Høyspentteknologi innen elektrisitet, typer anleggsisolasjon og isolasjonskoordinering

Høyspentteknikk

Høyspenningsteknikk er en av hoveddisiplinene innen en rekke elektriske, elektriske og elektrofysiske spesialiteter.

Det er mye brukt i mange sektorer av den nasjonale økonomien. Når det gjelder høyspentkraftsystemer, studerer denne disiplinen elektrisk isolasjon og prosessene som skjer i isolasjonen når de utsettes for nominelle (drifts)spenninger og overspenninger.

Høyspentinstallasjoner, basert på egenskapene til prosesser i elektrisk isolasjon, inkluderer installasjoner med en nominell spenning over 1000 V.

Høyspentteknikkkurset er vanligvis delt i to deler. Den første delen tar opp problemstillinger knyttet til design, teknologi, testing og drift. isolering av elektriske installasjoner… Den andre delen undersøker forekomsten av overspenninger i elektriske nettverk og metoder for å begrense deres.

Begge deler av høyspentteknologi er nært knyttet til hverandre, og den overordnede løsningen på problemene til den ene eller andre delen må utføres i et gjensidig forhold.

Utvalget av problemer som håndteres av høyspenningsteknologi inkluderer:

• elektrisk felt ved høy spenning;

• elektrisk utladning og surfing i dielektrikum;

• elektrisk isolasjon og isolerende strukturer;

• overspennings- og overspenningsbeskyttelsesmetoder;

• problemer knyttet til utstyret til høyspentlaboratorier, høyspentmålinger, metoder for forebyggende testing av isolasjons- og isolasjonsstrukturer, jordstrømmer og jordingsenheter.

Hvert av disse spørsmålene har sine egne egenskaper og uavhengig betydning. Imidlertid er alle rettet mot å løse hovedproblemet med høyspentteknologi - opprettelse og levering av pålitelig fungerende elektrisk isolasjon av høyspenningsinstallasjoner (oppretting av isolasjonsstrukturer med teknisk og økonomisk rasjonelle isolasjonsnivåer).

For eksempel er gasslekkasjer av stor uavhengig betydning, men i høyspenningsteknologier vurderes de når det gjelder isolasjonsegenskaper, siden gasser, spesielt luft, er tilstede i alle isolasjonsstrukturer.

Denne vitenskapelige disiplinen oppsto samtidig med utseendet til de første høyspentinstallasjonene, da elektrisk isolasjon begynte å bestemme påliteligheten av deres drift.

Når du vokser nominell spenning på installasjonene isolasjonskravene øker.Disse kravene bestemmes i stor grad av de transientene som oppstår i ulike deler av elektriske installasjoner under kretskobling, jordfeil osv. (indre overspenninger) og lynutladninger (atmosfæriske overspenninger).

I forbindelse med å løse problemene med høyspenningsteknologi var det nødvendig med spesielle høyspentlaboratorier for å oppnå høyspenninger av ulike typer og former, samt høyspentmåleapparater.

Derfor vurderer høyspenningsteknikk hovedutstyret til moderne høyspentlaboratorier og høyspentmålinger.

I tillegg vurderes strømmen av strøm i bakken (industriell frekvens og puls) fra synspunktet om arrangementet av arbeids- og beskyttende jordinger, som er nødvendige for å sikre driftsmåtene til høyspenningsinstallasjoner og sikkerheten ved vedlikehold av dem. .

Høyspentteknikk er den eneste akademiske disiplinen som grundig undersøker ytelsen til isolasjonskonstruksjoner i elektriske systemer, og det er derfor det er en av kjernedisiplinene for alle hovedfag i elektroteknikk og elektroteknikk.

Typer av isolasjon for høyspent elektriske installasjoner

Moderne kraftsystemer, bestående av en rekke kraftverk (NPP, HPP, GRES, TPP), nettstasjoner, luft- og kabelkraftledninger, inneholder tre hovedtyper høyspentisolasjon: stasjon, nettstasjon og linjeisolasjon.

Til gassisolasjon inkludere isolering av elektrisk utstyr beregnet for intern installasjon, det vil si isolasjon av roterende maskiner (generatorer, motorer og kompensatorer), elektriske enheter (brytere, begrensere, reaktorer, etc.). krafttransformatorer og autotransformatorer, samt elektriske isolasjonskonstruksjoner for innvendig installasjon (stikkontakter og støtteisolatorer, etc.).

