Mi az izolációkoordináció a villamosenergia-rendszerben?

Mi az izolációs koordináció a villamos rendszerben?

Az izolációs koordináció meghatározása

Az izolációs koordináció a villamos izoláció stratégiai elrendezése, amely célja a rendszerszintű károk minimalizálása és a hibás esetek során könnyen végzhető javítások biztosítása.

Rendszerspanningek

A nominális és a maximális rendzerspanningek megértése kulcsfontosságú a villamos rendszer izolációjának tervezéséhez, hogy különböző működési feltételekkel szemben is képes legyen kezelni őket.

Nominális rendzerspanning

A nominális rendzerspanning a fázis és fázis közötti feszültség, amelyre a rendszer általában tervezve van. Például 11 KV, 33 KV, 132 KV, 220 KV, 400 KV rendszerek.

Maximális rendzerspanning

A maximális rendzerspanning a lehetséges legnagyobb huzamos feszültség, ami hosszabb ideig előfordulhat a rendszer nincs vagy alacsony terhelés esetén. Ez is fázis és fázis közötti módon mérhető.

Különböző nominális rendzerspanningek és hozzájuk tartozó maximális rendzerspanningek listája a referenciához:

Megjegyzés – A táblázatból látható, hogy általában a maximális rendzerspanning 110%-a a hozzátartozó nominális rendzerspanningnek, amíg a 220 KV-ig, és 400 KV-nál és felett 105%-a.

Földelési tényező

Ez a viszony a legmagasabb effektív értékű fázis és föld közötti huzamos feszültség aránya egy egészséges fázison egy földelési hiba során, ahol a hiba nélküli helyzetben a fázis és fázis közötti huzamos feszültség lenne.

Ez az arány általánosan jellemzi a rendszer földelési feltételeit a kiválasztott hiba helyzetéből nézve.

Hatékonyan földelt rendszer

Egy rendszert hatékonyan földeltnek tekintünk, ha a földelési tényező nem haladja meg az 80%-ot, és nem hatékonyan földeltnek, ha igen.

A földelési tényező 100% egy izolált neutrális rendszer esetén, míg 57,7% (1/√3 = 0,577) egy teljesen földelt rendszer esetén.

Izolációs szint

Minden villamos berendezésnek különböző időpontokban különböző normál nélküli rövid idejű túlfeszültségi helyzetekkel kell szembenéznie a teljes használati idő alatt. A berendezésnek ki kell állnia a villámimpulzusok, kapcsolóimpulzusok és/vagy rövid idejű huzamos túlfeszültségek ellen. A nagy feszültségű villamos rendszer izolációs szintje a legnagyobb impulzusfeszültségek és rövid idejű huzamos túlfeszültségek szintjétől függ, amit egy adott rendszerkomponens ki tud állni.

Az izolációs szint meghatározása során 300 KV-nál kevesebb feszültségű rendszerek esetén a villámimpulzus kitartó feszültséget és a rövid idejű huzamos túlfeszültséget veszik figyelembe. 300 KV-nál magasabb vagy egyenlő feszültségű berendezések esetén a kapcsolóimpulzus kitartó feszültséget és a rövid idejű huzamos túlfeszültséget veszik figyelembe.

Villámimpulzus feszültség

A természetes villámok okozta rendszerzavarok három különböző alap alakzattal jeleníthetők meg. Ha egy villámimpulzus feszültség némi távolságot tesz meg a továbbítóvonalon, mielőtt elérné az izolátort, hullámalakja közelebb kerül a teljes hullához, és ezt a hullámot 1.2/50 hullámnak nevezik. Ha a villámzavar hullám utazása közben felrobban egy izolátoron, a hullám alakja levágott hullámnak válik. Ha egy villám közvetlenül talál egy izolátorra, akkor a villámimpulzus feszültsége gyorsan emelkedhet, amíg a robbanás le nem nyomja, ami hirtelen, nagyon meredek feszültség-lecsengést okoz. Ezek a három hullám különböző hosszúságúak és alakjukban is eltérőek.

