Технология на високо напрежение в електроенергията, видове изолация на централата и координация на изолацията

Техника на високо напрежение

Инженерингът на високо напрежение е една от основните дисциплини в редица електрически, електрически и електрофизични специалности.

Той се използва широко в много сектори на националната икономика. По отношение на електроенергийните системи с високо напрежение, тази дисциплина изследва електрическата изолация и процесите, протичащи в изолацията, когато са изложени на номинални (работни) напрежения и пренапрежения.

Инсталациите за високо напрежение, базирани на характеристиките на процесите в електрическата изолация, включват инсталации за номинално напрежение над 1000 V.

Курсът по техника на високо напрежение обикновено е разделен на две части. Първата част разглежда проблемите, свързани с проектирането, технологиите, тестването и експлоатацията. изолация на електрически инсталации… Втората част изследва появата на пренапрежения в електрическите мрежи и методи за тяхното ограничаване.

И двете части на технологията за високо напрежение са тясно свързани помежду си и цялостното решаване на проблемите на една или друга част трябва да се осъществи във взаимна връзка.

Комплексът от въпроси, разглеждани от технологията за високо напрежение, включва:

• електрическо поле при високо напрежение;

• електрически разряд и сърф в диелектрици;

• електрическа изолация и изолационни конструкции;

• методи за защита от пренапрежение и пренапрежение;

• въпроси, свързани с оборудването на лаборатории с високо напрежение, измервания с високо напрежение, методи за превантивно изпитване на изолация и изолационни конструкции, токове в земята и заземяващи устройства.

Всеки от тези въпроси има свои собствени характеристики и независимо значение. Всички те обаче са насочени към решаване на основния проблем на технологията за високо напрежение — създаване и осигуряване на надеждно работеща електрическа изолация на високоволтови инсталации (създаване на изолационни конструкции с технически и икономически рационални нива на изолация).

Например изпусканията в газове имат голямо независимо значение, но в технологиите с високо напрежение те се разглеждат от гледна точка на изолационните свойства, тъй като газовете, особено въздухът, присъстват във всички изолационни конструкции.

Тази научна дисциплина възниква едновременно с появата на първите високоволтови инсталации, когато електрическата изолация започва да определя надеждността на тяхната работа.

Докато растете номинално напрежение на инсталациите изискванията за изолация се увеличават. Тези изисквания се определят до голяма степен от тези преходни процеси, които възникват в различни части на електрическите инсталации по време на превключване в електрическа верига, неизправности на земята и т.н. (вътрешни пренапрежения) и разряди на мълния (атмосферни пренапрежения).

Във връзка с решаването на проблемите на високоволтовата технология бяха необходими специални лаборатории за високо напрежение за получаване на високи напрежения от различни видове и форми, както и устройства за измерване на високо напрежение.

Следователно инженерството с високо напрежение разглежда основното оборудване на съвременните лаборатории за високо напрежение и измервания с високо напрежение.

В допълнение, потокът от токове в земята (промишлена честота и импулс) се разглежда от гледна точка на подреждането на работни и защитни заземявания, необходими за осигуряване на режимите на работа на високоволтовите инсталации и безопасността на тяхната поддръжка.

Високоволтовото инженерство е единствената учебна дисциплина, която изчерпателно изследва работата на изолационните конструкции в електрическите системи, поради което е една от основните дисциплини за всички електротехнически и електротехнически специалности.

Видове изолация за електрически инсталации с високо напрежение

Модерни електроенергийни системи, състоящ се от редица електроцентрали (АЕЦ, ВЕЦ, ГРЕС, ТЕЦ), подстанции, въздушни и кабелни електропроводи, съдържат три основни вида изолация с високо напрежение: станция, подстанция и линейна изолация.

Към газова изолация включват изолацията на електрическо оборудване, предназначено за вътрешен монтаж, тоест изолацията на въртящи се машини (генератори, двигатели и компенсатори), електрически устройства (ключове, ограничители, реактори и др.). силови трансформатори и автотрансформатори, както и електрически изолационни конструкции за вътрешна инсталация (втулки и опорни изолатори и др.).

