Điều gì là Điều phối cách điện trong Hệ thống điện?

Cái gì là Điều phối Cách điện trong Hệ thống Điện?

Định nghĩa Điều phối Cách điện

Điều phối cách điện là sự sắp xếp chiến lược của cách điện điện để giảm thiểu thiệt hại cho hệ thống và đảm bảo việc sửa chữa dễ dàng trong trường hợp hỏng hóc.

Điện áp Hệ thống

Hiểu về điện áp định mức và điện áp tối đa của hệ thống là rất quan trọng để thiết kế cách điện cho hệ thống điện có thể xử lý các điều kiện hoạt động khác nhau.

Điện áp Định mức Hệ thống

Điện áp Định mức Hệ thống là điện áp pha đối pha của hệ thống mà hệ thống được thiết kế thông thường. Ví dụ như hệ thống 11 KV, 33 KV, 132 KV, 220 KV, 400 KV.

Điện áp Tối đa Hệ thống

Điện áp Tối đa Hệ thống là điện áp tần số công suất tối đa cho phép có thể xảy ra trong thời gian dài trong điều kiện không tải hoặc tải thấp của hệ thống điện. Nó cũng được đo theo cách pha đối pha.

Danh sách các điện áp định mức hệ thống khác nhau và điện áp tối đa tương ứng của chúng được đưa ra dưới đây để tham khảo,

NB – Từ bảng trên, ta thấy rằng thường thì điện áp tối đa hệ thống là 110% của điện áp định mức tương ứng lên đến mức điện áp 220 KV, và cho 400 KV và cao hơn nó là 105%.

Hệ số Đất

Đây là tỷ lệ giữa điện áp rms pha đối đất cao nhất trên pha lành mạnh trong trường hợp lỗi đất so với điện áp rms pha đối pha tần số công suất sẽ được đo tại vị trí đã chọn mà không có lỗi.

Tỷ lệ này mô tả, một cách tổng quát, điều kiện đất của hệ thống khi nhìn từ vị trí lỗi đã chọn.

Hệ thống Đất Hiệu quả

Một hệ thống được coi là đất hiệu quả nếu hệ số đất không vượt quá 80% và không hiệu quả nếu vượt quá.

Hệ số đất là 100% cho hệ thống trung tính cô lập, trong khi đó là 57,7% (1/√3 = 0,577) cho hệ thống đất cố định.

Mức Cách điện

Mỗi thiết bị điện phải trải qua các tình huống điện áp quá độ bất thường khác nhau vào các thời điểm khác nhau trong suốt thời gian sử dụng tổng cộng của nó. Thiết bị có thể phải chịu đựng xung sét, xung chuyển mạch và/hoặc điện áp quá mức tần số công suất ngắn hạn. Tùy thuộc vào mức điện áp xung tối đa và điện áp quá mức tần số công suất ngắn hạn mà một thành phần hệ thống điện có thể chịu đựng, mức cách điện của hệ thống điện cao áp được xác định.

Khi xác định mức cách điện của hệ thống có định mức dưới 300 KV, điện áp chịu đựng xung sét và điện áp chịu đựng tần số công suất ngắn hạn được xem xét. Đối với thiết bị có định mức bằng hoặc lớn hơn 300 KV, điện áp chịu đựng xung chuyển mạch và điện áp chịu đựng tần số công suất ngắn hạn được xem xét.

Điện áp Xung Sét

Các nhiễu loạn hệ thống do sét tự nhiên, có thể được biểu diễn bằng ba dạng sóng cơ bản khác nhau. Nếu một điện áp xung sét đi một khoảng cách dọc theo đường dây truyền tải trước khi đến một cách điện, dạng sóng của nó tiếp cận dạng sóng toàn bộ, và sóng này được gọi là sóng 1,2/50. Nếu trong quá trình di chuyển, sóng nhiễu loạn xung sét gây ra chập điện qua cách điện, dạng sóng trở thành dạng sóng bị cắt. Nếu một tia sét đánh trực tiếp vào cách điện, thì điện áp xung sét có thể tăng đột ngột cho đến khi được giải phóng bởi chập điện, gây ra sự sụt giảm điện áp đột ngột và rất dốc. Ba dạng sóng này khá khác nhau về thời gian và hình dạng.

