Što je koordinacija izolacije u elektroenergetskom sustavu

Što je izolacijska koordinacija u elektroenergetskom sustavu?

Definicija izolacijske koordinacije

Izolacijska koordinacija je strategijsko raspoređivanje električne izolacije kako bi se smanjila oštećenja sustava i osigurala laka popravka u slučaju propusta.

Sustavni naponi

Razumijevanje nominalnog i maksimalnog sustavnog napona je ključno za dizajn izolacije elektroenergetskog sustava kako bi se mogli različiti operativni uvjeti upravljati.

Nominalni sustavni napon

Nominalni sustavni napon je fazni napon sustava za koji je sustav obično dizajniran. Na primjer, 11 kV, 33 kV, 132 kV, 220 kV, 400 kV sustavi.

Maksimalni sustavni napon

Maksimalni sustavni napon je maksimalno dopušteni napon strujne frekvencije koji se može pojaviti tijekom dužeg vremena prilikom bezopterećenog ili slabo opterećenog stanja elektroenergetskog sustava. Mjeri se također u faznom odnosu.

Popis različitih nominalnih sustavnih napona i njihovih odgovarajućih maksimalnih sustavnih napona daje se u nastavku za referencu,

NB – Iz tablice iznad se može vidjeti da je općenito maksimalni sustavni napon 110 % odgovarajućeg nominalnog sustavnog napona do razine napona od 220 kV, a za 400 kV i više to je 105 %.

Faktor zemljenja

To je omjer najveće efektivne vrijednosti faze prema zemlji strujne frekvencije na zdravoj fazi tijekom greške zemljenja i efektivne vrijednosti faze prema fazi strujne frekvencije koja bi se dobila na odabranoj lokaciji bez greške.

Ovaj omjer karakterizira, u općim smislu, uvjete zemljenja sustava gledanih s odabrane lokacije greške.

Efektivno zemljeni sustav

Sustav se smatra efektivno zemljenim ako faktor zemljenja ne prelazi 80 %, a neefektivno zemljenim ako to čini.

Faktor zemljenja je 100 % za izolirani neutralni sustav, dok je 57,7 % (1/√3 = 0,577) za čvrsto zemljeni sustav.

Razina izolacije

Svako električko uređaj mora podnijeti različite situacije privremenih prekomjernih napona u različitim vremenima tijekom svog ukupnog životnog vijeka. Uređaj može morati podnijeti impulsne napone od munjice, prekidne impulse i/ili kratkotrajne prekomjerne napone strujne frekvencije. Ovisno o maksimalnom nivou impulsnih napona i kratkotrajnih prekomjernih napona koje jedan komponent elektroenergetskog sustava može podnijeti, određuje se razina izolacije visokonaponskog elektroenergetskog sustava.

Tijekom određivanja razine izolacije sustava manje od 300 kV, uzimaju se u obzir tolerancija impulsnih napona od munjice i kratkotrajna tolerancija prekomjernih napona strujne frekvencije. Za opremu od 300 kV i više, uzimaju se u obzir tolerancija prekidnih impulsa i kratkotrajna tolerancija prekomjernih napona strujne frekvencije.

Impulsni napon od munjice

Poremeci u sustavu zbog prirodnih munjica mogu se predstaviti tri različite osnovne valne forme. Ako impulsni napon od munjice putuje neki put duž prenosnog voda prije nego što stigne do izolatora, njegova valna forma približava se punom valu, a taj val se naziva 1,2/50 val. Ako tokom putovanja val poremeka od munjice uzrokuje iskrsavanje preko izolatora, oblik vala postaje presječeni val. Ako munja direktno udari izolator, impulsni napon od munjice može brzo narasti dok se ne olakša iskrsavanjem, uzrokujući naglo, vrlo strmopadajući pad napona. Ova tri vala su vrlo različiti u trajanju i obliku.

Prekidni impuls

Tokom operacija prekidanja može se pojaviti unipolarni napon u sustavu. Valna forma koja može biti periodično utišana ili oscilirajuća. Valna forma prekidnog impulsa ima strm front i dugi utišani oscilirajući rep.

Kratkotrajna tolerancija prekomjernih napona strujne frekvencije

Kratkotrajna tolerancija prekomjernih napona strujne frekvencije je propisana efektivna vrijednost sinusoidnog napona strujne frekvencije koju električna oprema treba podnijeti tijekom određenog vremenskog perioda, obično 60 sekundi.

Zaštitni uređaji

Zaštitni uređaji od prekomjernih napona, poput zaštitnih ograničitelja ili zaštitnika od munjice, dizajnirani su da podnose određeni nivo privremenih prekomjernih napona, iznad kojeg uređaji otvaraju energiju prekomjernog naponskog vala na tlo, održavajući nivo privremenog prekomjernog napona do određene razine. Tako privremeni prekomjerni napon ne može prelaziti tu razinu. Razine zaštite zaštitnih uređaja od prekomjernih napona jest najveća vrhunsko naponu vrijednost koja ne bi trebala biti prekoračena na terminalima zaštitnog uređaja kada se primijene prekidni impuls i impuls od munjice.

Korištenje štitnog voda ili zemlinskog voda

Prekomjerne napone u nadzemnim prenosnim vodovima mogu rezultirati od direktnih udara munje. Instalacija štitnog voda ili zemlinskog voda iznad gornjeg voda na odgovarajućoj visini može zaštititi te vode. Ako je ovaj štitni vod ispravno spojen s prenosnim tornjem i tornjevima dobro zemljen, može spriječiti direktni udar munje na bilo koji vod unutar zaštitnog kuta zemlinskog voda. Štitni vodi također zaštićuju električne podstanice i njihovu opremu od munje.

Konvencionalna metoda izolacijske koordinacije

Kao što je već spomenuto, komponente u elektroenergetskom sustavu mogu doživjeti različite nivoe privremenih naponskih stresa, uključujući prekidne i impulsne napone od munjice. Korištenjem zaštitnih uređaja, poput zaštitnika od munjice, može se ograničiti maksimalna amplituda tih privremenih prekomjernih napona. Održavajući razine izolacije iznad razine zaštite zaštitnih uređaja, smanjuje se vjerojatnost rušenja izolacije. To osigurava da bilo koji privremeni prekomjerni napon koji stigne do izolacije ostane unutar sigurnih granica postavljenih razine zaštite.

Općenito, razine izolacije impulsa postavljaju se na 15 do 25 % iznad razine zaštite zaštitnih uređaja.

Statističke metode izolacijske koordinacije

Na višim prenosnim nap