電力システムにおける絶縁調整
電力システムにおける絶縁調整は、送電網を含む電力システムの異なる部品の絶縁レベルを適切に配置することにより導入されました。このようにすることで、絶縁体が故障した場合でも、その影響が最小限に抑えられ、修復と交換が容易で、電力供給への影響も最小限に抑えられます。
電力システムにおいて過電圧が発生した場合、その絶縁システムが故障する可能性があります。過電圧源に最も近い最も弱い絶縁点での絶縁の故障確率が高いです。電力システムおよび送電網では、すべての機器と部品に絶縁が施されています。
一部のポイントでは、他のポイントと比較して絶縁体の交換や修理が容易です。また、他のポイントでは絶縁体の交換や修理が難しく、高価で長時間の電力停止が必要な場合もあります。さらに、これらのポイントでの絶縁体の故障は、より広範囲の電気ネットワークが停止する可能性があります。したがって、絶縁体の故障時には、交換や修理が容易な絶縁体だけが故障することが望ましいです。絶縁調整の全体的な目的は、絶縁故障によるコストと障害を経済的かつ運用的に許容可能なレベルまで削減することです。絶縁調整方法では、システムの各部分の絶縁が、フラッシュオーバーが発生した場合は意図されたポイントで発生するように等級付けされなければなりません。
絶縁調整を正しく理解するためには、まず電力システムのいくつかの基本用語を理解する必要があります。以下に説明します。
定格システム電圧
定格システム電圧は、通常設計されているシステムの相間電圧です。例えば、11 kV、33 kV、132 kV、220 kV、400 kVのシステムなどです。
最大システム電圧
最大システム電圧は、電力システムが無負荷または低負荷状態で長時間発生する可能性のある最大許容電源周波数電圧です。これも相間で測定されます。
参考のために、異なる定格システム電圧とそれに対応する最大システム電圧の一覧を以下に示します。
kV単位の定格システム電圧 |
11 |
33 |
66 |
132 |
220 |
400 |
kV単位の最大システム電圧 |
12 |
36 |
72.5 |
145 |
245 |
420 |
注 – 上記の表から、一般的に最大システム電圧は220 kVまでの電圧レベルで対応する定格システム電圧の110％であり、400 kV以上では105％であることがわかります。
接地係数
これは、接地故障時に健全な相で発生する最高のrms相対地電源周波数電圧と、故障がない場合に選択した場所で得られるrms相間電源周波数電圧との比です。
この比率は、選択した故障位置から見たシステムの接地条件を一般的に特徴づけます。
効果的に接地されたシステム
接地係数が80％を超えないシステムは効果的に接地されたシステムと呼ばれ、超える場合は非効果的に接地されたシステムと呼ばれます。
孤立中性システムの接地係数は100％であり、完全接地システムの場合は57.7％（1/√3 = 0.577）です。
絶縁レベル
すべての電気機器は、その全使用期間中に異なる異常瞬時過電圧状況に直面する可能性があります。機器は雷インパルス、切り替えインパルス、および/または短時間電源周波数過電圧を耐えなければならないかもしれません。インパルス電圧の最大レベルと短時間電源周波数過電圧に基づいて、高電圧電力システムの絶縁レベルが決定されます。
300 kV未満のシステムの絶縁レベルを決定する際は、雷インパルス耐電圧と短時間電源周波数耐電圧が考慮されます。300 kV以上の設備の場合、切り替えインパルス耐電圧と短時間電源周波数耐電圧が考慮されます。
雷インパルス電圧
自然雷によるシステムの障害は、3つの異なる基本波形で表現できます。ある雷インパルス電圧が送電線を通過して絶縁体に到達する前に、その波形はフルウェーブに近づき、これを1.2/50ウェーブと呼びます。通過中に雷障害波が絶縁体を横断すると、波形はチョッピングウェーブになります。雷が直接絶縁体に当たると、雷インパルス電圧は急激に上昇し、フラッシュオーバーによって緩和されるまで、電圧が急激に低下します。これら3つの波は、持続時間と形状が大きく異なります。
切り替えインパルス
切り替え操作中にシステムに一極電圧が現れることがあります。その波形は周期的に減衰または振動するものになるかもしれません。切り替えインパルス波形は、急峻な前部と長い減衰振動尾部を持っています。
短時間電源周波数耐電圧
短時間電源周波数耐電圧は、電気機器が通常60秒間にわたって耐えなければならない正弦波電源周波数電圧の規定されたrms値です。
保護装置の保護レベル電圧
過電圧保護装置のようなサージアレスターや雷アレスターは、一定レベル以上の瞬時過電圧を耐えられるように設計されています。このレベルを超えると、装置はサージエネルギーを地面に排出し、瞬時過電圧のレベルを特定のレベルに保ちます。したがって、瞬時過電圧はそのレベルを超えることはありません。過電圧保護装置の保護レベルは、切り替えインパルスと雷インパルスが適用されたときに、過電圧保護装置の端子で超えてはならない最高のピーク電圧値です。
次に、絶縁調整方法について一つずつ説明します。
シールドワイヤまたは接地ワイヤを使用する
空中送電線の雷サージは、雷の直接打撃により引き起こされることがあります。適切な高さにシールドワイヤまたは接地ワイヤを設置することで保護することができます。導電性のシールドワイヤが適切に送電塔本体に接続され、塔が適切に接地されている場合、接地ワイヤの保護角度内にあるすべての導体からの直接の雷打撃を避けることができます。空中接地ワイヤまたはグランドワイヤまたはシールドワイヤは、さまざまな電気機器を雷打撃から保護するために変電所にも使用されます。
従来の絶縁調整方法
上記で述べたように、電力システムの構成要素は、異なるレベルの瞬時電圧ストレス、切り替えインパルス電圧、および雷インパルス電圧にさらされる可能性があります。保護装置としての雷アレスター
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