מהי התיאום החשמלי במערכת חשמל?

מהי התיאום של מבודדים במערכת חשמל?

הגדרת תיאום מבודדים

תיאום המבודדים הוא הסידור האסטרטגי של מבודדי חשמל כדי להפחית את נזקי המערכת ולבטיח תיקונים קלים במקרה של כשל.

מתחי מערכת

ההבנה של המתח הנומינלי והמקסימלי של המערכת היא קריטית לעיצוב מבודדי המערכת כדי להתמודד עם מצבים שונים של פעולה.

מתח נומינלי של המערכת

מתח נומינלי של המערכת הוא המתח בין פאזה לפאזה של המערכת עבורו מעוצבת המערכת בדרך כלל. כמו למשל מערכות של 11 KV, 33 KV, 132 KV, 220 KV, 400 KV.

מתח מקסימלי של המערכת

מתח מקסימלי של המערכת הוא המתח המותר המקסימלי בתדר הפעולה שיכול להתרחש למשך זמן רב במהלך מצב ללא עומס או עם עמס נמוך של המערכת החשמלית. הוא נמדד גם הוא באופן בין פאזה לפאזה.

רשימת מתחי מערכת נומינליים שונים ומתחי המערכת המקסימליים המתאימים להם נתון להתייחסות להלן,

הערה – ניתן לראות בטבלה שמחזיקה כי באופן כללי המתח המקסימלי של המערכת הוא 110% מהמתח הנומינלי המתאים עד לרמת מתח של 220 KV,而对于高于400KV的电压等级，最大系统电压通常是标称系统电压的105%。请注意，这部分内容在原文中是英文，根据要求翻译成希伯来语如下：

הערה – ניתן לראות בטבלה שמחזיקה כי באופן כללי המתח המקסימלי של המערכת הוא 110% מהמתח הנומינלי המתאים עד לרמת מתח של 220 KV,而对于高于400KV的电压等级，最大系统电压通常是标称系统电压的105%。 请允许我更正并继续完成翻译：

הערה – ניתן לראות בטבלה שמחזיקה כי באופן כללי המתח המקסימלי של המערכת הוא 110% מהמתח הנומינלי המתאים עד לרמת מתח של 220 KV, ובמקרה של 400 KV ומעלה הוא 105%.

גורם השבירה לאדמה

זהו יחס בין המתח הריבועי הממוצע הגבוה ביותר בין פאזה לאדמה על פאזה תקינה במהלך כשל לאדמה למתח הריבועי הממוצע בין פאזה לפאזה שהייתם מקבלים במקום הנבחר ללא הכשל.

יחס זה מתאר, במונחים כלליים, את תנאי ההשבר של מערכת כפי שנראית מהמקום הנבחר של הכשל.

מערכת משבורה בצורה אפקטיבית

נאמר שהמערכת משבורה בצורה אפקטיבית אם גורם ההשבירה לא עולה על 80%, ולא אפקטיבית אם הוא עולה על זה.

גורם ההשבירה הוא 100% למערכת עם נייטרל מבודד, בעוד שהוא 57.7% (1/√3 = 0.577) למערכת משבורה בצורה מלאה.

רמת מבודד

כל ציוד חשמלי צריך לעבור מצבים שונים של מתחים זמניים גבוהים במהלך חיי השירות שלו. הציוד עשוי להיות חייב לעמוד בפני פולסים של ברקים, פולסים של החלפת מצבים ו/או מתחים גבוהים קצרי טווח בתדר פעולת המערכת. בהתאם לרמה המירבית של מתחים פולסיים ומתחים גבוהים קצרי טווח שאפשר לקו חלק של מערכת חשמל לעמוד בהם, נקבעת רמת המבודד של מערכת חשמל בעלת מתח גבוה.

בהגדרת רמת המבודד של מערכת שמצבה פחות מ-300 KV, מתחי הפולס של ברקים ומתחי עמידות קצרי טווח בתדר פעולת המערכת נלקחים בחשבון. עבור ציוד שמצבו 300 KV ומעלה, מתחי פולס של החלפת מצבים ומתחי עמידות קצרי טווח בתדר פעולת המערכת נלקחים בחשבון.

מתח פולס של ברק

הפרעות במערכת כתוצאה מברקים טבעיים יכולות ליוצג על ידי שלוש צורות גל בסיסיות שונות. אם מתח פולס של ברק עובר מרחק מסוים לאורך קו ההעברה לפני שהוא מגיע למבודד, צורת הגל מתקרבת לצורת גל מלא, וזהו הגל המוכר כ-1.2/50. אם במהלך הנסיעה, גל הפרעה של ברק גורם לשחרור בין מבודדים, צורת הגל נעשית מצומצמת. אם ברק מכה ישירות במבודד, המתח פולס של ברק עשוי לעלות במהירות עד שהוא משוחרר על ידי שחרור, מה שגורם להתמוטטות פתאומית מאוד חדה במתח. שלושת הגלים הללו שונים מאוד באורך ובצורתם.

