Nagyfeszültségű technológia a villamos energiában, az üzemi szigetelés típusai és a szigetelés koordinációja

Nagyfeszültségű technika

A nagyfeszültségű mérnöki tudomány számos elektromos, elektromos és elektrofizikai szakterület egyik fő tudományága.

A nemzetgazdaság számos ágazatában széles körben használják. A nagyfeszültségű villamosenergia-rendszerek tekintetében ez a tudományág az elektromos szigetelést és a szigetelésben a névleges (üzemi) feszültségnek és túlfeszültségnek kitett folyamatokat vizsgálja.

A nagyfeszültségű berendezések az elektromos szigetelési folyamatok jellemzői alapján 1000 V feletti névleges feszültségű berendezéseket foglalnak magukban.

A nagyfeszültségű technika tanfolyam általában két részre oszlik. Az első rész a tervezéssel, technológiával, teszteléssel és üzemeltetéssel kapcsolatos kérdésekkel foglalkozik. elektromos berendezések szigetelése… A második rész a túlfeszültségek előfordulását vizsgálja az elektromos hálózatokban és a korlátozásukra vonatkozó módszereket.

A nagyfeszültségű technika mindkét része szorosan összefügg egymással, egyik vagy másik rész problémáinak átfogó megoldását kölcsönös kapcsolatban kell megvalósítani.

A nagyfeszültségű technológia által kezelt problémák körébe tartozik:

• elektromos mező nagyfeszültségen;

• elektromos kisülés és szörfözés dielektrikumokban;

• elektromos szigetelés és szigetelő szerkezetek;

• túlfeszültség- és túlfeszültség-védelmi módszerek;

• a nagyfeszültségű laboratóriumok felszerelésével, a nagyfeszültségű mérésekkel, a szigetelés és a szigetelő szerkezetek megelőző vizsgálati módszereivel, a földáramokkal és a földelő berendezésekkel kapcsolatos kérdéseket.

E kérdések mindegyikének megvan a maga sajátossága és független jelentősége. Azonban mindegyik a nagyfeszültségű technológia fő problémájának megoldására irányul - nagyfeszültségű létesítmények megbízhatóan működő elektromos szigetelésének kialakítása és biztosítása (műszakilag és gazdaságilag ésszerű szigetelési szintű szigetelő szerkezetek kialakítása).

Például a gázszivárgásnak nagy önálló jelentősége van, de a nagyfeszültségű technológiákban a szigetelési tulajdonságok szempontjából figyelembe veszik, mivel a gázok, különösen a levegő minden szigetelőszerkezetben jelen vannak.

Ez a tudományos diszciplína az első nagyfeszültségű berendezések megjelenésével egy időben jelent meg, amikor az elektromos szigetelés elkezdte meghatározni működésük megbízhatóságát.

Ahogy nősz a berendezések névleges feszültsége nőnek a szigetelési követelmények.Ezeket a követelményeket nagymértékben meghatározzák azok a tranziensek, amelyek az elektromos berendezések különböző részein áramköri kapcsolás, földzárlat stb. (belső túlfeszültség) és villámkisülések (légköri túlfeszültségek).

A nagyfeszültségű technológia problémáinak megoldása kapcsán szükség volt speciális nagyfeszültségű laboratóriumokra a különböző típusú és formájú nagyfeszültségek előállítására, valamint nagyfeszültségű mérőeszközökre.

Ezért a nagyfeszültségű mérnöki munka a modern nagyfeszültségű laboratóriumok és a nagyfeszültségű mérések fő berendezését veszi figyelembe.

Ezenkívül a talajban lévő áramok áramlását (ipari frekvencia és impulzus) a munka- és védőföldelések elrendezése szempontjából kell figyelembe venni, amelyek szükségesek a nagyfeszültségű berendezések működési módjának és karbantartásuk biztonságának biztosításához. .

A nagyfeszültségű mérnöki tudomány az egyetlen olyan akadémiai tudományág, amely átfogóan vizsgálja a villamos rendszerek szigetelőszerkezeteinek teljesítményét, ezért minden elektrotechnikai és villamosmérnöki szak egyik alaptudománya.

A nagyfeszültségű elektromos berendezések szigetelésének típusai

Modern energiarendszerek, amely számos erőműből (Atomerőmű, HPP, GRES, TPP), alállomásokból, légvezetékekből és kábeles távvezetékekből áll, három fő típusú nagyfeszültségű szigetelést tartalmaz: állomás-, alállomás- és vezetékszigetelést.

A gázszigeteléshez ide tartozik a belső beépítésre szánt villamos berendezések szigetelése, azaz a forgógépek (generátorok, motorok és kompenzátorok), az elektromos berendezések (kapcsolók, határolók, reaktorok stb.) szigetelése. teljesítménytranszformátorok és autotranszformátorok, valamint belső beépítésre szolgáló elektromos szigetelő szerkezetek (aljzatok és tartószigetelők stb.).

