Ano ang Insulation Coordination sa Power System?

Ano ang Insulation Coordination sa Power System?

Pagtakda ng Insulation Coordination

Ang insulation coordination ay ang estratehikong pagkakaygo ng electrical insulation upang maiminimize ang pinsala sa sistema at siguruhin ang madaling pagsasagawa ng mga paglilipat kung sakaling may pagkabigo.

System Voltages

Mahalaga ang pag-unawa sa nominal at maximum system voltages para sa disenyo ng insulation ng power system na makakapag-handle ng iba't ibang kondisyon ng operasyon.

Nominal System Voltage

Ang Nominal System Voltage ay ang phase to phase voltage ng sistema para sa kung saan ito ay normal na disenyo. Tulad ng 11 KV, 33 KV, 132 KV, 220 KV, 400 KV systems.

Maximum System Voltage

Ang Maximum System Voltage ay ang pinakamataas na pinahihintulutan na power frequency voltage na maaaring mangyari maaaring para sa mahabang panahon sa panahon ng walang load o mababang load condition ng power system. Ito rin ay sinusukat sa phase to phase manner.

Ang listahan ng iba't ibang nominal system voltage at kanilang nakaugnay na maximum system voltage ay ibinibigay sa ibaba para sa reference,

NB – Nakita mula sa itaas na table na pangkalahatan ang maximum system voltage ay 110 % ng nakaugnay na nominal system voltage hanggang sa voltage level ng 220 KV, at para sa 400 KV at iba pa ito ay 105 %.

Earthing Factor

Ito ang ratio ng pinakamataas na rms phase to earth power frequency voltage sa isang sound phase sa panahon ng isang earth fault sa rms phase to phase power frequency voltage na maaaring makamit sa napiling lugar nang walang fault.

Ang ratio na ito ay naglalarawan, sa pangkalahatan, ng mga kondisyon ng earthing ng isang sistema bilang tinuturing mula sa napiling lugar ng fault.

Effectively Earthed System

Ang isang sistema ay sinasabing effectively earthed kung ang factor of earthing ay hindi lumampas sa 80 % at non-effectively earthed kung ito ay lumampas.

Ang factor of earthing ay 100 % para sa isang isolated neutral system, habang ito ay 57.7 % (1/√3 = 0.577) para sa solidly earthed system.

Insulation Level

Ang bawat electrical equipment ay dapat magdaan sa iba't ibang abnormal transient over voltage situation sa iba't ibang oras sa loob ng kanyang buong service life period. Ang equipment ay maaaring kailangan ng matiisin ang lightning impulses, switching impulses at/o short duration power frequency over voltages. Batay sa pinakamataas na antas ng impulse voltages at short duration power frequency over voltages na kayang tiisin ng isang power system component, ito ay nakakumpirma ang insulation level ng high voltage power system.

Sa panahon ng pagtakda ng insulation level ng sistema na may rating na mas mababa sa 300 KV, ang lightning impulse withstand voltage at short duration power frequency withstand voltage ang kinokonsidera. Para sa equipment na may rating na mas mataas o katumbas ng 300 KV, ang switching impulse withstand voltage at short duration power frequency withstand voltage ang kinokonsidera.

Lightning Impulse Voltage

Ang mga pagkabalisa ng sistema dahil sa natural lightning, maaaring ipakilala sa pamamagitan ng tatlong iba't ibang basic wave shapes. Kung ang isang lightning impulse voltage ay naglalakbay ng ilang distansya sa transmission line bago ito umabot sa isang insulator, ang hugis ng wave nito ay lumalapit sa full wave, at ang wave na ito ay tinatawag na 1.2/50 wave. Kung sa panahon ng paglalakbay, ang lightning disturbance wave ay nagdudulot ng flash over sa isang insulator, ang hugis ng wave ay naging chopped wave. Kung ang isang lightning stroke ay tumama diretso sa insulator, ang lightning impulse voltage maaaring tumaas ng steep hanggang ito ay natanggal ng flash over, nagdudulot ng bigla, napakasteep na pagbagsak ng voltage. Ang tatlong waves na ito ay malayo sa tagal at sa hugis.

