaciji, ko je izpostavljena nazivnim (delovnim) napetostim in prenapetostim.

Med visokonapetostne instalacije glede na značilnosti procesov v električni izolaciji sodijo instalacije z nazivno napetostjo nad 1000 V.

Tečaj visokonapetostne tehnike je običajno razdeljen na dva dela. Prvi del obravnava vprašanja, povezana z zasnovo, tehnologijo, testiranjem in delovanjem. izolacija električnih inštalacij… Drugi del obravnava pojav prenapetosti v električnih omrežjih in načine za njihovo omejevanje.

Oba dela visokonapetostne tehnike sta tesno povezana drug z drugim in celovito reševanje problemov enega ali drugega dela mora potekati v medsebojnem odnosu.

Vrsta vprašanj, ki jih obravnava visokonapetostna tehnologija, vključuje:

• električno polje pri visoki napetosti;

• električna razelektritev in deskanje v dielektrikih;

• električna izolacija in izolacijske strukture;

• metode prenapetosti in prenapetostne zaščite;

• vprašanja v zvezi z opremo visokonapetostnih laboratorijev, visokonapetostnimi meritvami, metodami preventivnega preskušanja izolacije in izolacijskih konstrukcij, zemeljskimi tokovi in ​​ozemljitvenimi napravami.

Vsako od teh vprašanj ima svoje značilnosti in neodvisen pomen. Vendar pa so vsi namenjeni reševanju glavnega problema visokonapetostne tehnologije - izdelava in zagotavljanje zanesljivo delujoče električne izolacije visokonapetostnih inštalacij (izdelava izolacijskih konstrukcij s tehnično in ekonomsko racionalnimi stopnjami izolacije).

Puščanje plina je na primer velikega neodvisnega pomena, vendar se v visokonapetostnih tehnologijah obravnava z vidika izolacijskih lastnosti, saj so plini, zlasti zrak, prisotni v vseh izolacijskih strukturah.

Ta znanstvena disciplina je nastala sočasno s pojavom prvih visokonapetostnih napeljav, ko je električna izolacija začela določati zanesljivost njihovega delovanja.

Ko rasteš nazivna napetost inštalacij zahteve po izolaciji se povečujejo.Te zahteve v veliki meri določajo tisti prehodni pojavi, ki se pojavljajo v različnih delih električnih inštalacij med preklapljanjem tokokroga, zemeljskimi napakami itd. (notranji sunki) in razelektritve strele (atmosferski sunki).

V zvezi z reševanjem problemov visokonapetostne tehnike so bili potrebni posebni visokonapetostni laboratoriji za pridobivanje visokih napetosti različnih vrst in oblik ter visokonapetostne merilne naprave.

Zato je visokonapetostna tehnika glavna oprema sodobnih visokonapetostnih laboratorijev in visokonapetostnih meritev.

Poleg tega se pretok tokov v tleh (industrijska frekvenca in impulz) upošteva z vidika ureditve delovnih in zaščitnih ozemljitev, potrebnih za zagotovitev načinov delovanja visokonapetostnih naprav in varnosti njihovega vzdrževanja. .

Visokonapetostna tehnika je edina akademska disciplina, ki celovito proučuje delovanje izolacijskih struktur v električnih sistemih, zato je ena temeljnih disciplin za vse smeri elektrotehnike in elektrotehnike.

Vrste izolacije za visokonapetostne električne instalacije

Moderno elektroenergetski sistemi, ki ga sestavljajo številne elektrarne (NEK, HE, GRES, TE), transformatorske postaje, nadzemni in kabelski daljnovodi, vsebujejo tri glavne vrste visokonapetostne izolacije: izolacijo postaj, postaj in linij.

Za plinsko izolacijo vključujejo izolacijo električne opreme, namenjene za notranjo instalacijo, to je izolacija rotacijskih strojev (generatorjev, motorjev in kompenzatorjev), električnih naprav (stikala, omejevalniki, reaktorji itd.). močnostni transformatorji in avtotransformatorji ter elektroizolacijske konstrukcije za notranjo montažo (vtičnice in nosilni izolatorji itd.).

Za izolacijo transformatorske postaje vključujejo izolacijo električne opreme, namenjene za zunanjo namestitev (v odprtem delu transformatorske postaje), to je izolacijo energetskih transformatorjev in avtotransformatorjev, zunanjih električnih naprav, kot tudi električne izolacijske strukture za zunanjo namestitev.

