Kas ir izolācijas koordinācija elektrosistēmā

Kas ir izolācijas koordinācija elektrosistēmā?

Izolācijas koordinācijas definīcija

Izolācijas koordinācija ir stratēģiska elektroizolācijas izvietošana, lai samazinātu sistēmas bojājumus un nodrošinātu vieglu remontu gadījumā, ja notiek kļūda.

Sistēmas spriegumi

Nominaļo un maksimālo sistēmas spriegumu saprašana ir būtiska, lai izstrādātu elektrosistēmas izolāciju, kas varētu tikt apstrādāta dažādās darbības apstākļos.

Nominaļais sistēmas spriegums

Nominaļais sistēmas spriegums ir fāzes uz fāzi spriegums, par kuru sistēma parasti tiek izstrādāta. Piemēram, 11 kV, 33 kV, 132 kV, 220 kV, 400 kV sistēmas.

Maksimālais sistēmas spriegums

Maksimālais sistēmas spriegums ir maksimāli pieļaujamais enerģijas frekvences spriegums, kas var notikt ilgā laikā bez slodzes vai ar zemu slodzi elektrosistēmā. Tas tiek mērīts fāzes uz fāzi veidā.

Dažādi nominālie sistēmas spriegumi un to atbilstošie maksimālie sistēmas spriegumi ir norādīti zemāk līdz ar referenci,

NB – No virsā minētā tabula redzams, ka parasti maksimālais sistēmas spriegums ir 110 % no atbilstošā nominālā sistēmas sprieguma līdz 220 kV sprieguma līmenim, un 400 kV un augstākiem tas ir 105 %.

Apzemesanas faktors

Šis ir attiecība starp visaugstāko efektīvo fāzes uz zemi enerģijas frekvences spriegumu drošā fāzē laikā, kad notiek apzemesanas trūkums, un efektīvo fāzes uz fāzi enerģijas frekvences spriegumu, kas tiktu iegūts izvēlētajā vietā bez šī trūkuma.

Šī attiecība vispārīgi raksturo sistēmas apzemesanas apstākļus no izvēlētā trūkuma atrašanās vietas perspektīvas.

Efektīvi apzemesota sistēma

Sistēma tiek saukta par efektīvi apzemesotu, ja apzemesanas faktors nepārsniedz 80 %, un neefektīvi apzemesotu, ja pārsniedz. Apzemesanas faktors ir 100 % izolētajai neitrālajai sistēmai, savukārt tā ir 57,7 % (1/√3 = 0,577) cieši apzemesotai sistēmai.

Izolācijas līmenis

Katrs elektriskais ierīces elements saskaras ar dažādiem neatbilstošiem īslaicīgiem pārspriegumiem dažādos laika periodos savā kopējā darbības laikā. Ierīcei var jāizturē vējiņu impulsus, pārslēgšanas impulsus un/vai īslaicīgi enerģijas frekvences pārspriegumi. Atkarībā no maksimālā impulsa sprieguma un īslaicīgā enerģijas frekvences pārsprieguma līmeņa, ko var izturēt viens elektrosistēmas komponents, tiks noteikts augsta sprieguma elektrosistēmas izolācijas līmenis.

Nosakot izolācijas līmeni sistēmai, kas ir mazāka par 300 kV, tiek ņemti vērā vējiņu impulsu izturēšanas spriegums un īslaicīga enerģijas frekvences izturēšanas spriegums. Ierīču, kas ir vērtētas par 300 kV vai augstāk, tiek ņemti vērā pārslēgšanas impulsu izturēšanas spriegums un īslaicīga enerģijas frekvences izturēšanas spriegums.

Vējiņu impulsu spriegums

Sistēmas traucējumi, kas rodas dēļ dabiskiem vējiņiem, var tikt attēloti ar trim dažādiem pamatveida vilni. Ja vējiņu impulsu spriegums ceļ garu attālumu pa pārvades līniju, pirms tas nonāk pie izolatora, tā vilnas forma tuvojas pilnai vilnei, un šo vilni sauc par 1,2/50 vilni. Ja ceļojuma laikā vējiņu traucējuma vilne izraisīja izplūšanu pāri izolatoram, vilnes forma kļūst salīdzinoši salīcināta. Ja vējiņa trieciena tieši skar izolatoru, vējiņu impulsu spriegums var strauji pieaugt, līdz tas tiek nomierināts izplūšanu, izraisojot ļoti strauju sprieguma kritumu. Šīs trīs vilnas ir diezgan atšķirīgas savā ilgumā un formā.