Switching Impulse

Sa panahon ng switching operation, maaaring lumitaw ang uni-polar voltage sa sistema. Ang waveform nito maaaring maging periodically damped o oscillating one. Ang switching impulse waveform ay may steep front at long damped oscillating tale.

Short Duration Power Frequency Withstand Voltage

Ang short duration power frequency withstand voltage ay ang prescribed rms value ng sinusoidal power frequency voltage na dapat tiisin ng electrical equipment para sa isang partikular na panahon ng karaniwan 60 segundo.

Protective Devices

Ang over voltage protective device tulad ng surge arrestors o lightning arrestors ay disenyo upang tiisin ang isang tiyak na antas ng transient over voltage sa labas ng kung saan ang mga device ay nag-drain ng surge energy sa lupa at kaya maintindihan ang antas ng transient over voltage hanggang sa isang tiyak na antas. Kaya ang transient over voltage ay hindi maaaring lumampas sa antas na iyon. Ang protection level ng over voltage protective device ay ang pinakamataas na peak voltage value na hindi dapat lampaasan sa terminal ng over voltage protective device kapag ang switching impulses at lightening impulses ay inilapat.

Paggamit ng Shield Wire o Earth Wire

Ang lightning surges sa overhead transmission lines maaaring resulta mula sa direct lightning strikes. Ang pag-install ng shield wire o earth wire sa itaas ng top conductor sa isang angkop na taas ay maaaring protektahan ang mga linya. Kung ang shield wire na ito ay maayos na konektado sa transmission tower at ang tower ay maayos na grounded, ito ay maaaring maprevent ang direct lightning strikes sa anumang conductors sa loob ng protective angle ng earth wire. Ang mga shield wires din ay nagprotekta sa electrical substation at ang kanilang mga equipment mula sa lightning.

Conventional Method of Insulation Coordination

Tulad ng napagusapan, ang mga komponente sa isang electrical power system maaaring karanasan ang iba't ibang antas ng transient voltage stresses, kasama ang switching at lightning impulse voltages. Ang paggamit ng mga protective devices tulad ng lightning arrestors ay maaaring limitahan ang maximum amplitude ng mga transient over voltages. Sa pamamagitan ng pagpanatili ng insulation levels sa itaas ng protection level ng mga protective devices, ang posibilidad ng insulation breakdown ay mininimize. Ito ay nagbibigay-daan na ang anumang transient over voltage na umabot sa insulation ay nasa loob ng ligtas na limits na itinakda ng protection level.

Karaniwan, ang impulse insulation level ay itinatag sa 15 hanggang 25 % sa itaas ng protection level voltage ng mga protective devices.

Statistical Methods of Insulation Coordination

Sa mas mataas na transmission voltages, ang haba ng insulator strings at ang clearance sa hangin ay hindi lumalaki linearly sa voltage ngunit humigit-kumulang sa V1.6. Ang kinakailangang bilang ng insulator disc sa suspension string para sa iba't ibang over voltages ay ipinapakita sa ibaba. Nakikita na ang pagtaas ng bilang ng disc ay langhap lamang para sa 220 KV system, kasama ang pagtaas ng over voltage factor mula 2 hanggang 3.5 ngunit may mabilis na pagtaas sa 750 kV system. Kaya, habang maaari itong ekonomiko na feasible na protektahan ang mas mababang voltage lines hanggang sa isang over voltage factor ng 3.5 (sige), hindi ito ekonomiko na feasible na magkaroon ng over voltage factor ng higit sa tungkol 2 hanggang 2.5 sa mas mataas na voltage lines. Sa mas mataas na voltage systems, ang switching over voltages ang naging dominant. Gayunpaman, ito ay maaaring kontrolin sa pamamagitan ng maayos na disenyo ng mga switching devices.

Economic Efficiency

Ang insulation coordination ay dapat balansehin ang teknikal na requirements at ekonomiko feasibility, lalo na sa mas mataas na voltage levels.