อะไรคือการประสานงานฉนวนในระบบไฟฟ้า

อะไรคือการประสานงานฉนวนในระบบไฟฟ้า?

การกำหนดความหมายของการประสานงานฉนวน

การประสานงานฉนวนคือการจัดเรียงฉนวนไฟฟ้าอย่างมีกลยุทธ์เพื่อลดความเสียหายของระบบและรับประกันการซ่อมแซมที่ง่ายในกรณีที่เกิดข้อผิดพลาด

แรงดันระบบ

การทำความเข้าใจแรงดันระบบที่กำหนดและสูงสุดเป็นสิ่งสำคัญในการออกแบบฉนวนของระบบไฟฟ้าเพื่อรับมือกับสภาพการทำงานที่แตกต่างกัน

แรงดันระบบที่กำหนด

แรงดันระบบที่กำหนดคือแรงดันระหว่างเฟสของระบบที่ถูกออกแบบมาสำหรับระบบ เช่น ระบบ 11 KV, 33 KV, 132 KV, 220 KV, 400 KV

แรงดันระบบสูงสุด

แรงดันระบบสูงสุดคือแรงดันความถี่ไฟฟ้าที่ยอมให้เกิดขึ้นได้มากที่สุดซึ่งอาจเกิดขึ้นได้เป็นเวลานานในกรณีที่โหลดไม่มีหรือมีน้อย วัดในลักษณะระหว่างเฟส

รายการแรงดันระบบที่กำหนดและแรงดันระบบสูงสุดที่สอดคล้องกันมีดังนี้เพื่อใช้เป็นแนวทาง

หมายเหตุ – จากตารางด้านบน พบว่าโดยทั่วไปแรงดันระบบสูงสุดคือ 110% ของแรงดันระบบที่กำหนดจนถึงระดับแรงดัน 220 KV และสำหรับ 400 KV และสูงกว่านั้นคือ 105%

ปัจจัยการต่อพื้น

นี่คืออัตราส่วนของแรงดันไฟฟ้าความถี่กำลังสูงสุดระหว่างเฟสกับพื้นบนเฟสที่สมบูรณ์ในระหว่างการลัดวงจรกับแรงดันไฟฟ้าความถี่กำลังระหว่างเฟสที่จะได้รับที่ตำแหน่งที่เลือกโดยไม่มีการลัดวงจร

อัตราส่วนนี้แสดงถึงเงื่อนไขการต่อพื้นของระบบในภาพรวมจากมุมมองที่ตำแหน่งที่เลือกของการลัดวงจร

ระบบต่อพื้นอย่างมีประสิทธิภาพ

ระบบจะถูกกล่าวว่าต่อพื้นอย่างมีประสิทธิภาพหากปัจจัยการต่อพื้นไม่เกิน 80% และไม่ต่อพื้นอย่างมีประสิทธิภาพหากเกิน

ปัจจัยการต่อพื้นคือ 100% สำหรับระบบที่มีกลางทางแยก และคือ 57.7% (1/√3 = 0.577) สำหรับระบบต่อพื้นแบบแข็ง

ระดับฉนวน

อุปกรณ์ไฟฟ้าทุกชิ้นต้องเผชิญกับสถานการณ์แรงดันไฟฟ้าชั่วคราวที่ผิดปกติในเวลาต่างๆ ตลอดช่วงระยะเวลาการใช้งานทั้งหมด อุปกรณ์อาจต้องทนทานต่อแรงดันไฟฟ้าจากการฟ้าผ่า แรงดันไฟฟ้าจากการสลับ และ/หรือแรงดันไฟฟ้าความถี่กำลังสั้น ๆ ตามระดับสูงสุดของแรงดันไฟฟ้าชั่วคราวและการสลับที่อุปกรณ์ใด ๆ ในระบบไฟฟ้าแรงดันสูงสามารถทนทานได้ จะกำหนดระดับฉนวน

ในการกำหนดระดับฉนวนของระบบที่มีแรงดันต่ำกว่า 300 KV จะพิจารณาแรงดันไฟฟ้าจากการฟ้าผ่าที่ทนทานได้และแรงดันไฟฟ้าความถี่กำลังที่ทนทานได้ในระยะสั้น สำหรับอุปกรณ์ที่มีแรงดัน 300 KV หรือสูงกว่า จะพิจารณาแรงดันไฟฟ้าจากการสลับที่ทนทานได้และแรงดันไฟฟ้าความถี่กำลังที่ทนทานได้ในระยะสั้น

แรงดันไฟฟ้าจากการฟ้าผ่า

การรบกวนในระบบเนื่องจากฟ้าผ่าธรรมชาติสามารถแทนที่ด้วยรูปร่างคลื่นพื้นฐานสามแบบ ถ้าแรงดันไฟฟ้าจากการฟ้าผ่าเดินทางบางระยะทางตามสายส่งก่อนที่จะถึงฉนวน รูปร่างคลื่นจะเข้าใกล้คลื่นเต็มรูปแบบ และคลื่นนี้เรียกว่าคลื่น 1.2/50 ถ้าระหว่างการเดินทาง คลื่นรบกวนทำให้เกิดการลัดวงจรข้ามฉนวน รูปร่างคลื่นจะกลายเป็นคลื่นตัด หากฟ้าผ่ากระทบตรงเข้าฉนวน แรงดันไฟฟ้าจากการฟ้าผ่าอาจเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วจนถึงระดับที่คลายออกจากการลัดวงจร ทำให้มีการลดลงอย่างรวดเร็วและสูงมากของแรงดัน สามคลื่นนี้มีความแตกต่างในระยะเวลาและรูปร่าง