Pārslēgšanas impulsu spriegums

Pārslēgšanas operācijas laikā sistēmā var rasties vienpolīgs spriegums. Tā formas var būt periodiski apklusināta vai oscilējoša. Pārslēgšanas impulsu formas ir strauja priekšgalda daļa un ilga apklusināta oscilējoša aste.

Īslaicīgs enerģijas frekvences izturēšanas spriegums

Īslaicīgais enerģijas frekvences izturēšanas spriegums ir noteiktā efektīvā sinusa veida enerģijas frekvences sprieguma RMS vērtība, ko elektriskā aprīkojuma jāizturē konkrētā laika periodā, parasti 60 sekundes.

Aizsardzības ierīces

Pārspriegumu aizsardzības ierīces, piemēram, vējiņu aizsargi, ir izstrādātas, lai izturētu noteiktu līmeni no neatbilstošiem īslaicīgiem pārspriegumiem, pārsniedzot kuru ierīces nolaista pārsprieguma enerģiju uz zemi un tādējādi uztur pārspriegumu līdz noteiktam līmenim. Tādējādi īslaicīgie pārspriegumi nevar pārsniegt šo līmeni. Pārspriegumu aizsardzības ierīces aizsardzības līmenis ir augstākais virsūdens vērtība, kuru nedrīkst pārsniegt pārspriegumu aizsardzības ierīces kontaktos, kad tiek piemēroti pārslēgšanas un vējiņu impulsu spriegumi.

Apzemesanas vada vai zemes vada lietošana

Pārējas elektropārvades līnijas var izraisīt tieši vējiņu triecieni. Instalējot apzemesanas vai zemes vadu virs augstākā leitāja, piemērotā augstumā, var aizsargāt šīs līnijas. Ja šis apzemesanas vads ir pareizi pieslēgts pārvades tornim un tornis labi apzemesots, tas var novērst tiešus vējiņu triecienus uz jebkuriem leitājiem apzemesanas vada aizsardzības leņķī. Apzemesanas vadi arī aizsargā elektriskās apgabalu un to aprīkojumu no vējiņiem.

Konventionālais izolācijas koordinācijas paņēmiens

Kā jau tika apspriests, elektriskās enerģijas sistēmas komponenti var saskarties ar dažādiem neatbilstošiem īslaicīgiem sprieguma stresiem, tostarp pārslēgšanas un vējiņu impulsu spriegumiem. Izmantojot aizsardzības ierīces, piemēram, vējiņu aizsargs, var ierobežot šo neatbilstošo pārspriegumu maksimālo amplitūdu. Uzturējot izolācijas līmeni virs aizsardzības ierīču aizsardzības līmeņa, tiek minimizēta izolācijas bojājuma iespēja. Tas nodrošina, ka jebkurš neatbilstošais pārspriegums, kas nonāk izolācijā, atrodas drošos robežās, kas noteiktas aizsardzības līmenī.

Parasti impulsu izolācijas līmenis tiek ieviests 15-25 % virs aizsardzības ierīču aizsardzības līmeņa.

Statistiskie izolācijas koordinācijas metodes

Augstākos pārvades spriegumos izolācijas virknas garums un gaisa atstarpe nav lineāri proporcionāla spriegumam, bet aptuveni V1,6. Dažādiem pārspriegumiem nepieciešamais izolācijas disku skaits suspendēšanas virknē ir parādīts zemāk. Redzams, ka 220 kV sistēmā, palielinot pārsprieguma faktoru no 2 līdz 3,5, disku skaits palielinās tikai mazā mērā, bet 750 kV sistēmā tas palielinās strauji. Tātad, lai gan varētu būt ekonomiski rentabli aizsargāt zemākos sprieguma līmeņus līdz pārsprieguma faktora 3,5, noteikti nav ekonomiski rentabli turēt pārsprieguma faktoru vairāk par aptuveni 2-2,5 augstākos sprieguma līmeņos. Augstākos sprieguma sistēmās dominējošie pārspriegumi ir pārslēgšanas pārspriegumi. Tomēr to var kontrolēt, pareizi projektējot pārslēgšanas ierīces.

Ekonomiska efektivitāte

Izolācijas koordinācijai jābalansa tehniskie prasījumi ar ekonomisko realizējamību, īpaši augstākos sprieguma līmeņos.