Sähkön suurjännitetekniikka, laitosten eristystyypit ja eristyskoordinointi

Korkeajännitetekniikka

Suurjännitetekniikka on yksi tärkeimmistä tieteenaloista useilla sähkö-, sähkö- ja sähköfysikaalisilla erikoisaloilla.

Sitä käytetään laajasti monilla kansantalouden sektoreilla. Korkeajännitteisten voimajärjestelmien osalta tämä tieteenala tutkii sähköeristystä ja eristyksessä tapahtuvia prosesseja, kun ne altistetaan nimellisille (käyttö)jännitteille ja ylijännitteille.

Sähköeristyksen prosessien ominaisuuksiin perustuvia suurjänniteasennuksia ovat asennukset, joiden nimellisjännite on yli 1000 V.

Korkeajännitetekniikan kurssi on yleensä jaettu kahteen osaan. Ensimmäinen osa käsittelee suunnitteluun, teknologiaan, testaukseen ja käyttöön liittyviä kysymyksiä. sähköasennusten eristys… Toisessa osassa tarkastellaan ylijännitteiden esiintymistä sähköverkoissa ja menetelmiä niiden rajoittamiseksi.

Korkeajännitetekniikan molemmat osat liittyvät läheisesti toisiinsa ja jommankumman osan ongelmien kokonaisratkaisu on tehtävä keskinäisessä suhteessa.

Suurjännitetekniikan ratkaisemiin ongelmiin kuuluu:

• sähkökenttä korkealla jännitteellä;

• sähköpurkaus ja surffaus dielektrissä;

• sähköeristys ja eristysrakenteet;

• ylijännite- ja ylijännitesuojausmenetelmät;

• suurjännitelaboratorioiden varustukseen, suurjännitemittauksiin, eristeiden ja eristysrakenteiden ennaltaehkäisevän testauksen menetelmiin, maavirtoihin ja maadoituslaitteisiin liittyvät asiat.

Jokaisella näistä kysymyksistä on omat ominaisuutensa ja itsenäinen tärkeys. Kaikki ne kuitenkin tähtäävät korkeajännitetekniikan pääongelman ratkaisemiseen - korkeajänniteasennusten luotettavasti toimivan sähköeristyksen luominen ja tarjoaminen (eristysrakenteiden luominen teknisesti ja taloudellisesti järkevällä eristetasolla).

Esimerkiksi kaasuvuodoilla on suuri itsenäinen merkitys, mutta suurjänniteteknologioissa ne huomioidaan eristysominaisuuksien kannalta, koska kaasuja, erityisesti ilmaa, on kaikissa eristysrakenteissa.

Tämä tieteellinen kurinalaisuus syntyi samanaikaisesti ensimmäisten suurjänniteasennusten ilmestymisen kanssa, kun sähköeristys alkoi määrittää niiden toiminnan luotettavuutta.

Kun kasvat laitosten nimellisjännite eristysvaatimukset kasvavat.Nämä vaatimukset määrittävät suurelta osin ne transientit, joita esiintyy sähköasennusten eri osissa piirikytkentöjen, maasulkujen jne. aikana. (sisäiset jännitteet) ja salamapurkaus (ilmakehän ylijännite).

Suurjännitetekniikan ongelmien ratkaisemisen yhteydessä tarvittiin erityisiä suurjännitelaboratorioita erityyppisten ja -muotoisten suurjännitteiden saamiseen sekä suurjännitemittauslaitteita.

Siksi suurjännitetekniikka harkitsee nykyaikaisten suurjännitelaboratorioiden päälaitteita ja suurjännitemittauksia.

Lisäksi virtojen virtaus maassa (teollinen taajuus ja pulssi) otetaan huomioon työ- ja suojamaadoitusten järjestelyn kannalta, mikä on tarpeen suurjännitelaitteistojen toimintatapojen ja niiden kunnossapidon turvallisuuden varmistamiseksi. .

Suurjännitetekniikka on ainoa akateeminen tieteenala, joka tutkii kattavasti eristysrakenteiden suorituskykyä sähköjärjestelmissä, minkä vuoksi se on yksi kaikkien sähkötekniikan ja sähkötekniikan pääaineiden ydinaineista.

Eristystyypit suurjännitesähköasennuksiin

Moderni sähköjärjestelmät, joka koostuu useista voimalaitoksista (NPP, HPP, GRES, TPP), sähköasemista, ilma- ja kaapelivoimalinjoista, sisältää kolme päätyyppiä suurjänniteeristyksen: aseman, sähköaseman ja linjaeristyksen.

Kaasun eristykseen Sisäiseen asennukseen tarkoitettujen sähkölaitteiden eristys eli pyörivien koneiden (generaattorit, moottorit ja kompensaattorit), sähkölaitteiden (kytkimet, rajoittimet, reaktorit jne.) eristys. tehomuuntajat ja automuuntajat sekä sähköeristysrakenteet sisäasennukseen (pistorasiat ja tukieristeet jne.).

