Tehnologija visokog napona u elektroenergetici, vrste izolacije postrojenja i koordinacija izolacije

Visokonaponska tehnika

Inženjerstvo visokog napona jedna je od glavnih disciplina u nizu električnih, električnih i elektrofizičkih specijalnosti.

Široko se koristi u mnogim sektorima nacionalnog gospodarstva. S obzirom na visokonaponske elektroenergetske sustave, ova disciplina proučava električnu izolaciju i procese koji se odvijaju u izolaciji kada je izložena nazivnim (radnim) naponima i prenaponima.

U visokonaponske instalacije, prema karakteristikama procesa u električnoj izolaciji, ubrajaju se instalacije nazivnog napona iznad 1000 V.

Tečaj visokonaponske tehnike obično je podijeljen u dva dijela. Prvi dio bavi se pitanjima koja se odnose na dizajn, tehnologiju, testiranje i rad. izolacija električnih instalacija… Drugi dio ispituje pojavu prenapona u električnim mrežama i metode za njihovo ograničavanje.

Oba dijela visokonaponske tehnike međusobno su usko povezana, te se cjelokupno rješavanje problema jednog ili drugog dijela mora odvijati u međusobnom odnosu.

Raspon problema kojima se bavi visokonaponska tehnologija uključuje:

• električno polje pri visokom naponu;

• električno pražnjenje i surfanje u dielektriku;

• električna izolacija i izolacijske konstrukcije;

• metode zaštite od prenapona i prenapona;

• problematika opreme visokonaponskih laboratorija, visokonaponska mjerenja, metode preventivnog ispitivanja izolacije i izolacijskih konstrukcija, zemljine struje i uzemljivači.

Svako od ovih pitanja ima svoje karakteristike i nezavisnu važnost. Međutim, svi su oni usmjereni na rješavanje glavnog problema visokonaponske tehnologije - izrada i osiguranje pouzdano radne električne izolacije visokonaponskih instalacija (izrada izolacijskih konstrukcija s tehnički i ekonomski racionalnim stupnjevima izolacije).

Na primjer, curenje plina ima veliku neovisnu važnost, ali se u visokonaponskim tehnologijama razmatra u smislu izolacijskih svojstava, budući da su plinovi, posebice zrak, prisutni u svim izolacijskim strukturama.

Ova znanstvena disciplina nastala je istodobno s pojavom prvih visokonaponskih instalacija, kada je električna izolacija počela određivati ​​pouzdanost njihova rada.

Kako rasteš nazivni napon instalacija zahtjevi za izolacijom su sve veći.Ovi zahtjevi su u velikoj mjeri određeni onim prijelaznim pojavama koje se javljaju u različitim dijelovima električnih instalacija tijekom sklopki strujnog kruga, uzemljenja, itd. (unutarnji udari) i pražnjenja munje (atmosferski udari).

U vezi s rješavanjem problema visokonaponske tehnike bili su potrebni posebni visokonaponski laboratoriji za dobivanje visokih napona raznih vrsta i oblika, kao i visokonaponski mjerni uređaji.

Stoga se visokonaponska tehnika smatra glavnom opremom modernih visokonaponskih laboratorija i visokonaponskih mjerenja.

Osim toga, tijek struja u zemlji (industrijska frekvencija i impuls) razmatra se sa stajališta rasporeda radnih i zaštitnih uzemljenja, potrebnih za osiguranje načina rada visokonaponskih instalacija i sigurnosti njihova održavanja. .

Visokonaponska tehnika jedina je akademska disciplina koja sveobuhvatno ispituje performanse izolacijskih konstrukcija u električnim sustavima, zbog čega je jedna od temeljnih disciplina za sve smjerove elektrotehnike i elektrotehnike.

Vrste izolacije za visokonaponske električne instalacije

Moderno elektroenergetski sustavi, koji se sastoji od niza elektrana (NE, HE, GRES, TE), trafostanica, nadzemnih i kabelskih vodova, sadrži tri glavne vrste visokonaponske izolacije: izolaciju stanice, trafostanice i linijsku izolaciju.

Za plinsku izolaciju uključuje izolaciju električne opreme namijenjene za unutarnju instalaciju, odnosno izolaciju rotacijskih strojeva (generatora, motora i kompenzatora), električnih uređaja (prekidača, limitatora, prigušnica i dr.). energetski transformatori i autotransformatori, kao i elektroizolacijske konstrukcije za unutarnju instalaciju (priključnice i nosivi izolatori i dr.).

