Högspänningsteknik inom el, typer av anläggningsisolering och isoleringskoordinering

Högspänningsteknik

Högspänningsteknik är en av huvuddisciplinerna inom ett antal elektriska, elektriska och elektrofysiska specialiteter.

Det används ofta i många sektorer av den nationella ekonomin. När det gäller högspänningssystem studerar denna disciplin elektrisk isolering och de processer som sker i isoleringen när de utsätts för märk- (drifts)spänningar och överspänningar.

Högspänningsinstallationer, baserade på egenskaperna hos processer i elektrisk isolering, inkluderar installationer med en nominell spänning över 1000 V.

Högspänningsteknikkursen är vanligtvis uppdelad i två delar. Den första delen tar upp frågor som rör design, teknik, testning och drift. isolering av elektriska installationer… Den andra delen undersöker förekomsten av överspänningar i elektriska nät och metoder för deras begränsning.

Båda delarna av högspänningstekniken är nära besläktade med varandra, och den övergripande lösningen av den ena eller andra delens problem måste utföras i ett ömsesidigt förhållande.

Utbudet av problem som hanteras av högspänningsteknik inkluderar:

• elektriskt fält vid hög spänning;

• elektrisk urladdning och surfing i dielektrikum;

• elektrisk isolering och isolerande strukturer;

• överspännings- och överspänningsmetoder;

• frågor relaterade till utrustning av högspänningslaboratorier, högspänningsmätningar, metoder för förebyggande testning av isolerings- och isoleringsstrukturer, jordströmmar och jordningsanordningar.

Var och en av dessa frågor har sina egna egenskaper och oberoende betydelse. Men alla av dem syftar till att lösa huvudproblemet med högspänningsteknik - skapande och tillhandahållande av tillförlitligt fungerande elektrisk isolering av högspänningsinstallationer (skapande av isoleringsstrukturer med tekniskt och ekonomiskt rationella nivåer av isolering).

Till exempel är gasläckor av stor oberoende betydelse, men i högspänningstekniker betraktas de i termer av isoleringsegenskaper, eftersom gaser, särskilt luft, finns i alla isoleringsstrukturer.

Denna vetenskapliga disciplin uppstod samtidigt med uppkomsten av de första högspänningsinstallationerna, när elektrisk isolering började bestämma tillförlitligheten av deras drift.

När du växer installationernas nominella spänning isoleringskraven ökar.Dessa krav bestäms till stor del av de transienter som uppstår i olika delar av elektriska installationer vid kretskoppling, jordfel etc. (inre överspänningar) och blixturladdningar (atmosfäriska överspänningar).

I samband med att lösa högspänningsteknikens problem behövdes särskilda högspänningslaboratorier för att få fram högspänningar av olika slag och former samt högspänningsmätapparater.

Därför överväger högspänningsteknik huvudutrustningen i moderna högspänningslaboratorier och högspänningsmätningar.

Dessutom övervägs flödet av strömmar i marken (industriell frekvens och puls) utifrån arrangemanget av arbets- och skyddsjordar, nödvändiga för att säkerställa driftsätten för högspänningsinstallationer och säkerheten för deras underhåll .

Högspänningsteknik är den enda akademiska disciplinen som heltäckande undersöker prestandan hos isoleringsstrukturer i elektriska system, vilket är anledningen till att det är en av kärndisciplinerna för alla huvudområden inom elektroteknik och elektroteknik.

Typer av isolering för högspänningsinstallationer

Modern kraftsystem, bestående av ett antal kraftverk (NPP, HPP, GRES, TPP), transformatorstationer, luft- och kabelkraftledningar, innehåller tre huvudtyper av högspänningsisolering: station, transformatorstation och ledningsisolering.

Till gasisolering omfatta isolering av elektrisk utrustning avsedd för intern installation, det vill säga isolering av roterande maskiner (generatorer, motorer och kompensatorer), elektriska apparater (brytare, begränsare, reaktorer etc.). krafttransformatorer och autotransformatorer, samt elektriska isoleringskonstruktioner för intern installation (uttag och stödisolatorer etc.).

För transformatorstationsisolering omfatta isolering av elektrisk utrustning avsedd för extern installation (i den öppna delen av transformatorstationen), dvs isolering av krafttransformatorer och autotransformatorer, externa elektriska apparater, samt elektriska isoleringsstrukturer för extern installation.