Xung Chuyển Mạch

Trong quá trình chuyển mạch, có thể xuất hiện điện áp đơn cực trong hệ thống. Dạng sóng của nó có thể là dạng sóng giảm dần hoặc dao động định kỳ. Dạng sóng xung chuyển mạch có đầu dốc và đuôi dao động giảm dần dài.

Điện áp Chịu đựng Tần số Công suất Ngắn hạn

Điện áp chịu đựng tần số công suất ngắn hạn là giá trị rms quy định của điện áp tần số công suất hình sin mà thiết bị điện phải chịu đựng trong một khoảng thời gian cụ thể, thường là 60 giây.

Thiết bị Bảo vệ

Thiết bị bảo vệ điện áp quá mức như arrester sét hoặc arrester sét được thiết kế để chịu đựng một mức điện áp quá mức nhất định, vượt quá mức đó, thiết bị sẽ dẫn năng lượng xung xuống đất và do đó duy trì mức điện áp quá mức ở một mức cụ thể. Do đó, điện áp quá mức không thể vượt quá mức đó. Mức bảo vệ của thiết bị bảo vệ điện áp quá mức là giá trị đỉnh điện áp cao nhất không nên vượt quá tại các đầu cuối của thiết bị bảo vệ điện áp quá mức khi áp dụng xung chuyển mạch và xung sét.

Sử dụng Dây Che hoặc Dây Đất

Các xung sét trong đường dây truyền tải trên không có thể do sét đánh trực tiếp. Việc lắp đặt dây che hoặc dây đất phía trên dây dẫn trên cùng ở độ cao phù hợp có thể bảo vệ các đường dây này. Nếu dây che này được kết nối đúng cách với cột truyền tải và cột được nối đất tốt, nó có thể ngăn chặn sét đánh trực tiếp vào bất kỳ dây dẫn nào nằm trong góc bảo vệ của dây đất. Dây che cũng bảo vệ trạm điện và thiết bị của chúng khỏi sét.

Phương pháp Truyền thống Điều phối Cách điện

Như đã thảo luận, các thành phần trong hệ thống điện có thể trải qua các mức căng thẳng điện áp quá mức khác nhau, bao gồm xung chuyển mạch và xung sét. Sử dụng thiết bị bảo vệ như arrester sét có thể giới hạn biên độ tối đa của các điện áp quá mức này. Bằng cách duy trì mức cách điện cao hơn mức bảo vệ của thiết bị bảo vệ, khả năng phá vỡ cách điện được giảm thiểu. Điều này đảm bảo rằng bất kỳ điện áp quá mức nào đến cách điện đều nằm trong giới hạn an toàn được đặt bởi mức bảo vệ.

Nói chung, mức cách điện xung được thiết lập ở 15 đến 25% trên mức điện áp bảo vệ của thiết bị bảo vệ.

Phương pháp Thống kê Điều phối Cách điện

Ở các điện áp truyền tải cao hơn, chiều dài chuỗi cách điện và khoảng cách trong không khí không tăng tuyến tính theo điện áp nhưng khoảng V1.6. Số đĩa cách điện cần thiết trong chuỗi treo cho các điện áp quá mức khác nhau được hiển thị dưới đây. Có thể thấy rằng sự tăng số đĩa chỉ nhẹ cho hệ thống 220 KV, khi hệ số điện áp quá mức tăng từ 2 đến 3,5, nhưng có sự tăng nhanh chóng cho hệ thống 750 kV. Do đó, trong khi có thể kinh tế để bảo vệ các đường dây điện áp thấp lên đến hệ số điện áp quá mức 3,5 (ví dụ), thì chắc chắn không kinh tế để có hệ số điện áp quá mức hơn 2 đến 2,5 trên các đường dây điện áp cao. Trong các hệ thống điện áp cao, điện áp quá mức do chuyển mạch là chủ yếu. Tuy nhiên, những điều này có thể được kiểm soát bằng cách thiết kế chính xác các thiết bị chuyển mạch.

Hiệu quả Kinh tế

Điều phối cách điện phải cân nhắc yêu cầu kỹ thuật với khả năng kinh tế, đặc biệt là ở các mức điện áp cao hơn.