Augstsprieguma tehnoloģija elektroenerģijā, iekārtu izolācijas veidi un izolācijas saskaņošana

Augstsprieguma tehnika

Augstsprieguma inženierija ir viena no galvenajām disciplīnām vairākās elektriskās, elektriskās un elektrofizikālās specialitātēs.

To plaši izmanto daudzās tautsaimniecības nozarēs. Attiecībā uz augstsprieguma energosistēmām šī disciplīna pēta elektrisko izolāciju un procesus, kas notiek izolācijā, pakļaujot to nominālajam (darba) spriegumam un pārspriegumiem.

Augstsprieguma instalācijas, kuru pamatā ir elektroizolācijas procesu raksturlielumi, ietver iekārtas ar nominālo spriegumu virs 1000 V.

Augstsprieguma tehnikas kurss parasti ir sadalīts divās daļās. Pirmajā daļā aplūkoti jautājumi, kas saistīti ar dizainu, tehnoloģiju, testēšanu un darbību. elektroinstalāciju izolācija… Otrajā daļā aplūkota pārsprieguma rašanās elektrotīklos un to ierobežošanas metodes.

Abas augstsprieguma tehnikas daļas ir cieši saistītas viena ar otru, un vienas vai otras daļas problēmu kopējais risinājums ir jāveic savstarpējās attiecībās.

Augstsprieguma tehnoloģiju risināto problēmu loks ietver:

• elektriskais lauks pie augsta sprieguma;

• elektriskā izlāde un sērfošana dielektriķos;

• elektroizolācija un izolācijas konstrukcijas;

• pārsprieguma un pārsprieguma aizsardzības metodes;

• jautājumi, kas saistīti ar augstsprieguma laboratoriju aprīkojumu, augstsprieguma mērījumiem, izolācijas un izolācijas konstrukciju profilaktiskās pārbaudes metodēm, zemējuma strāvām un zemējuma ierīcēm.

Katram no šiem jautājumiem ir savas īpatnības un neatkarīga nozīme. Tomēr to visu mērķis ir atrisināt augstsprieguma tehnoloģiju galveno problēmu - augstsprieguma instalāciju droši strādājošas elektroizolācijas izveide un nodrošināšana (izolācijas konstrukciju izveide ar tehniski un ekonomiski racionāliem izolācijas līmeņiem).

Piemēram, gāzes noplūdēm ir liela neatkarīga nozīme, bet augstsprieguma tehnoloģijās tās tiek ņemtas vērā izolācijas īpašību ziņā, jo gāzes, īpaši gaiss, ir visās izolācijas konstrukcijās.

Šī zinātniskā disciplīna radās vienlaikus ar pirmo augstsprieguma instalāciju parādīšanos, kad elektriskā izolācija sāka noteikt to darbības uzticamību.

Pieaugot iekārtu nominālais spriegums izolācijas prasības pieaug.Šīs prasības lielā mērā nosaka tās pārejas, kas rodas dažādās elektroietaišu daļās ķēdes pārslēgšanas, zemējuma defektu u.c. (iekšējie pārspriegumi) un zibens izlādes (atmosfēras pārspriegums).

Saistībā ar augstsprieguma tehnikas problēmu risināšanu bija nepieciešamas speciālas augstsprieguma laboratorijas dažāda veida un formas augstsprieguma iegūšanai, kā arī augstsprieguma mērierīces.

Tāpēc augstsprieguma inženierija uzskata par galveno mūsdienu augstsprieguma laboratoriju aprīkojumu un augstsprieguma mērījumus.

Turklāt strāvu plūsma zemē (rūpnieciskā frekvence un impulss) tiek apsvērta no darba un aizsargzemējumu izvietojuma viedokļa, kas nepieciešams, lai nodrošinātu augstsprieguma instalāciju darbības režīmus un to apkopes drošību. .

Augstsprieguma inženierija ir vienīgā akadēmiskā disciplīna, kas vispusīgi pēta izolācijas konstrukciju veiktspēju elektrosistēmās, tāpēc tā ir viena no galvenajām disciplīnām visās elektrotehnikas un elektrotehnikas jomās.

Augstsprieguma elektroietaišu izolācijas veidi

Mūsdienīgs energosistēmas, kas sastāv no vairākām spēkstacijām (AES, HES, GRES, TPP), apakšstacijām, gaisvadu un kabeļu elektropārvades līnijām, satur trīs galvenos augstsprieguma izolācijas veidus: stacijas, apakšstacijas un līniju izolāciju.

Uz gāzes izolāciju ietver iekšējai uzstādīšanai paredzēto elektroiekārtu izolāciju, tas ir, rotējošo mašīnu (ģeneratoru, motoru un kompensatoru), elektrisko ierīču (slēdžus, ierobežotājus, reaktorus utt.) izolāciju. spēka transformatori un autotransformatori, kā arī elektroizolācijas konstrukcijas iekšējai instalācijai (rozetes un atbalsta izolatori u.c.).

