Hài hòa cách điện trong hệ thống điện

Điều phối cách điện trong hệ thống điện được giới thiệu để sắp xếp các mức cách điện điện của các thành phần khác nhau trong hệ thống điện năng bao gồm mạng truyền tải, theo cách mà, nếu xảy ra sự cố cách điện, nó sẽ bị giới hạn ở nơi mà nó gây ra thiệt hại ít nhất cho hệ thống, dễ sửa chữa và thay thế, và gây ra sự gián đoạn ít nhất đối với nguồn cung cấp điện.
Khi bất kỳ điện áp quá điện áp nào xuất hiện trong hệ thống điện năng, thì có thể có khả năng xảy ra sự cố của hệ thống cách điện. Khả năng hỏng hóc của cách điện cao tại điểm cách điện yếu nhất gần nguồn điện áp quá mức. Trong hệ thống điện và mạng lưới truyền tải, cách điện được cung cấp cho tất cả thiết bị và thành phần.

Các cách điện ở một số điểm dễ thay thế và sửa chữa hơn so với các điểm khác. Cách điện ở một số điểm không dễ thay thế và sửa chữa và việc thay thế và sửa chữa có thể rất tốn kém và yêu cầu thời gian ngắt điện dài. Hơn nữa, sự hỏng hóc của cách điện ở những điểm này có thể khiến phần lớn của mạng điện bị ngừng hoạt động. Do đó, điều mong muốn là trong trường hợp hỏng cách điện, chỉ có cách điện dễ thay thế và sửa chữa mới hỏng. Mục tiêu tổng thể của điều phối cách điện là giảm chi phí và sự gián đoạn do hỏng cách điện xuống mức kinh tế và vận hành chấp nhận được. Trong phương pháp điều phối cách điện, cách điện của các bộ phận khác nhau của hệ thống phải được phân loại sao cho nếu xảy ra phóng điện, nó phải xảy ra tại các điểm dự định.
Để hiểu đúng về điều phối cách điện chúng ta cần hiểu trước, một số thuật ngữ cơ bản của hệ thống điện năng. Hãy cùng thảo luận.

Điện áp hệ thống danh định

Điện áp hệ thống danh định là điện áp pha đến pha điện áp của hệ thống mà hệ thống được thiết kế. Ví dụ như hệ thống 11 KV, 33 KV, 132 KV, 220 KV, 400 KV.

Điện áp hệ thống tối đa

Điện áp hệ thống tối đa là điện áp tần số công suất tối đa cho phép có thể xảy ra trong thời gian dài khi hệ thống không tải hoặc tải thấp. Nó cũng được đo theo cách từ pha đến pha.
Danh sách các điện áp hệ thống danh định khác nhau và điện áp hệ thống tối đa tương ứng được đưa ra dưới đây để tham khảo,

Lưu ý – Từ bảng trên, có thể thấy rằng thông thường điện áp hệ thống tối đa là 110% của điện áp hệ thống danh định tương ứng cho đến mức điện áp 220 KV, và cho 400 KV và trên đó là 105%.

Hệ số nối đất

Đây là tỷ lệ giữa điện áp tần số công suất rms cao nhất từ pha đến đất trên một pha khỏe mạnh trong trường hợp ngắn mạch đến điện áp tần số công suất rms từ pha đến pha mà sẽ đạt được tại vị trí đã chọn mà không có lỗi.
Tỷ lệ này mô tả, nói chung, điều kiện nối đất của hệ thống từ góc độ của vị trí lỗi đã chọn.

Hệ thống nối đất hiệu quả

Một hệ thống được coi là nối đất hiệu quả nếu hệ số nối đất không vượt quá 80% và không hiệu quả nếu vượt quá.
Hệ số nối đất là 100% cho hệ thống trung tính cô lập, trong khi đó là 57.7% (1/√3 = 0.577) cho hệ thống nối đất chắc chắn.

Mức cách điện

Mỗi thiết bị điện phải trải qua các tình huống điện áp quá mức tạm thời khác nhau vào các thời điểm khác nhau trong suốt thời gian sử dụng của nó. Thiết bị có thể phải chịu đựng xung sét, xung chuyển mạch và/hoặc điện áp quá mức tần số công suất trong thời gian ngắn. Tùy thuộc vào mức xung điện áp tối đa và điện áp quá mức tần số công suất trong thời gian ngắn mà một thành phần hệ thống điện có thể chịu đựng, mức cách điện của hệ thống điện áp cao được xác định.
Khi xác định mức cách điện của hệ thống có mức định mức dưới 300 KV, điện áp chịu đựng xung sét và điện áp chịu đựng tần số công suất trong thời gian ngắn được xem xét. Đối với thiết bị có mức định mức 300 KV trở lên, điện áp chịu đựng xung chuyển mạch và điện áp chịu đựng tần số công suất trong thời gian ngắn 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 điện áp xung sét đi một khoảng cách dọc theo đường dây truyền tải trước khi đến cách điện, hình dạng sóng của nó tiếp cận với sóng toàn phần, và sóng này được gọi là sóng 1.2/50. Nếu trong quá trình di chuyển, sóng nhiễu loạn do sét gây ra phóng điện qua cách điện, hình dạng của sóng trở thành sóng cắt. Nếu một tia sét đánh trực tiếp vào cách điện, điện áp xung sét có thể tăng đột ngột cho đến khi được giải phóng bởi phóng điện, gây ra sự sụt giảm điện áp rất nhanh. Ba sóng này rất 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. Hình dạng của sóng có thể là dạng dập tắt hoặc dao động định kỳ. Xung chuyển mạch có đầu dốc và đuôi dao động dài.

Điện áp chịu đựng tần số công suất trong thời gian ngắn

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

Điện áp bảo vệ của thiết bị bảo vệ

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

Bây giờ hãy thảo luận về các phương pháp điều phối cách điện một cách chi tiết-

Sử dụng dây che chắn hoặc dây nối đất

Sóng sét trong đường dây truyền tải trên không có thể do các tia sét đánh trực tiếp gây ra. Nó có thể được bảo vệ bằng cách cung cấp một dây che chắn hoặc dây nối đất ở độ cao phù hợp từ dây dẫn trên cùng dây dẫn của đường dây truyền tải. Nếu dây che chắn dẫn điện được kết nối đúng cách với thân cột truyền tải và cột được nối đất đúng cách, thì các tia sét đánh trực tiếp có thể tránh khỏi tất cả các dây dẫn nằm dưới góc bảo vệ của dây nối đất. Dây nối đất trên không hoặc dây nối đất hoặc dây che chắn cũng được sử dụng để bảo vệ trạm điện