Za izolacijo linije vključujejo izolacijo nadzemnega voda in izolacijo kabelskega voda.

Električno izolacijo visokonapetostnih inštalacij delimo na zunanjo in notranjo. Za zunanjo izolacijo vključujejo električne izolacijske naprave in strukture v zraku ter na notranjo izolacijo — naprave in strukture v tekočem ali poltekočem mediju.

Visokonapetostna izolacija določa zanesljivost delovanja elektroenergetskih sistemov, zato zanjo veljajo zahteve glede električne trdnosti pri visokih napetostih in prenapetostih, mehanske trdnosti, odpornosti na vplive okolja itd.

Izolacija mora vzdržati dolgotrajno delovno napetost in tudi udarce različne vrste prenapetosti.

Zunanja izolacija, namenjena zunanji vgradnji, mora zanesljivo delovati v dežju, snegu, ledu, raznih onesnaževalcih itd. Notranja izolacija ima v primerjavi z zunanjo običajno boljše delovne pogoje.V gorskih območjih mora zunanja izolacija zanesljivo delovati pri znižanem zračnem tlaku.

Številne vrste električnih izolacijskih konstrukcij morajo imeti povečano mehansko trdnost. Na primer, izolatorji za podporo in rokave, rokavi itd. mora večkrat prenesti vpliv velikih elektrodinamičnih sil med kratkimi stiki, linijski izolatorji (gilande) in visoko nosilne električne izolacijske strukture — obremenitev z vetrom, saj lahko veter ustvari visok pritisk.

Omejitev prenapetosti, nevarnih za izolacijo, v različnih načinih delovanja se izvaja s pomočjo posebne zaščitne naprave.

Glavne zaščitne naprave so odvodniki, odvodniki prenapetosti, zaščitne kapacitivnosti, dušilni obloki in reaktivne tuljave, odvodniki strele (vrvi in ​​palice), hitri odklopniki z avtomatskim zapiranjem (AR).

K zanesljivemu delovanju izolacije pri uporabi omejevalnikov in drugih zaščitnih naprav pripomorejo razumni obratovalni ukrepi, ki vključujejo usklajevanje izolacije, organizacijo občasnih preventivnih preizkusov izolacije (za odkrivanje in odstranitev oslabljene izolacije), ozemljitev nevtralnih transformatorjev itd. .

Usklajevanje izolacije

Eden glavnih problemov, ki se pojavljajo pri načrtovanju izolacije v visokonapetostnih tehnologijah, je opredelitev t.i. "Raven izolacije", to je napetost, ki jo lahko prenese, ne da bi se poškodoval.

Izolacija električnih inštalacij mora biti izvedena s takšno mejo električne trdnosti, da ne bo prišlo do prekrivanja (uničenja) ob morebitni prenapetosti.Vendar je ta izolacija preveč okorna in draga.

Zato pri izbiri izolacije ni priporočljivo iti po liniji ustvarjanja meje njene električne trdnosti, temveč po liniji uporabe takih zaščitnih ukrepov, ki na eni strani preprečujejo pojav prenapetostnih valov, nevarnih za izolacijo, po drugi strani pa ščiti izolacijo pred nastajanjem udarnih valov...

Zato je izolacija izbrana na določeni ravni, tj. določeno vrednost za praznjenje in prebojno napetost ob upoštevanju zaščitnih ukrepov.

Stopnja izolacije in zaščitni ukrepi morajo biti izbrani tako, da se izolacija ne poruši pod vplivom različnih oblik prenapetosti, ki se pojavljajo v dani napeljavi, hkrati pa ima minimalno velikost in ceno.

Uskladitev sprejete ravni izolacije in zaščitnih ukrepov s prenapetostmi, ki vplivajo na izolacijo, se imenuje koordinacija izolacije.

Stopnje izolacije za naprave z napetostjo vključno 220 kV so v glavnem določene z vrednostmi atmosferskih prenapetosti, tj. so bistveno višje od vrednosti notranjih prenapetosti, izolacijska koordinacija v njih pa temelji na impulznih karakteristikah.

Ravni izolacije inštalacij 330 kV in višje so v glavnem določene z notranjimi prenapetostmi, usklajevanje izolacije v njih pa temelji na upoštevanju možnih velikosti teh prenapetosti.

Usklajevanje izolacije je močno odvisno od nevtralne točke namestitve. Instalacije z izolirano nevtralnostjo zahtevajo višjo raven izolacije kot instalacije s trdo ozemljeno nevtralnostjo.