Højspændingsteknologi inden for el, typer af anlægsisolering og isoleringskoordinering

Højspændingsteknik

Højspændingsteknik er en af ​​hoveddisciplinerne inden for en række elektriske, elektriske og elektrofysiske specialer.

Det er meget udbredt i mange sektorer af den nationale økonomi. Med hensyn til højspændingssystemer studerer denne disciplin elektrisk isolering og de processer, der opstår i isoleringen, når de udsættes for nominelle (drifts)spændinger og overspændinger.

Højspændingsinstallationer, baseret på karakteristika ved processer i elektrisk isolering, omfatter installationer med en nominel spænding over 1000 V.

Højspændingsteknikkurset er normalt opdelt i to dele. Den første del behandler spørgsmål relateret til design, teknologi, test og drift. isolering af elektriske installationer… Anden del undersøger forekomsten af ​​overspændinger i elektriske netværk og metoder til deres begrænsning.

Begge dele af højspændingsteknologien er tæt forbundet med hinanden, og den overordnede løsning på den ene eller anden dels problemer skal udføres i et gensidigt forhold.

Rækken af ​​problemer, der behandles af højspændingsteknologi, omfatter:

• elektrisk felt ved høj spænding;

• elektrisk udladning og surfing i dielektrikum;

• elektrisk isolering og isolerende strukturer;

• overspændings- og overspændingsbeskyttelsesmetoder;

• spørgsmål relateret til udstyr i højspændingslaboratorier, højspændingsmålinger, metoder til forebyggende test af isolerings- og isoleringsstrukturer, jordstrømme og jordingsanordninger.

Hvert af disse spørgsmål har sine egne karakteristika og uafhængige betydning. Men alle af dem er rettet mod at løse hovedproblemet med højspændingsteknologi - skabelse og levering af pålideligt fungerende elektrisk isolering af højspændingsinstallationer (oprettelse af isoleringsstrukturer med teknisk og økonomisk rationelle niveauer af isolering).

For eksempel er gaslækager af stor uafhængig betydning, men i højspændingsteknologier betragtes de med hensyn til isoleringsegenskaber, da gasser, især luft, er til stede i alle isoleringsstrukturer.

Denne videnskabelige disciplin opstod samtidig med udseendet af de første højspændingsinstallationer, da elektrisk isolering begyndte at bestemme pålideligheden af ​​deres drift.

Som du vokser installationernes nominelle spænding kravene til isolering er stigende.Disse krav er i høj grad bestemt af de transienter, der opstår i forskellige dele af elektriske installationer under kredsløbskobling, jordfejl mv. (indre overspændinger) og lynudladninger (atmosfæriske overspændinger).

I forbindelse med løsning af højspændingsteknologiens problemer var der brug for særlige højspændingslaboratorier til at opnå højspændinger af forskellige typer og former samt højspændingsmåleapparater.

Derfor betragter højspændingsteknik hovedudstyret i moderne højspændingslaboratorier og højspændingsmålinger.

Derudover betragtes strømmen af ​​​​strømme i jorden (industriel frekvens og puls) ud fra et synspunkt om arrangementet af arbejds- og beskyttende jordforbindelser, der er nødvendige for at sikre højspændingsinstallationers driftsformer og sikkerheden ved deres vedligeholdelse .

Højspændingsteknik er den eneste akademiske disciplin, der grundigt undersøger ydeevnen af ​​isoleringskonstruktioner i elektriske systemer, hvorfor det er en af ​​kernedisciplinerne for alle hovedfag i elektroteknik og elektroteknik.

Typer af isolering til højspændingselektriske installationer

Moderne strømsystemer, bestående af en række kraftværker (NPP, HPP, GRES, TPP), transformerstationer, luft- og kabelstrømledninger, indeholder tre hovedtyper af højspændingsisolering: station, transformerstation og ledningsisolering.

Til gasisolering omfatte isolering af elektrisk udstyr beregnet til intern installation, det vil sige isolering af roterende maskiner (generatorer, motorer og kompensatorer), elektriske enheder (afbrydere, begrænsere, reaktorer osv.). krafttransformatorer og autotransformatorer, samt elektriske isoleringskonstruktioner til intern installation (stikkontakter og støtteisolatorer mv.).

Til transformerstationsisolering omfatte isolering af elektrisk udstyr beregnet til ekstern installation (i den åbne del af transformerstationen), dvs. isolering af krafttransformatorer og autotransformatorer, eksterne elektriske enheder, samt elektriske isolationsstrukturer til ekstern installation.