Za izolaciju trafostanice obuhvaćaju izolaciju električne opreme namijenjene vanjskoj instalaciji (u otvorenom dijelu trafostanice), odnosno izolaciju energetskih transformatora i autotransformatora, vanjskih električnih uređaja, kao i elektroizolacijske konstrukcije za vanjsku instalaciju.

Za izolaciju linije uključuju izolaciju nadzemnih vodova i izolaciju kabelskih vodova.

Električna izolacija visokonaponskih instalacija dijeli se na vanjsku i unutarnju. Na vanjsku izolaciju uključuju električne izolacijske uređaje i strukture u zraku, i na unutarnju izolaciju — uređaji i strukture u tekućem ili polutekućem mediju.

Visokonaponska izolacija određuje pouzdanost rada elektroenergetskih sustava, pa stoga podliježe zahtjevima električne čvrstoće pri visokim naponima i prenaponima, mehaničke čvrstoće, otpornosti na utjecaje okoline itd.

Izolacija mora dugo izdržati radni napon kao i udar različite vrste prenapona.

Vanjska izolacija namijenjena vanjskoj ugradnji mora pouzdano raditi na kiši, snijegu, ledu, raznim zagađivačima itd. Unutarnja izolacija u usporedbi s vanjskom obično ima bolje radne uvjete.U planinskim područjima vanjska izolacija mora raditi pouzdano pri smanjenom tlaku zraka.

Mnoge vrste električnih izolacijskih konstrukcija moraju imati povećanu mehaničku čvrstoću. Na primjer, izolatori za potporu i rukave, rukave itd. moraju opetovano izdržati udar velikih elektrodinamičkih sila tijekom kratkih spojeva, linijski izolatori (vijenci) i električne izolacijske strukture s visokom potporom — opterećenje vjetrom, budući da vjetar može stvoriti visoki tlak.

Ograničenje prenapona opasnih za izolaciju u različitim načinima rada provodi se pomoću pomoći posebne zaštitne naprave.

Glavni zaštitni uređaji su odvodnici, odvodnici prenapona, zaštitni kapaciteti, zavojnice za potiskivanje luka i reaktivne zavojnice, odvodnici groma (uže i šipka), brzi prekidači s uređajima za automatsko zatvaranje (AR).

Razumne radne mjere pomažu u osiguravanju pouzdanog rada izolacije pri korištenju graničnika i drugih zaštitnih uređaja. One uključuju koordinaciju izolacije, organizaciju periodičnih preventivnih ispitivanja izolacije (kako bi se identificirala i uklonila oslabljena izolacija), uzemljenje neutralnih spojeva transformatora i dr. .

Koordinacija izolacije

Jedan od glavnih problema koji se javljaju pri projektiranju izolacije u visokonaponskim tehnologijama je definiranje tzv. "Razina izolacije", odnosno napon koji može izdržati, a da se ne ošteti.

Izolacija električnih instalacija mora biti izvedena s takvom granicom električne čvrstoće da ne dođe do preklapanja (razaranja) pri eventualnom prenaponu.Međutim, ova izolacija je previše glomazna i skupa.

Stoga je uputno pri izboru izolacije ne ići linijom stvaranja granice njezine električne čvrstoće, već linijom primjene takvih zaštitnih mjera koje, s jedne strane, sprječavaju pojavu prenaponskih valova opasnih po izolaciju, a s druge strane štiti izolaciju od pojave udarnih valova...

Stoga se izolacija odabire na određenoj razini, tj. specificirana vrijednost za pražnjenje i probojni napon, uzimajući u obzir zaštitne mjere.

Razina izolacije i zaštitne mjere moraju biti odabrane na takav način da se izolacija ne uruši pod utjecajem različitih oblika prenapona koji se javljaju u danoj instalaciji, a da istovremeno ima minimalnu veličinu i cijenu.

Usklađivanje usvojene razine izolacije i zaštitnih mjera s prenaponima koji utječu na izolaciju naziva se koordinacija izolacije.

Razine izolacije za instalacije s uključivim naponom od 220 kV uglavnom se određuju vrijednostima atmosferskih prenapona, tj. znatno su veće od vrijednosti unutarnjih prenapona, a koordinacija izolacije u njima temelji se na karakteristikama impulsa.

Razine izolacije instalacija 330 kV i više uglavnom su određene unutarnjim prenaponima, a koordinacija izolacije u njima temelji se na razmatranju mogućih veličina tih prenapona.

Koordinacija izolacije uvelike ovisi o neutralnoj točki instalacije. Instalacije s izoliranom neutralnom nulom zahtijevaju višu razinu izolacije od instalacija s tvrdo uzemljenom neutralnom nulom.