За изолация на подстанция включват изолация на електрическо оборудване, предназначено за външен монтаж (в отворената част на подстанцията), т.е.изолация на силови трансформатори и автотрансформатори, външни електрически устройства, както и електрически изолационни конструкции за външен монтаж.

За изолация на линията включват изолация на въздушни линии и изолация на кабелни линии.

Електрическата изолация на високоволтови инсталации е разделена на външна и вътрешна. Към външна изолация включват електрически изолационни устройства и конструкции във въздуха, и към вътрешна изолация — устройства и конструкции в течна или полутечна среда.

Изолацията с високо напрежение определя надеждността на работата на електроенергийните системи и затова към нея се налагат изисквания за електрическа якост при излагане на високи напрежения и пренапрежения, механична якост, устойчивост на влиянието на околната среда и др.

Изолацията трябва да издържа на работното напрежение за дълго време, както и на удара различни видове пренапрежение.

Външната изолация, предназначена за външен монтаж, трябва да работи надеждно при дъжд, сняг, лед, различни замърсители и пр. Вътрешната изолация, в сравнение с външната изолация, обикновено има по -добри условия на работа. В планинските райони външната изолация трябва да работи надеждно при намалено въздушно налягане.

Много видове електрически изолационни конструкции трябва да имат повишена механична якост. Така например опорните и втулкови изолатори, втулки и т.н. трябва многократно да издържат на въздействието на големи електродинамични сили по време на късо съединение, линейни изолатори (гирлянди) и високоподдържащи електроизолационни конструкции — натоварване от вятъра, тъй като вятърът може да създаде високо налягане.

Ограничението на пренапреженията, опасни за изолация в различни режими на работа, се извършва с помощта специални защитни устройства.

Основните защитни устройства са ограничители, ограничители на пренапрежения, защитни капацитети, потискане на дъгата и реактивни намотки, гръмоотводи (въже и въдица), високоскоростни прекъсвачи с устройства за автоматично затваряне (AR).

Разумните експлоатационни мерки спомагат за осигуряване на надеждна работа на изолацията при използване на ограничители и други защитни устройства.Те включват координация на изолацията, организиране на периодични превантивни тестове за изолация (с цел идентифициране и отстраняване на отслабена изолация), заземяване на неутрали на трансформатори и др.

Координация на изолацията

Един от основните проблеми, които възникват при проектирането на изолацията в технологиите за високо напрежение, е дефинирането на т. Нар. „Ниво на изолация“, тоест напрежението, което то може да издържи, без да бъде повредено.

Изолацията на електрическите инсталации трябва да се извършва с такава граница на електрическа якост, при която няма да има припокриване (разрушаване) при всяко възможно пренапрежение. Тази изолация обаче е прекалено тромава и скъпа.

Поради това при избора на изолация е препоръчително да се премине не по линията на създаване на граница на нейната електрическа якост, а по линия на прилагане на такива защитни мерки, които, от една страна, предотвратяват появата на вълни от пренапрежение, опасни за изолация, а от друга страна, предпазва изолацията от възникващи вълни на пренапрежение …

Следователно, изолацията се избира на определено ниво, т.е. определена стойност за напрежение на изпускателен и пробив, като се вземат предвид защитните мерки.

Ниво на изолация и защитните мерки трябва да бъдат избрани по такъв начин, че изолацията да не се срути от въздействието на различни форми на пренапрежение, възникващи в дадена инсталация, и в същото време да има минимален размер и цена.

Извиква се съгласуване на приетото ниво на изолация и защитни мерки с пренапрежения, засягащи изолацията координация на изолацията.

Нивата на изолация за инсталации с напрежение 220 kV включително се определят главно от стойностите на атмосферните пренапрежения, т.е. те са значително по -високи от стойностите на вътрешните пренапрежения, а координацията на изолацията в тях се основава на импулсни характеристики .

Нивата на изолация на инсталации от 330 kV и по -високи се определят главно от вътрешни пренапрежения, а координацията на изолацията в тях се основава на отчитане на възможните величини на тези пренапрежения.

Координацията на изолацията е силно зависима от неутралната точка на инсталацията. Инсталациите с изолирана неутрала изискват по -високо ниво на изолация от инсталациите с твърдо заземена неутрала.