Definition: Die Isolierungskoordination bezieht sich auf den Prozess der Bestimmung der Isolierungsstufen von Komponenten des Stromnetzes. Im Wesentlichen geht es darum, die Isolierfestigkeit von Ausrüstungen festzulegen. Die interne und externe Isolierung elektrischer Geräte ist sowohl dem kontinuierlichen normalen Spannungsniveau als auch temporären abnormalen Spannungen ausgesetzt.
Die Isolierung von Ausrüstungen wird so konstruiert, dass sie das höchste Netzfrequenz-Spannungsniveau, gelegentliche temporäre Netzfrequenz-Überspannungen und gelegentliche Blitzschlagstöße übersteht. Stromsystem-Ausrüstungen werden mit einem Nennisolationsniveau versehen, und ihre Leistung kann durch verschiedene Arten von Tests überprüft werden. Die Isolierungsanforderungen werden unter Berücksichtigung der folgenden Faktoren bestimmt:
Höchste Netzfrequenz-Systemspannung
Wechselstrom-Netze haben unterschiedliche nominelle Netzfrequenz-Spannungsniveaus, wie 400V, 3,3kV, 6,6kV usw. Wenn das System leicht belastet ist, steigt die Netzfrequenz-Spannung am Empfangsende der Leitung an. Stromsystem-Ausrüstungen werden so konstruiert und getestet, dass sie das höchste Netzfrequenz-Systemspannungsniveau (440V, 3,6kV, 7,2kV usw.) ohne innere oder äußere Isolierdurchschläge überstehen.
Temporäre Netzfrequenz-Überspannungen
Temporäre Überspannungen im Stromsystem können durch Lastabwurf, Störungen, Resonanz usw. ausgelöst werden. Diese Überspannungen haben in der Regel eine Frequenz von etwa 50 Hz, mit relativ niedrigeren Spitzen, einer langsameren Steigerungsrate und einer längeren Dauer (von Sekunden bis zu Minuten). Der Schutz vor temporären Netzfrequenz-Überspannungen wird durch einen Inversen Definitiven Minimalzeit-Relais (IDMT) gewährleistet.
Das IDMT-Relais ist an der Sekundärseite des Bus-Potentialtransformators und den Schaltgeräten angeschlossen. Das Relais und die Schaltgeräte reagieren innerhalb weniger Millisekunden und schützen das System vor temporären Überspannungen.
Überlastimpulse
Überlastimpulse im Stromsystem können durch Phänomene wie Blitze, Schaltvorgänge, Wiederzündungen und wandernde Wellen verursacht werden. Diese Impulse im Stromsystem zeichnen sich durch hohe Spitzenwerte, eine schnelle Steigerungsrate und eine Dauer von einigen zehn bis hundert Mikrosekunden aus, weshalb sie als Transienten bezeichnet werden.
Solche Impulse können Funkenübergriffe und Durchschläge an scharfen Kanten, zwischen Phasen und Erde oder an den schwächsten Stellen im System verursachen. Sie können auch zur Zerstörung gasförmiger, flüssiger oder fester Isolation sowie zum Ausfall von Transformern und rotierenden elektrischen Maschinen führen.
Durch geeignete Isolierungskoordination und den Einsatz von Überspannungsschutzgeräten wurden die Ausfallraten durch Blitze und Schaltvorgänge erheblich reduziert. Verschiedene Schutzvorrichtungen sind im Stromnetz installiert. Diese Vorrichtungen sind darauf ausgelegt, Blitze abzufangen und die Spitzensteigerungsrate der Impulse, die die Ausrüstung erreichen, zu verringern, um sie vor möglicher Beschädigung zu schützen.
Ausstoßwerte der Ausrüstung
Das Basis-Isolationsniveau (BIL) ist ein Referenzniveau, dargestellt durch die Impulsspitzenspannung eines Standardwellenformes, die 1,2/50 μs nicht überschreitet. Apparate und Ausrüstungen müssen in der Lage sein, Testwellen mit Amplituden, die größer als das BIL sind, zu überstehen.
Die Isolierungskoordination beinhaltet die Wahl geeigneter Isolierung für Ausrüstungen basierend auf ihrer vorgesehenen Verwendung. Dies geschieht, um unerwünschte Ereignisse im System, die durch Spannungsspannungen (verursacht durch System-Überspannungen) entstehen, zu minimieren. Isolierdurchschlag bezieht sich auf das Verhältnis zwischen dem Isolierdurchschlag verschiedener Komponenten des Stromsystems und der Isolierung der Schutzvorrichtungen, die eingesetzt werden, um diese Ausrüstung gegen Überspannungen zu schützen.
Für den sicheren Betrieb von Ausrüstungen muss deren Isolierfestigkeit gleich oder höher als das grundlegende Standard-Isolationsniveau sein. Schutzausrüstungen für Umspannwerke sollten so ausgewählt werden, dass sie effektiven Isolierungsschutz entsprechend diesen Niveaus bieten, während sie gleichzeitig so wirtschaftlich wie möglich sind.