Alállomás szigeteléséhez ide tartozik a külső beépítésre szánt villamos berendezések (az alállomás nyitott részén) szigetelése, azaz a teljesítménytranszformátorok és az autotranszformátorok, a külső elektromos berendezések, valamint a külső beépítésre szolgáló elektromos szigetelő szerkezetek szigetelése.

Vonalszigeteléshez tartalmazza a felsővezeték-szigetelést és a kábelvezeték-szigetelést.

A nagyfeszültségű berendezések elektromos szigetelése külső és belső szigetelésre oszlik. Külső szigeteléshez ide tartoznak a levegőben lévő elektromos szigetelő eszközök és szerkezetek, és a belső szigeteléshez — folyékony vagy félfolyékony közegben lévő eszközök és szerkezetek.

A nagyfeszültségű szigetelés meghatározza az áramellátó rendszerek működésének megbízhatóságát, ezért a nagyfeszültségnek és túlfeszültségnek kitett elektromos szilárdságra, a mechanikai szilárdságra, a környezeti hatásokkal szembeni ellenállásra stb.

A szigetelésnek hosszú ideig el kell viselnie az üzemi feszültséget, valamint az ütést különböző típusú túlfeszültségek.

A külső beépítésre szánt külső szigetelésnek megbízhatóan kell működnie esőben, hóban, jégben, különböző szennyező anyagokban stb. A belső szigetelés a külső szigeteléshez képest általában jobb munkakörülményeket biztosít.Hegyvidéki területeken a külső szigetelésnek megbízhatóan kell működnie csökkentett légnyomás mellett.

Sokféle elektromos szigetelő szerkezetnek fokozott mechanikai szilárdsággal kell rendelkeznie. Például tartó- és hüvelyszigetelők, hüvelyek stb. ismételten ki kell bírnia a rövidzárlatok során fellépő nagy elektrodinamikus erők hatását, a vezetékszigetelőket (füzéreket) és a nagy támasztékú elektromos szigetelő szerkezeteket – szélterhelést, mivel a szél nagy nyomást kelthet.

A szigetelésre veszélyes túlfeszültségek korlátozása különböző üzemmódokban a segítség segítségével történik speciális védőeszközök.

A fő védőeszközök a levezetők, túlfeszültség-levezetők, védőkapacitások, ívelnyomó és reaktív tekercsek, villámlevezetők (kötél és rúd), nagy sebességű megszakítók automatikus zárószerkezettel (AR).

Az ésszerű üzemeltetési intézkedések elősegítik a szigetelés megbízható működését határolók és egyéb védőeszközök használatakor, ideértve a szigetelés összehangolását, az időszakos megelőző szigetelési tesztek megszervezését (a meggyengült szigetelés azonosítása és eltávolítása érdekében), a transzformátorok nullapontjainak földelése stb. .

Izolálási koordináció

A szigetelés tervezésénél a nagyfeszültségű technológiáknál felmerülő egyik fő probléma az ún "Szigetelési szint", vagyis az a feszültség, amelyet károsodás nélkül képes ellenállni.

Az elektromos berendezések szigetelését olyan elektromos szilárdsági határ mellett kell elvégezni, hogy az esetleges túlfeszültségnél ne legyen átfedés (megsemmisülés).Ez a szigetelés azonban túl nehézkes és drága.

Ezért a szigetelés kiválasztásakor nem az elektromos szilárdság korlátozása mentén célszerű haladni, hanem olyan védőintézkedések mentén haladni, amelyek egyrészt megakadályozzák a szigetelésre veszélyes túlfeszültség-hullámok megjelenését, másrészt megvédi a szigetelést a fellépő túlfeszültségtől...

Ezért a szigetelést egy bizonyos szinten választják ki, pl. a kisülési és áttörési feszültség meghatározott értéke, figyelembe véve a védőintézkedéseket.

Izolációs szint és a védőintézkedéseket úgy kell megválasztani, hogy a szigetelés ne omoljon össze az adott beépítésben fellépő különböző formájú túlfeszültség hatására, ugyanakkor minimális méretű és költségű legyen.

Az elfogadott szigetelési szint és védőintézkedések egyeztetését a szigetelést befolyásoló túlfeszültségekkel nevezzük izolációs koordináció.

A 220 kV-os feszültségű berendezések szigetelési szintjeit főként a légköri túlfeszültségek értékei határozzák meg, pl. jelentősen meghaladják a belső túlfeszültségek értékeit, és a szigetelési koordináció bennük az impulzusjellemzők alapján történik.

A 330 kV-os és magasabb feszültségű létesítmények szigetelési szintjeit elsősorban a belső túlfeszültségek határozzák meg, ezekben a szigetelés koordinációja pedig ezen túlfeszültségek lehetséges nagyságrendjének figyelembe vétele.

A szigetelés koordinációja nagymértékben függ a telepítés semleges pontjától. A szigetelt nullavezetővel rendelkező berendezések magasabb szintű szigetelést igényelnek, mint a kemény földelt nullával rendelkező berendezések.