Kapcsolóimpulzus

A kapcsolási műveletek során unipoláris feszültség jelenhet meg a rendszerben. A hullámforma periodikusan dämpelt vagy oszcilláló lehet. A kapcsolóimpulzus hullámformája meredek előtétel és hosszú dämpelt oszcilláló farésszel rendelkezik.

Rövid idejű huzamos kitartó feszültség

A rövid idejű huzamos kitartó feszültség a szinuszoidális huzamos feszültség előírt effektív értéke, amit a villamos berendezéseknek egy adott időtartamra, általában 60 másodpercre, ki kell állniuk.

Védelmi eszközök

A túlfeszültség védelmi eszközei, mint például a túlfeszültség- és villámlóvédelmi berendezések olyan transzienstúlfeszültségen képesek kiállni, amelynél a berendezések a súrlingszint alá csökkentik a túlfeszültséget, és így fenntartják a transzienstúlfeszültség szintjét egy adott szinten. Így a transzienstúlfeszültség nem haladhatja meg ezt a szintet. A túlfeszültség-védelmi eszköz védelmi szintje a legmagasabb csúcsfeszültség értéke, ami nem haladhatja meg a túlfészültség-védelmi eszköz termináljain, amikor kapcsolóimpulzusok és villámimpulzusok alkalmazásra kerülnek.

Védődrót vagy földelő drót használata

A vízszintes továbbítóvonalon lévő villámlók közvetlen villámütés eredményeképpen jelenhetnek meg. A továbbítóvonaltárcsák feletti megfelelő magasságban telepített védődrót vagy földelő drót meg tudja védeni ezeket a vonalakat. Ha ez a védődrót megfelelően csatlakoztatva van a továbbítóvonaltárcsához, és a tárcsa jól földelve van, akkor megakadályozhatja a közvetlen villámütést bármely vezetőn belül a földelő drót védőszögében. A védődrótok védik az elektromos átalakítóállomásokat és a berendezéseket a villámlástól is.

Hagyományos izolációs koordináció módszere

Ahogyan már említettük, a villamos rendszer komponensei különböző szintű transzienstúlfeszültségi stresszeket, beleértve a kapcsoló- és villámimpulzus-feszültségeket is, tapasztalhatnak. A villámlóvédelmi berendezések, mint például a villámlóvédelmi berendezések, korlátozhatják ezek a transzienstúlfeszültségek legnagyobb amplitúdját. Az izolációs szintek fenntartása a védelmi berendezések védelmi szintje felett minimalizálja az izoláció bezáródásának valószínűségét. Ez biztosítja, hogy a rendszerhez érkező bármilyen transzienstúlfeszültség a védelmi szint által meghatározott biztonsági határok között maradjon.

Általában az impulzus izolációs szint 15-25 %-kal haladja meg a védelmi berendezések védelmi szintjét.

Sztochasztikus izolációs koordináció módszerei

Magasabb továbbítófeszültségeknél a függő izolátorláncok hossza és a levegőben lévő tiszta távolság nem lineárisan növekszik a feszültséggel, hanem V1.6-hoz közelít. Különböző túlfeszültségekre szükséges izolátor diszkek száma a függő izolátorláncban a következőképpen mutatkozik. Látható, hogy a 220 KV rendszer esetén a diszkek számának növekedése csak enyhe, a túlfeszültségi tényező növekedése 2-ről 3,5-re, de a 750 kV rendszerben gyors növekedés történik. Tehát, bár a gazdaságilag lehetséges lehet a 3,5 (mondjuk) túlfeszültségi tényezőig a kisebb feszültségű vonalak védelme, a magasabb feszültségű vonalak esetén a 2-2,5 túlfeszültségi tényezőnél nem járható út. A magasabb feszültségű rendszerekben a kapcsoló túlfeszültségek dominálnak. Azonban ezek a túlfeszültségek megfelelő kapcsolóeszközök tervezésével ellenőrizhetők.

Gazdasági hatékonyság

Az izolációs koordináció technikai követelményeket és gazdasági lehetségeseket is egyensúlyba kell hoznia, különösen a magasabb feszültségű rendszerek esetén.