Apakšstacijas izolācijai ietver ārējai uzstādīšanai paredzēto elektroiekārtu izolāciju (apakšstacijas atklātajā daļā), t.i., spēka transformatoru un autotransformatoru, ārējo elektroierīču izolāciju, kā arī elektroizolācijas konstrukcijas ārējai uzstādīšanai.

Līnijas izolācijai ietver gaisvadu līniju izolāciju un kabeļu līniju izolāciju.

Augstsprieguma instalāciju elektriskā izolācija ir sadalīta ārējā un iekšējā. Uz ārējo izolāciju ietver elektriskās izolācijas ierīces un konstrukcijas gaisā, un uz iekšējo izolāciju — ierīces un struktūras šķidrā vai pusšķidrā vidē.

Augstsprieguma izolācija nosaka energosistēmu darbības uzticamību, un tāpēc tai ir prasības attiecībā uz elektrisko izturību, pakļaujot to augstspriegumam un pārspriegumiem, mehānisko izturību, izturību pret apkārtējās vides ietekmi utt.

Izolācijai ilgstoši jāiztur darba spriegums, kā arī trieciens dažādi pārsprieguma veidi.

Ārējai izolācijai, kas paredzēta ārējai uzstādīšanai, ir jādarbojas droši lietus, sniega, ledus, dažādu piesārņotāju uc iekšējai izolācijai, salīdzinot ar ārējo izolāciju, parasti ir labāki darba apstākļi.Kalnu apvidos ārējai izolācijai ir jādarbojas droši ar pazeminātu gaisa spiedienu.

Daudzu veidu elektroizolācijas konstrukcijām jābūt ar paaugstinātu mehānisko izturību. Piemēram, balstu un uzmavu izolatori, uzmavas utt. atkārtoti jāiztur lielu elektrodinamisko spēku ietekme īssavienojumu laikā, līniju izolatori (vītnes) un augsta atbalsta elektroizolācijas konstrukcijas - vēja slodze, jo vējš var radīt augstu spiedienu.

Izolācijai bīstamo pārspriegumu ierobežošana dažādos darba režīmos tiek veikta, izmantojot palīdzību īpašas aizsargierīces.

Galvenās aizsargierīces ir novadītāji, pārsprieguma novadītāji, aizsargkapacitātes, loka slāpēšanas un reaktīvās spoles, zibens novadītāji (trose un stieņi), ātrgaitas automātiskie slēdži ar automātiskām aizvēršanas ierīcēm (AR).

Saprātīgi ekspluatācijas pasākumi palīdz nodrošināt drošu izolācijas darbību, izmantojot ierobežotājus un citas aizsargierīces, kas ietver izolācijas koordināciju, periodisku izolācijas profilaktisko pārbaužu organizēšanu (lai identificētu un noņemtu novājinātu izolāciju), transformatoru neitrālu zemējumu utt. .

Izolācijas koordinācija

Viena no galvenajām problēmām, kas rodas izolācijas projektēšanā augstsprieguma tehnoloģijās, ir ts definīcija "Izolācijas līmenis", tas ir, spriegums, ko tas var izturēt, nesabojājot.

Elektrisko instalāciju izolācija jāveic ar tādu elektriskās stiprības robežu, lai pie iespējamā pārsprieguma nebūtu pārklāšanās (iznīcināšanas).Tomēr šī izolācija ir pārāk apgrūtinoša un dārga.

Tāpēc, izvēloties izolāciju, nav ieteicams iet gar tās elektriskās stiprības ierobežojuma līniju, bet gan tādu aizsardzības pasākumu piemērošanu, kas, no vienas puses, novērš izolācijai bīstamu pārsprieguma viļņu parādīšanos, un, no otras puses, tas aizsargā izolāciju no pārsprieguma viļņiem...

Tāpēc izolācija tiek izvēlēta noteiktā līmenī, ti. noteiktā izlādes un pārrāvuma sprieguma vērtība, ņemot vērā aizsardzības pasākumus.

Izolācijas līmenis un aizsargpasākumi ir jāizvēlas tā, lai izolācija nesabruktu dažādu veidu pārsprieguma ietekmē, kas rodas konkrētajā instalācijā, un tajā pašā laikā tai būtu minimālais izmērs un izmaksas.

Tiek saukta pieņemtā izolācijas līmeņa un aizsardzības pasākumu saskaņošana ar pārspriegumiem, kas ietekmē izolāciju izolācijas koordinācija.

Izolācijas līmeņus iekārtām ar spriegumu 220 kV ieskaitot galvenokārt nosaka atmosfēras pārsprieguma vērtības, t.i. tie ir ievērojami augstāki par iekšējo pārspriegumu vērtībām, un izolācijas koordinācija tajos balstās uz impulsu īpašībām.

330 kV un augstāku instalāciju izolācijas līmeņus galvenokārt nosaka iekšējie pārspriegumi, un izolācijas koordinācija tajās balstās uz šo pārspriegumu iespējamo lielumu apsvērumiem.

Izolācijas koordinācija ir ļoti atkarīga no instalācijas neitrālā punkta. Instalācijām ar izolētu neitrālu ir nepieciešams augstāks izolācijas līmenis nekā instalācijām ar cieti iezemētu neitrālu.