For nettstasjonsisolasjon omfatte isolering av elektrisk utstyr beregnet for ekstern installasjon (i den åpne delen av transformatorstasjonen), dvs. isolering av krafttransformatorer og autotransformatorer, eksterne elektriske enheter, samt elektriske isolasjonsstrukturer for ekstern installasjon.

For linjeisolering inkludere luftledningsisolasjon og kabelledningsisolasjon.

Elektrisk isolasjon av høyspentanlegg er delt inn i utvendig og innvendig. Til utvendig isolasjon inkludere elektriske isolasjonsanordninger og strukturer i luften, og til innvendig isolasjon – innretninger og strukturer i et flytende eller halvflytende medium.

Høyspentisolasjon bestemmer påliteligheten til driften av kraftsystemer, og derfor er den underlagt krav til elektrisk styrke når den utsettes for høye spenninger og overspenninger, mekanisk styrke, motstand mot miljøpåvirkninger, etc.

Isolasjonen skal tåle driftsspenningen i lang tid samt støt ulike typer overspenning.

Utvendig isolasjon beregnet for utvendig montering skal fungere pålitelig i regn, snø, is, ulike forurensninger etc. Innvendig isolasjon har, sammenlignet med utvendig isolasjon, vanligvis bedre arbeidsforhold.I fjellområder må utvendig isolasjon fungere pålitelig ved redusert lufttrykk.

Mange typer elektriske isolasjonskonstruksjoner må ha økt mekanisk styrke. For eksempel støtte- og hylseisolatorer, hylser o.l. må gjentatte ganger tåle påvirkningen av store elektrodynamiske krefter under kortslutninger, linjeisolatorer (guirlander) og elektriske isolasjonskonstruksjoner med høy støtte — vindbelastning, siden vind kan skape høyt trykk.

Begrensning av overspenninger som er farlige for isolasjon i forskjellige driftsmoduser utføres ved hjelp av hjelpen spesielle beskyttelsesanordninger.

De viktigste beskyttelsesanordningene er avledere, overspenningsavledere, beskyttelseskapasitanser, lysbueundertrykkelse og reaktive spoler, lynavledere (tau og stang), høyhastighetsbrytere med automatiske lukkeanordninger (AR).

Rimelige driftstiltak bidrar til å sikre pålitelig drift av isolasjonen ved bruk av begrensere og andre verneinnretninger.De inkluderer koordinering av isolasjonen, organisering av periodiske forebyggende isolasjonstester (for å identifisere og fjerne svekket isolasjon), jording av nøytrale til transformatorer og etc. .

Isolasjonskoordinering

Et av hovedproblemene som oppstår i utformingen av isolasjon i høyspenningsteknologier er definisjonen av den s.k. "Isolasjonsnivå", det vil si spenningen den tåler uten å bli skadet.

Isolering av elektriske installasjoner skal utføres med en slik grense for elektrisk styrke at det ikke blir overlapping (ødeleggelse) ved eventuell overspenning.Imidlertid er denne isolasjonen for tungvint og dyr.

Derfor, når du velger isolasjon, er det tilrådelig å ikke gå langs linjen for å skape en grense for dens elektriske styrke, men langs linjen for å bruke slike beskyttelsestiltak som på den ene siden forhindrer utseendet av overspenningsbølger som er farlige for isolasjon, og på den annen side beskytter den isolasjonen mot oppstående bølgebølger...

Derfor velges isolasjonen på et visst nivå, dvs. spesifisert verdi for utladnings- og sammenbruddsspenning, under hensyntagen til beskyttelsestiltak.

Isolasjonsnivå og beskyttelsestiltak må velges på en slik måte at isolasjonen ikke kollapser under påvirkning av ulike former for overspenning som oppstår i en gitt installasjon, og samtidig har en minimumsstørrelse og kostnad.

Avstemming av vedtatt isolasjonsnivå og beskyttelsestiltak med overspenninger som påvirker isolasjonen kalles isolasjonskoordinering.

Isolasjonsnivåer for installasjoner med en spenning på 220 kV inklusive bestemmes hovedsakelig av verdiene til atmosfæriske overspenninger, dvs. de er betydelig høyere enn verdiene for interne overspenninger, og isolasjonskoordineringen i dem er basert på impulsegenskaper.

Isolasjonsnivåene til installasjoner på 330 kV og høyere bestemmes hovedsakelig av interne overspenninger, og koordineringen av isolasjonen i dem er basert på vurdering av mulige størrelser av disse overspenningene.

Isolasjonskoordinering er svært avhengig av nøytralpunktet til installasjonen. Installasjoner med isolert nøytral krever høyere isolasjonsnivå enn installasjoner med hardjordet nøytral.