แรงดันไฟฟ้าจากการสลับ

ระหว่างการทำงานของการสลับอาจมีแรงดันไฟฟ้าแบบเอกภาคปรากฏในระบบ รูปร่างคลื่นอาจเป็นแบบที่มีการลดลงหรือแกว่งอย่างเป็นระยะๆ รูปร่างคลื่นจากการสลับมีหน้าที่สูงและหางที่แกว่งอย่างยาวนาน

แรงดันไฟฟ้าความถี่กำลังที่ทนทานได้ในระยะสั้น

แรงดันไฟฟ้าความถี่กำลังที่ทนทานได้ในระยะสั้นคือค่า rms ที่กำหนดของแรงดันไฟฟ้าความถี่กำลังที่อุปกรณ์ไฟฟ้าต้องทนทานได้ในระยะเวลาที่กำหนด โดยทั่วไปคือ 60 วินาที

อุปกรณ์ป้องกัน

อุปกรณ์ป้องกันแรงดันไฟฟ้าชั่วคราวเช่น ตัวจำกัดแรงดันหรือตัวป้องกันฟ้าผ่าถูกออกแบบมาเพื่อทนทานแรงดันไฟฟ้าชั่วคราวในระดับที่กำหนด เมื่อแรงดันไฟฟ้าชั่วคราวเกินระดับที่กำหนด อุปกรณ์จะระบายน้ำพลังงานไปยังพื้นและรักษาแรงดันไฟฟ้าชั่วคราวไว้ที่ระดับที่กำหนด ดังนั้น แรงดันไฟฟ้าชั่วคราวไม่สามารถเกินระดับนั้นได้ ระดับการป้องกันของอุปกรณ์ป้องกันแรงดันไฟฟ้าคือค่าแรงดันสูงสุดที่ไม่ควรเกินที่เทอร์มินัลของอุปกรณ์ป้องกันแรงดันไฟฟ้าเมื่อมีแรงดันจากการสลับและฟ้าผ่า

การใช้สายป้องกันหรือสายพื้น

แรงดันไฟฟ้าชั่วคราวจากฟ้าผ่าในสายส่งเหนือศีรษะสามารถเกิดขึ้นจากฟ้าผ่าโดยตรง การติดตั้งสายป้องกันหรือสายพื้นเหนือสายนำที่สูงที่สุดในระดับที่เหมาะสมสามารถปกป้องสายเหล่านี้ได้ ถ้าสายป้องกันถูกต่อเชื่อมกับเสาส่งและเสาส่งถูกต่อพื้นอย่างดี มันสามารถป้องกันฟ้าผ่าโดยตรงที่ใด ๆ ภายในมุมป้องกันของสายพื้น สายป้องกันยังปกป้องสถานีไฟฟ้าและอุปกรณ์ภายในสถานีจากฟ้าผ่า

วิธีการประสานงานฉนวนแบบดั้งเดิม

ตามที่ได้กล่าวมาแล้ว ส่วนประกอบในระบบไฟฟ้าอาจประสบกับระดับแรงดันไฟฟ้าชั่วคราวที่แตกต่างกัน รวมถึงแรงดันจากการสลับและแรงดันจากการฟ้าผ่า การใช้อุปกรณ์ป้องกันเช่น ตัวป้องกันฟ้าผ่าสามารถจำกัดแอมปลิจูดสูงสุดของแรงดันไฟฟ้าชั่วคราวเหล่านี้ได้ ด้วยการรักษาระดับฉนวนไว้เหนือระดับการป้องกันของอุปกรณ์ป้องกัน โอกาสที่ฉนวนจะชำรุดจะลดลง ซึ่งทำให้แน่ใจว่าแรงดันไฟฟ้าชั่วคราวที่ถึงฉนวนอยู่ในขีดจำกัดที่ปลอดภัยที่กำหนดโดยระดับการป้องกัน

โดยทั่วไป ระดับฉนวนแรงดันชั่วคราวถูกกำหนดที่ 15 ถึง 25% เหนือระดับการป้องกันของอุปกรณ์ป้องกัน

วิธีการประสานงานฉนวนแบบสถิต

ที่แรงดันส่งสูง ความยาวของสายฉนวนและระยะห่างในอากาศไม่เพิ่มขึ้นอย่างเชิงเส้นกับแรงดันแต่ประมาณ V1.6 จำนวนแผ่นฉนวนในสายแขวนสำหรับแรงดันชั่วคราวที่แตกต่างกันแสดงด้านล่าง พบว่าการเพิ่มจำนวนแผ่นฉนวนเพียงเล็กน้อยสำหรับระบบ 220 KV เมื่อแรงดันชั่วคราวเพิ่มจาก 2 ถึง 3.5 แต่มีการเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วในระบบ 750 kV ดังนั้น แม้ว่าอาจเป็นไปได้ทางเศรษฐศาสตร์ในการป้องกันสายส่งแรงดันต่ำถึงแรงดันชั่วคราว 3.5 (เช่น) แต่ไม่เป็นไปได้ทางเศรษฐศาสตร์ในการมีแรงดันชั่วคราวมากกว่า 2 ถึง 2.5 บนสายส่งแรงดันสูง ในระบบแรงดันสูง แรงดันจากการสลับเป็นหลัก อย่างไรก็ตาม แรงดันเหล่านี้อาจควบคุมได้ด้วยการออกแบบอุปกรณ์สลับที่เหมาะสม

ประสิทธิภาพทางเศรษฐศาสตร์

การประสานงานฉนวนต้องทรงสมดุลระหว่างความต้องการทางเทคนิคกับความเป็นไปได้ทางเศรษฐศาสตร์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งที่ระดับแรงดันสูง