Координиране на изолацията в електроенергийната система

Координация на изолацията в електроенергийната система беше въведена, за да се организират нивата на електрическата изолация на различните компоненти в електроенергийната система, включително мрежата за пренос, по такъв начин, че при съществуващо повредяване на изолатора, ако то се случи, това да се ограничи до мястото, където ще причини най-малка вреда на системата, лесна за ремонт и замяна, и да предизвика най-малки разстройства в доставката на енергия. Когато в електроенергийната система се появят прекомерни напрежения, вероятността за повредяване на изолацията е висока в най-слабата точка на изолацията, най-близка до източника на прекомерното напрежение. В електроенергийната система и мрежата за пренос, изолацията е предоставена на всички устройства и компоненти.

Изолаторите в някои точки са лесно заменими и поправими, в сравнение с други. Изолацията в някои точки не е толкова лесно заменима и поправима, и замяната и поправката може да бъде много скъпа и да изисква дълго прекъсване на енергията. Освен това, повредяването на изолатора в тези точки може да доведе до голяма част от електрическата мрежа да бъде извън функция. Затова е желателно, при повредяване на изолатора, само лесно заменимите и поправими изолатори да повредят. Общата цел на координация на изолацията е да намали до икономически и оперативно приемливо ниво цената и разстройствата, причинени от повредяване на изолацията. В метода на координация на изолацията, изолацията на различните части на системата трябва да бъде така класифицирана, че пробивът, ако се случи, да се случи в преднамерени точки.
За правилно разбиране на координацията на изолацията първо трябва да разберем някои основни термини на електроенергийната система. Да обсъдим.

Номинално напрежение на системата

Номиналното напрежение на системата е фазово напрежение между фази на системата, за която системата е нормално проектирана. Например, системи с 11 кВ, 33 кВ, 132 кВ, 220 кВ, 400 кВ.

Максимално напрежение на системата

Максималното напрежение на системата е максималното позволено напрежение на рабочата честота, което може да се появи, може би за дълго време, при празна или слабо нагружена система. То се измерва в фазово напрежение между фази.
Списък с различни номинални напрежения на системата и техните съответстващи максимални напрежения на системата е даден по-долу за справка,

NB – От таблицата по-горе се установява, че общо взето, максималното напрежение на системата е 110 % от съответното номинално напрежение на системата до напрежение 220 кВ, а за 400 кВ и по-високо, то е 105 %.

Коефициент на заземяване

Това е отношението между най-високото средноквадратично напрежение на фаза към земята при работна честота на неповредената фаза при заземяване и средноквадратичното напрежение на фаза към фаза при работна честота, което би се получило на избраната позиция без повреда.
Това отношение характеризира, вобщи термини, условията на заземяване на системата, както се вижда от избраната позиция на повредата.

Ефективно заземена система

Системата се счита за ефективно заземена, ако коефициентът на заземяване не надвишава 80 %, и неефективно заземена, ако надвишава. Коефициентът на заземяване е 100 % за изолирана нейтрална система, докато за напълно заземена система той е 57.7 % (1/√3 = 0.577).

Ниво на изолация

Всяко електрическо устройство трябва да преживее различни аномални преходни прекомерни напрежения в различни моменти през целия си сървисен живот. Устройството може да трябва да издържи импулси от мълния, комутационни импулси и/или краткосрочни прекомерни напрежения на рабочата честота. В зависимост от максималното ниво на импулсните напрежения и краткосрочните прекомерни напрежения на рабочата честота, които един компонент на електроенергийната система може да издържи, се определя нивото на изолация на високонапрегнатата електроенергийна система.
При определянето на нивото на изолация на системата с номинално напрежение под 300 кВ, се вземат предвид импулсното напрежение на мълнията и краткосрочното напрежение на рабочата честота. За оборудване с номинално напрежение 300 кВ или повече, се вземат предвид комутационното импулсно напрежение и краткосрочното напрежение на рабочата честота.

Импулсно напрежение на мълнията

Системните смущения, причинени от естествени мълнии, могат да бъдат представени от три различни основни форми на вълна. Ако импулсно напрежение на мълнията се движи на някакво разстояние по преносната линия, преди да стигне до изолатор, формата на вълната му приближава до пълна вълна, и тази вълна се нарича 1.2/50 вълна. Ако по време на движение, вълната на смущението от мълнията предизвика пробив през изолатор, формата на вълната става пресечена. Ако ударът от мълнията удари директно изолатора, импулсното напрежение на мълнията може да се увеличи рязко, докато не бъде облекчено от пробив, предизвиквайки внезапен, много стръмен спад на напрежението. Тези три вълни са различни по продължителност и форма.

Комутационен импулс

По време на комутационни операции в системата може да се появи униполярно напрежение. Формата на вълната може да бъде периодично затихваща или осцилираща. Формата на комутационния импулс има стръмен фронт и дълга затихваща осцилираща опашка.

Краткосрочно напрежение на рабочата честота

Краткосрочното напрежение на рабочата честота е предписаното средноквадратично значение на синусоидалното напрежение на рабочата честота, което електрическото устройство трябва да издържи за специфичен период от време, обикновено 60 секунди.

Ниво на защита на защитното устройство

Защитн