פולס של החלפת מצבים

במהלך פעולות החלפת מצבים עשוי להופיע מתח חד-קוטבי במערכת. צורת הגל של זה יכולה להיות מחזורית דוכאת או מתנדנדת. צורת הגל של פולס החלפת מצבים היא בעלת חזית תלולה וזנב מתנדנד ארוך ודוכא.

מתח עמידות קצר טווח בתדר פעולת המערכת

מתח עמידות קצר טווח בתדר פעולת המערכת הוא הערך הריבועי הממוצע המנומק של מתח סינוסואידלי בתדר פעולת המערכת שהציוד החשמלי צריך לעמוד מולו למשך זמן ספציפי בדרך כלל 60 שניות.

מכשירי הגנה

מכשירי הגנה מפני מתח גבוה כגון מגיני פולס או מגיני ברק מתוכננים以便于理解，让我继续完成翻译：

מכשירי הגנה מפני מתח גבוה כגון מגיני פולס או מגיני ברק מתוכננים לעמוד בפני רמה מסוימת של מתחים זמניים גבוהים. מעבר לרמה זו, המכשירים מסירים את אנרגיית הפולס אל הקרקע ובכך שומרים על רמת המתח הזמני עד לרמה מסוימת. לכן, המתח הזמני לא יכול לעלות מעל לרמה זו. רמת ההגנה של מכשיר הגנה מפני מתח גבוה היא הערך המרבי של המתח השיא שלא צריך להיערך בנקודות הקצה של מכשיר הגנה מפני מתח גבוה כאשר מופעלים עליו פולסים של החלפת מצבים ופולסים של ברקים.

שימושewire or Earth Wire

הפרעות של ברקים בקווי העברה אוויריים יכולות לנבוע מפגעי ברק ישירים. התקנת חוט מגן או חוט אדמה מעל המוליך העליון בגובה מתאים יכולה להגן על קווים אלה. אם החוט המגן מחובר נכון לתא ההעברה והתא מוקף היטב באדמה, הוא יכול למנוע פגיעות ישירות של ברק בכל מוליכים בתוך זווית ההגנה של החוט האדמה. חוטי מגן גם מגינים על תחנות חשמל ואביזרים שלהן מפגעי ברק.

שיטת ההגנה הקונבנציונלית של תיאום מבודדים

כפי שנדון, מרכיבים במערכת חשמל могут испытывать различные уровни переходных напряжений, включая переключательные и грозовые импульсные напряжения. Использование защитных устройств, таких как молниеотводы, может ограничить максимальную амплитуду этих переходных перенапряжений. Поддерживая уровень изоляции выше уровня защиты защитных устройств, вероятность пробоя изоляции минимизируется. Это обеспечивает, что любое переходное перенапряжение, достигающее изоляции, остается в безопасных пределах, установленных уровнем защиты. Обычно импульсный уровень изоляции устанавливается на 15-25% выше уровня защиты защитных устройств.

סטטיסטיות שיטות לתיאום מבודדים

במתחי העברה גבוהים יותר, אורך שרשרת המבודדים והמרווחים באוויר אינם עולים באופן ליניארי עם המתח, אלא בערך ל-V1.6. מספר הדיסקים המבודדים הנדרש בשורת תלייה עבור מתחים עודפים שונים מוצג להלן. ניתן לראות שהעלייה במספר הדיסקים היא רק קלה עבור מערכת של 220 KV, עם עלייה בגורם המתח עודף מ-2 ל-3.5, אבל שיש עלייה מהירה עבור מערכת של 750 kV. כך, אם אולי יהיה אפשרי כלכלית להגן על קווי מתח נמוך עד גורם מתח עודף של 3.5 (לדוגמה), בוודאי לא יהיה אפשרי כלכלית иметь גורם מתח עודף של יותר מ-2 עד 2.5 על קווי מתח גבוה. במערכות מתח גבוה, הם המתחים של החלפת מצבים שמדומיננטים. עם זאת, ניתן לשלוט בהם באמצעות עיצוב הנכון של מכשירי החלפת מצבים.

יעילות כלכלית

תיאום המבודדים חייב להישאר מאוזן בין הדרישות הטכניות לבין האפשרויות הכלכליות, במיוחד במתחים גבוהים יותר.