چه چیزی در سیستم برق تنظیم عایق‌بندی است

چیست که هماهنگی عایق در سیستم برق است؟

تعریف هماهنگی عایق

هماهنگی عایق، ترتیب استراتژیک عایق الکتریکی برای کاهش آسیب به سیستم و اطمینان از تعمیرات آسان در صورت خرابی است.

ولتاژهای سیستم

درک ولتاژهای اسمی و حداکثر سیستم برای طراحی عایق سیستم برق به منظور مقابله با شرایط عملیاتی مختلف ضروری است.

ولتاژ اسمی سیستم

ولتاژ اسمی سیستم، ولتاژ فاز به فاز سیستمی است که سیستم معمولاً برای آن طراحی شده است. مانند سیستمهای 11 کیلوولت، 33 کیلوولت، 132 کیلوولت، 220 کیلوولت، 400 کیلوولت.

ولتاژ حداکثر سیستم

ولتاژ حداکثر سیستم، حداکثر ولتاژ مجاز فرکانس قدرت است که ممکن است در زمان بدون بار یا بار پایین سیستم برق رخ دهد. این نیز به صورت فاز به فاز اندازه‌گیری می‌شود.

فهرست مختلف ولتاژهای اسمی سیستم و ولتاژهای حداکثر متناظر آنها به عنوان مرجع در زیر آورده شده است،

توجه – از جدول بالا مشاهده می‌شود که معمولاً ولتاژ حداکثر سیستم 110٪ ولتاژ اسمی متناظر تا سطح ولتاژ 220 کیلوولت است، و برای 400 کیلوولت و بالاتر 105٪ است.

عامل زمین‌رسانی

این نسبت ولتاژ ریشه دوم متوسط فاز به زمین فرکانس قدرت در یک فاز سالم در حین خطا به ولتاژ ریشه دوم متوسط فاز به فاز فرکانس قدرت است که در موقعیت انتخاب شده بدون خطا به دست می‌آید.

این نسبت به طور کلی، شرایط زمین‌رسانی یک سیستم را از دیدگاه محل انتخاب شده خطا مشخص می‌کند.

سیستم موثر زمین‌رسانی شده

یک سیستم زمین‌رسانی شده موثر است اگر عامل زمین‌رسانی بیش از 80٪ نباشد و غیرموثر اگر بیش از آن باشد.

عامل زمین‌رسانی برای یک سیستم با نوتروال جدا 100٪ است، در حالی که برای یک سیستم زمین‌رسانی شده محکم 57.7٪ (1/√3 = 0.577) است.

سطح عایق

هر تجهیزات الکتریکی باید در طول دوره خدمت خود در زمان‌های مختلف وضعیت‌های ولتاژ اضافی موقتی غیرمعمول را تحمل کند. تجهیزات ممکن است باید ضربه‌های برق زمینی، ضربه‌های قطع و یا ولتاژهای اضافی موقت فرکانس قدرت کوتاه مدت را تحمل کنند. سطح عایق سیستم برق با ولتاژ بالا با توجه به سطح حداکثر ضربه‌های ولتاژ و ولتاژهای اضافی موقت فرکانس قدرت کوتاه مدت که یک مولفه سیستم برق می‌تواند تحمل کند تعیین می‌شود.

در تعیین سطح عایق سیستم با ولتاژ کمتر از 300 کیلوولت، ولتاژ تحمل ضربه برق زمینی و ولتاژ تحمل موقت فرکانس قدرت کوتاه مدت در نظر گرفته می‌شوند. برای تجهیزات با ولتاژ 300 کیلوولت یا بیشتر، ولتاژ تحمل ضربه قطع و ولتاژ تحمل موقت فرکانس قدرت کوتاه مدت در نظر گرفته می‌شوند.

ولتاژ ضربه برق زمینی

اختلالات سیستم ناشی از برق زمینی طبیعی می‌توانند با سه نوع موج پایه مختلف نشان داده شوند. اگر یک ولتاژ ضربه برق زمینی برخی فاصله را در طول خط انتقال قبل از رسیدن به یک عایق طی کند، شکل موج به موج کامل نزدیک می‌شود و این موج به عنوان موج 1.2/50 شناخته می‌شود. اگر در طی حرکت، موج اختلال ضربه برق زمینی باعث فروپاشی روی یک عایق شود، شکل موج به موج قطع شده تبدیل می‌شود. اگر ضربه برق زمینی مستقیماً به عایق برخورد کند، ولتاژ ضربه برق زمینی ممکن است تا زمانی که توسط فروپاشی تخفیف یابد، شیب دار شود و باعث فروپاشی ناگهانی و بسیار شیب دار ولتاژ شود. این سه موج در مدت زمان و شکل متفاوت هستند.