För linjeisolering inkluderar luftledningsisolering och kabelledningsisolering.

Elektrisk isolering av högspänningsinstallationer är uppdelad i extern och intern. Till yttre isolering inkluderar elektriska isoleringsanordningar och strukturer i luften, och till invändig isolering — anordningar och strukturer i ett flytande eller halvflytande medium.

Högspänningsisolering bestämmer tillförlitligheten av driften av kraftsystem, och därför är den föremål för krav på elektrisk styrka när den utsätts för höga spänningar och överspänningar, mekanisk styrka, motstånd mot miljöpåverkan, etc.

Isoleringen måste tåla driftspänningen under lång tid samt stöten olika typer av överspänning.

Utvändig isolering avsedd för utvändig installation ska fungera tillförlitligt vid regn, snö, is, olika föroreningar etc. Invändig isolering har, jämfört med utvändig isolering, vanligtvis bättre arbetsförhållanden.I bergsområden måste extern isolering fungera tillförlitligt vid reducerat lufttryck.

Många typer av elektriska isoleringskonstruktioner måste ha ökad mekanisk hållfasthet. Till exempel stöd- och ärmisolatorer, hylsor m.m. måste upprepade gånger motstå påverkan av stora elektrodynamiska krafter under kortslutningar, linjeisolatorer (girlander) och elektriska isolerande strukturer med högt stöd — vindbelastning, eftersom vind kan skapa högt tryck.

Begränsning av överspänningar som är farliga för isolering i olika driftlägen utförs med hjälp av hjälpen speciella skyddsanordningar.

De viktigaste skyddsanordningarna är avledare, överspänningsavledare, skyddskapacitanser, ljusbågsdämpning och reaktiva spolar, blixtavledare (rep och stav), höghastighetsbrytare med automatiska stängningsanordningar (AR).

Rimliga driftsåtgärder hjälper till att säkerställa tillförlitlig drift av isoleringen vid användning av begränsare och andra skyddsanordningar. De inkluderar koordinering av isoleringen, organisering av periodiska förebyggande isoleringstester (för att identifiera och ta bort försvagad isolering), jordning av transformatorers neutraler och etc. .

Isoleringskoordination

Ett av huvudproblemen som uppstår vid utformningen av isolering i högspänningstekniker är definitionen av den s.k. "Isolationsnivå", det vill säga den spänning den tål utan att skadas.

Isolering av elektriska installationer måste utföras med en sådan gräns för elektrisk styrka att det inte blir någon överlappning (destruktion) vid eventuell överspänning.Denna isolering är dock för besvärlig och dyr.

Därför, när du väljer isolering, är det tillrådligt att inte gå längs linjen för att skapa en gräns för dess elektriska styrka, utan längs linjen för att tillämpa sådana skyddsåtgärder som å ena sidan förhindrar uppkomsten av överspänningsvågor som är farliga för isolering, och å andra sidan skyddar den isoleringen från uppträdande överspänningsvågor...

Därför väljs isoleringen på en viss nivå, dvs. specificerat värde för ur- och genombrottsspänning, med hänsyn tagen till skyddsåtgärder.

Isolationsnivå och skyddsåtgärder måste väljas på ett sådant sätt att isoleringen inte kollapsar under påverkan av olika former av överspänning som uppstår i en given installation, och samtidigt har en minimistorlek och kostnad.

Avstämning av antagen isoleringsnivå och skyddsåtgärder med överspänningar som påverkar isoleringen kallas isoleringssamordning.

Isolationsnivåer för installationer med en spänning på 220 kV inklusive bestäms huvudsakligen av värdena på atmosfäriska överspänningar, dvs. de är betydligt högre än värdena för interna överspänningar, och isoleringskoordinationen i dem är baserad på impulsegenskaper.

Isolationsnivåerna för installationer på 330 kV och högre bestäms huvudsakligen av interna överspänningar, och koordineringen av isoleringen i dem baseras på övervägande av de möjliga storleken av dessa överspänningar.

Isoleringskoordinationen är starkt beroende av installationens neutrala punkt. Installationer med isolerad nolla kräver högre isoleringsnivå än installationer med hårt jordad noll.