Sähköaseman eristämiseen sisältää ulkoasennukseen tarkoitettujen sähkölaitteiden eristyksen (sähköaseman avoimessa osassa), eli tehomuuntajien ja automuuntajien, ulkoisten sähkölaitteiden eristyksen sekä ulkoasennuksen sähköeristysrakenteet.

Linjojen eristämiseen sisältää ilmajohtojen eristyksen ja kaapelin eristyksen.

Suurjänniteasennusten sähköeristys on jaettu ulkoiseen ja sisäiseen. Ulkoiseen eristykseen sisältää sähköeristyslaitteet ja -rakenteet ilmassa, ja sisäiseen eristykseen — laitteet ja rakenteet nestemäisessä tai puolinestemäisessä väliaineessa.

Suurjänniteeristys määrää sähköjärjestelmien toiminnan luotettavuuden, ja siksi sille asetetaan vaatimukset sähkölujuudelle altistuessaan suurille jännitteille ja ylijännitteille, mekaaniselle lujuudelle, ympäristövaikutusten kestävyydelle jne.

Eristyksen tulee kestää pitkään käyttöjännitettä sekä iskua erilaisia ​​ylijännitteitä.

Ulkoiseen asennukseen tarkoitetun ulkoeristeen tulee toimia luotettavasti sateessa, lumessa, jäässä, erilaisissa saasteissa jne. Sisäeristeessä on yleensä paremmat työolosuhteet ulkoiseen eristykseen verrattuna.Vuoristoalueilla ulkoisen eristyksen on toimittava luotettavasti alennetussa ilmanpaineessa.

Monilla sähköeristysrakenteilla on oltava suurempi mekaaninen lujuus. Esimerkiksi tuki- ja holkkieristeet, hihat jne. on toistuvasti kestettävä suurten sähködynaamisten voimien vaikutus oikosulkujen aikana, johtoeristimet (seppeleet) ja korkean tuen sähköeristysrakenteet - tuulikuormitus, koska tuuli voi luoda korkean paineen.

Eristysvaarallisten ylijännitteiden rajoitus eri toimintatiloissa suoritetaan apulla erityisiä suojalaitteita.

Tärkeimmät suojalaitteet ovat pysäyttimet, ylijännitesuojat, suojakapasitanssit, valokaaren vaimennus ja reaktiiviset kelat, ukkossuojat (köysi ja sauva), suurnopeuskatkaisijat automaattisilla sulkemislaitteilla (AR).

Kohtuulliset käyttötoimenpiteet auttavat varmistamaan eristyksen luotettavan toiminnan rajoittimia ja muita suojalaitteita käytettäessä. Näitä ovat eristyksen koordinointi, määräajoin ennaltaehkäisevien eristystestien järjestäminen (heikentyneen eristyksen tunnistamiseksi ja poistamiseksi), muuntajien nollajohdinten maadoitus jne. .

Eristyksen koordinointi

Yksi suurimmista ongelmista, joita syntyy eristyksen suunnittelussa suurjänniteteknologioissa, on ns "Eristetaso", eli jännite, jonka se kestää vahingoittumatta.

Sähköasennusten eristys on suoritettava sellaisella sähkölujuuden rajalla, että mahdollisessa ylijännitteessä ei tapahdu päällekkäisyyksiä (vaurioita).Tämä eristys on kuitenkin liian hankala ja kallis.

Siksi eristystä valittaessa ei ole suositeltavaa mennä sen sähköisen lujuuden rajan luomiseen, vaan sellaisten suojatoimenpiteiden soveltamiseen, jotka toisaalta estävät eristykselle vaarallisten ylijänniteaaltojen esiintymisen, ja toisaalta se suojaa eristystä esiintyviltä aaltoilta...

Siksi eristys valitaan tietyllä tasolla, ts. purkaus- ja läpilyöntijännitteen määrätty arvo suojatoimenpiteet huomioiden.

Eristystaso ja suojatoimenpiteet on valittava siten, että eristys ei sortu tietyssä asennuksessa esiintyvien erilaisten ylijännitteiden vaikutuksesta, ja samalla sillä on vähimmäiskoko ja hinta.

Kutsutaan hyväksytyn eristystason ja suojatoimenpiteiden yhteensovittamista eristykseen vaikuttavien ylijännitteiden kanssa eristyksen koordinointi.

Asennusten eristystasot, joiden jännite on 220 kV mukaan lukien, määräytyvät pääosin ilmakehän ylijännitteiden arvojen mukaan, ts. ne ovat merkittävästi korkeampia kuin sisäisten ylijännitteiden arvot ja eristyskoordinaatio niissä perustuu impulssiominaisuuksiin.

Yli 330 kV:n asennusten eristystasot määräytyvät pääosin sisäisistä ylijännitteistä ja eristyksen koordinointi niissä perustuu näiden ylijännitteiden mahdollisten suuruusluokkien huomioimiseen.

Eristyksen koordinointi riippuu suuresti asennuksen neutraalipisteestä. Asennukset, joissa on eristetty nolla, vaativat korkeamman eristystason kuin asennukset, joissa on kova maadoitettu nolla.