ضربه قطع

در زمان عملیات قطع، ممکن است ولتاژ یک قطبی در سیستم ظاهر شود. شکل موج که ممکن است به صورت متناوب میرا یا نوسانی باشد. شکل موج ضربه قطع دارای جبهه تیز و دم نوسانی میراست.

ولتاژ تحمل موقت فرکانس قدرت کوتاه مدت

ولتاژ تحمل موقت فرکانس قدرت کوتاه مدت، مقدار ریشه دوم متوسط ولتاژ سینوسی فرکانس قدرت است که تجهیزات الکتریکی باید آن را برای مدت زمان مشخص (معمولاً 60 ثانیه) تحمل کنند.

دستگاه‌های محافظ

دستگاه‌های محافظ ولتاژ اضافی مانند جاذب‌های ضربه‌ای یا جاذب‌های برق زمینی طراحی شده‌اند تا سطح مشخصی از ولتاژ اضافی موقت را تحمل کنند. فراتر از این سطح، دستگاه‌ها انرژی ضربه را به زمین تخلیه می‌کنند و بنابراین سطح ولتاژ اضافی موقت را تا سطح مشخصی حفظ می‌کنند. بنابراین ولتاژ اضافی موقت نمی‌تواند از این سطح فراتر برود. سطح محافظت دستگاه‌های محافظ ولتاژ اضافی، بالاترین مقدار ولتاژ قله است که نباید در انتهای دستگاه‌های محافظ ولتاژ اضافی وقتی ضربه‌های قطع و برق زمینی اعمال می‌شوند فراتر از آن را بگذرد.

استفاده از سیم محافظ یا سیم زمین

ضربه‌های برق زمینی در خطوط انتقال هوایی می‌توانند ناشی از ضربه‌های مستقیم برق زمینی باشند. نصب یک سیم محافظ یا سیم زمین بالای هادی بالایی در ارتفاع مناسب می‌تواند این خطوط را محافظت کند. اگر این سیم محافظ به درستی به برج انتقال متصل شود و برج به خوبی زمین‌رسانی شود، می‌تواند از ضربه‌های مستقیم برق زمینی به هر هادی در زاویه محافظت سیم زمین جلوگیری کند. سیم‌های محافظ همچنین تأسیسات زیرстанی و تجهیزات آنها را از برق زمینی محافظت می‌کنند.

روش متعارف هماهنگی عایق

همانطور که بحث شد، مولفه‌های یک سیستم برق ممکن است تحت تنش‌های ولتاژ موقت متفاوت قرار بگیرند، از جمله ضربه‌های قطع و ضربه‌های برق زمینی. استفاده از دستگاه‌های محافظ مانند جاذب‌های برق زمینی می‌تواند حداکثر دامنه این ولتاژهای اضافی موقت را محدود کند. با حفظ سطح عایق بالاتر از سطح محافظت دستگاه‌های محافظ، احتمال فروپاشی عایق کاهش می‌یابد. این امر اطمینان می‌دهد که هر ولتاژ اضافی موقتی که به عایق می‌رسد در محدوده‌های امنی که توسط سطح محافظت تعیین شده است قرار دارد.

معمولاً، سطح عایق ضربه‌ای 15 تا 25٪ بالاتر از سطح محافظت ولتاژ دستگاه‌های محافظ تعیین می‌شود.

روش‌های آماری هماهنگی عایق

در ولتاژهای انتقال بالاتر، طول رشته‌های عایق و فاصله در هوا به طور خطی با ولتاژ افزایش نمی‌یابد بلکه تقریباً به V1.6. تعداد لازم دیسک‌های عایق در رشته معلق برای ولتاژهای اضافی مختلف در زیر نشان داده شده است. مشاهده می‌شود که افزایش تعداد دیسک‌ها فقط کمی برای سیستم 220 کیلوولت با افزایش عامل ولتاژ اضافی از 2 به 3.5 است، اما افزایش سریع در سیستم 750 کیلوولت وجود دارد. بنابراین، در حالی که ممکن است از نظر اقتصادی امکان‌پذیر باشد خطوط ولتاژ پایین را تا عامل ولتاژ اضافی 3.5 (مثلاً) محافظت کنیم، قطعاً از نظر اقتصادی امکان‌پذیر نیست که عامل ولتاژ اضافی بیش از حدود 2 تا 2.5 در خطوط ولتاژ بالا داشته باشیم. در سیستمهای ولتاژ بالا، ولتاژهای اضافی قطع غالب هستند. با این حال، این‌ها می‌توانند با طراحی صحیح دستگاه‌های قطع کنترل شوند.

کارایی اقتصادی

هماهنگی عایق باید نیازهای فنی را با امکان‌پذیری اقتصادی متعادل کند، به ویژه در سطوح ولتاژ بالاتر.