Definicja: Koordynacja izolacji odnosi się do procesu określania poziomów izolacji elementów systemu energetycznego. W zasadzie chodzi o ustalenie wytrzymałości izolacyjnej sprzętu. Wewnętrzna i zewnętrzna izolacja urządzeń elektrycznych jest narażona zarówno na ciągłe normalne napięcie, jak i tymczasowe nietypowe napięcia.
Izolacja sprzętu jest zaprojektowana tak, aby wytrzymać najwyższe sieciowe napięcie częstotliwości przemysłowej, okazjonalne tymczasowe przewrotki częstotliwości przemysłowej oraz okazjonalne impulsy gradowe. Sprzęt systemu energetycznego ma przypisany nominalny poziom izolacji, a jego działanie można zweryfikować poprzez różne rodzaje testów. Wymagania izolacyjne są określane z uwzględnieniem następujących czynników:
Najwyższe Sieciowe Napięcie Częstotliwości Przemysłowej
Sieci zasilające mają różne nominalne napięcia sieciowe częstotliwości przemysłowej, takie jak 400V, 3,3kV, 6,6kV itp. Gdy system jest lekko obciążony, napięcie częstotliwości przemysłowej na końcu linii przyjmującej zwiększa się. Urządzenia systemu energetycznego są projektowane i testowane, aby wytrzymać najwyższe sieciowe napięcie częstotliwości przemysłowej (440V, 3,6kV, 7,2kV itp.) bez doświadczania wewnętrznego lub zewnętrznego przebicia izolacji.
Tymczasowe Przewrotki Częstotliwości Przemysłowej
Tymczasowe przewrotki w systemie energetycznym mogą być wywoływane przez odrzucenie obciążenia, uszkodzenia, rezonans itp. Te przewrotki mają zwykle częstotliwość około 50 Hz, z względnie niższymi szczytami, wolniejszym tempem wzrostu i dłuższym czasem trwania (od sekund do nawet minut). Ochronę przed tymczasowymi przewrotkami częstotliwości przemysłowej zapewnia relé o odwrotnym charakterystycznym minimalnym czasie (IDMT).
Relé IDMT jest podłączone do wtórnika transformatora potencjału szyny i wyłączników. Relé i wyłącznik reagują w milisekundy, chroniąc system przed tymczasowymi przewrotkami.
Przejściowe Impulsy Przewrotkowe
Przejściowe impulsy przewrotkowe w systemie energetycznym mogą być wywoływane przez zjawiska takie jak burze, operacje przełączania, ponowne uderzenia i fale bieżące. Te impulsy w systemie energetycznym charakteryzują się wysokimi wartościami szczytowymi, szybkim tempem wzrostu i czasem trwania wynoszącym kilka dziesiątek do setek mikrosekund, stąd ich nazwa - przejścia.
Takie impulsy mogą powodować przewrotki iskrzeniowe i przepalanie się na ostrych krawędziach, między fazami i ziemią, lub w najsłabszych punktach systemu. Mogą one również prowadzić do przebicia izolacji gazowej, ciekłej lub stałe, jak również do awarii transformatorów i maszyn elektrycznych obracających się.
Dzięki właściwej koordynacji izolacji i zastosowaniu ograniczników przewrotkowych, stopy awarii spowodowane burzami i operacjami przełączania zostały znacznie zmniejszone. W sieci zasilającej są instalowane różne urządzenia ochronne. Są one zaprojektowane do przechwytywania uderzeń piorunów i zmniejszania tempa wzrostu impulsów docierających do sprzętu, co chroni go przed potencjalnymi uszkodzeniami.
Poziomy Wytrzymałości Sprzętu
Podstawowy poziom izolacji (BIL) to referencyjny poziom, reprezentowany przez amplitudę impulsu standardowej fali nieprzekraczającej 1,2/50 μs. Urządzenia i sprzęt muszą być w stanie wytrzymać fale testowe o amplitudzie większej niż BIL.
Koordynacja izolacji polega na wyborze odpowiedniej izolacji dla sprzętu w zależności od jego przeznaczenia. Jest to robione, aby zminimalizować niepożądane zdarzenia w systemie wynikające ze stresem napięciowego (spowodowanego przewrotkami systemowymi). Przebicie izolacji odnosi się do związku między przebijaniem izolacji różnych komponentów systemu energetycznego a izolacją urządzeń ochronnych stosowanych do ochrony tego sprzętu przed przewrotkami.
Aby zapewnić bezpieczne działanie sprzętu, jego wytrzymałość izolacyjna powinna być równa lub wyższa niż podstawowy standardowy poziom izolacji. Urządzenia ochronne dla stacji podstacji powinny być wybierane tak, aby zapewniały skuteczną ochronę izolacyjną odpowiadającą tym poziomom, jednocześnie będąc jak najbardziej ekonomiczne.