Til linjeisolering omfatte luftledningsisolering og kabelledningsisolering.

Elektrisk isolering af højspændingsinstallationer er opdelt i ekstern og intern. Til udvendig isolering omfatte elektriske isoleringsanordninger og strukturer i luften, og til indvendig isolering — anordninger og strukturer i et flydende eller halvflydende medium.

Højspændingsisolering bestemmer driftsikkerheden af ​​strømsystemer, og derfor er den underlagt krav til elektrisk styrke, når den udsættes for højspænding og overspænding, mekanisk styrke, modstandsdygtighed over for miljøpåvirkninger mv.

Isoleringen skal tåle driftsspændingen i lang tid samt stød forskellige typer overspænding.

Udvendig isolering beregnet til udvendig montering skal fungere pålideligt i regn, sne, is, forskellige forurenende stoffer osv. Indvendig isolering har i forhold til udvendig isolering normalt bedre arbejdsforhold.I bjergområder skal udvendig isolering fungere pålideligt ved reduceret lufttryk.

Mange typer elektriske isoleringsstrukturer skal have øget mekanisk styrke. Fx støtte- og ærmeisolatorer, ærmer mv. skal gentagne gange modstå påvirkningen af ​​store elektrodynamiske kræfter under kortslutninger, ledningsisolatorer (guirlander) og elektriske isoleringskonstruktioner med høj støtte — vindbelastning, da vind kan skabe højt tryk.

Begrænsning af overspændinger, der er farlige for isolering i forskellige driftstilstande, udføres ved hjælp af hjælpen særlige beskyttelsesanordninger.

De vigtigste beskyttelsesanordninger er afledere, overspændingsafledere, beskyttelseskapacitanser, bueundertrykkelse og reaktive spoler, lynafledere (reb og stang), højhastighedsafbrydere med automatiske lukkeanordninger (AR).

Rimelige driftsforanstaltninger er med til at sikre pålidelig drift af isoleringen ved brug af begrænsere og andre beskyttelsesanordninger. De omfatter koordinering af isoleringen, tilrettelæggelse af periodiske forebyggende isolationstests (for at identificere og fjerne svækket isolering), jording af neutrale på transformere mv. .

Isolationskoordinering

Et af hovedproblemerne, der opstår ved design af isolering i højspændingsteknologier, er definitionen af ​​den såkaldte "Isolationsniveau", altså den spænding den kan modstå uden at blive beskadiget.

Isolering af elektriske installationer skal udføres med en sådan grænse for elektrisk styrke, at der ikke vil være nogen overlapning (destruktion) ved enhver mulig overspænding.Denne isolering er dog for besværlig og dyr.

Derfor, når du vælger isolering, er det tilrådeligt ikke at gå langs linjen for at skabe en grænse for dens elektriske styrke, men langs linjen med at anvende sådanne beskyttelsesforanstaltninger, der på den ene side forhindrer udseendet af overspændingsbølger, der er farlige for isolering, og på den anden side beskytter det isoleringen mod opståede bølgebølger...

Derfor vælges isoleringen på et vist niveau, dvs. specificeret værdi for afladnings- og nedbrudsspænding under hensyntagen til beskyttelsesforanstaltninger.

Isolationsniveau og beskyttelsesforanstaltninger skal vælges på en sådan måde, at isoleringen ikke falder sammen under påvirkning af forskellige former for overspænding, der forekommer i en given installation, og samtidig har en minimumsstørrelse og -omkostning.

Afstemning af det vedtagne isoleringsniveau og beskyttelsesforanstaltninger med overspændinger, der påvirker isoleringen kaldes isolationskoordinering.

Isolationsniveauer for installationer med en spænding på 220 kV inklusive er hovedsageligt bestemt af værdierne af atmosfæriske overspændinger, dvs. de er væsentligt højere end værdierne for interne overspændinger, og isoleringskoordineringen i dem er baseret på impulsegenskaber.

Isolationsniveauerne for installationer på 330 kV og højere bestemmes hovedsageligt af interne overspændinger, og koordineringen af ​​isoleringen i dem er baseret på overvejelser om de mulige størrelser af disse overspændinger.

Isoleringskoordinering er meget afhængig af installationens neutrale punkt. Installationer med en isoleret nulleder kræver et højere isoleringsniveau end installationer med en hård jordet nul.