Что такое координация изоляции?

Определение: Координация изоляции относится к процессу определения уровней изоляции компонентов энергосистемы. В сущности, это установление прочности изоляции оборудования. Внутренняя и внешняя изоляция электрического оборудования подвергается как непрерывному нормальному напряжению, так и временному аномальному напряжению.

Изоляция оборудования разработана для выдерживания максимального сетевого частотного напряжения, редких временных перенапряжений сетевой частоты и редких ударных перенапряжений от молнии. Оборудованию энергосистемы присваивается номинальный уровень изоляции, и его производительность может быть проверена с помощью различных видов испытаний. Требования к изоляции определяются с учетом следующих факторов:

Максимальное Частотное Сетевое Напряжение

Сети переменного тока имеют различные номинальные уровни частотного напряжения, такие как 400В, 3,3 кВ, 6,6 кВ и т.д. При малой нагрузке на системе частотное напряжение на приемной стороне линии увеличивается. Оборудование энергосистемы проектируется и испытывается на выдерживание максимального частотного сетевого напряжения (440В, 3,6 кВ, 7,2 кВ и т.д.) без внутреннего или внешнего пробоя изоляции.

Временные Перенапряжения Частоты Сети

Временные перенапряжения в энергосистеме могут быть вызваны отбрасыванием нагрузки, неисправностями, резонансом и т.д. Эти перенапряжения обычно имеют частоту около 50 Гц, с относительно меньшими пиками, медленным темпом возрастания и длительностью (от нескольких секунд до даже минут). Защита от временных перенапряжений частоты сети обеспечивается обратно-определённым минимальным временем (IDMT) реле.

IDMT реле подключено ко вторичной обмотке потенциального трансформатора шины и выключателей. Реле и выключатель реагируют в течение миллисекунд, защищая систему от временных перенапряжений.

Кратковременные Ударные Перенапряжения

Кратковременные ударные перенапряжения в энергосистеме могут быть вызваны явлениями, такими как молния, коммутационные операции, повторные вспышки и бегущие волны. Эти перенапряжения в энергосистеме характеризуются высокими пиковыми значениями, быстрым темпом возрастания и продолжительностью в несколько десятков до сотен микросекунд, поэтому их называют переходными процессами.

Такие перенапряжения могут вызвать пробой напряжения искрения и перекрытия на острых углах, между фазами и землей, или в самых слабых местах системы. Они также могут привести к пробою газовой, жидкой или твердой изоляции, а также к отказу трансформаторов и вращающихся электрических машин.

Благодаря правильной координации изоляции и использованию ограничителей перенапряжений, частота отказов, вызванных молнией и коммутационными операциями, значительно снизилась. На энергетической сети установлены различные защитные устройства. Эти устройства предназначены для перехвата ударов молнии и снижения пикового темпа возрастания перенапряжений, достигающих оборудования, тем самым защищая его от возможного повреждения.

Уровни Выдерживаемости Оборудования

Базовый уровень изоляции (BIL) является эталонным уровнем, представленным амплитудой импульса стандартной волны, не превышающей 1,2/50 μс. Аппараты и оборудование должны быть способны выдерживать испытательные волны с амплитудами, превышающими BIL.

Координация изоляции включает выбор подходящей изоляции для оборудования в зависимости от его назначения. Это делается для минимизации нежелательных событий в системе, возникающих вследствие напряженных состояний (вызванных перенапряжениями в системе). Пробой изоляции относится к соотношению между пробоем изоляции различных компонентов энергосистемы и изоляцией защитных устройств, используемых для защиты этого оборудования от перенапряжений.

Для безопасной эксплуатации оборудования его прочность изоляции должна быть равна или выше базового стандартного уровня изоляции. Защитное оборудование для подстанций должно выбираться таким образом, чтобы обеспечивать эффективную изоляционную защиту, соответствующую этим уровням, при этом быть максимально экономичным.