Elektrikte yüksek gerilim teknolojisi, tesis izolasyon çeşitleri ve izolasyon koordinasyonu

Yüksek gerilim tekniği

Yüksek gerilim mühendisliği, bir dizi elektrik, elektrik ve elektrofizik uzmanlığının ana disiplinlerinden biridir.

Ülke ekonomisinin birçok sektöründe yaygın olarak kullanılmaktadır. Yüksek voltajlı güç sistemleri ile ilgili olarak, bu disiplin, elektriksel izolasyonu ve anma (çalışma) voltajlarına ve aşırı voltajlara maruz kaldığında izolasyonda meydana gelen süreçleri inceler.

Elektrik yalıtımındaki proseslerin özelliklerine bağlı olarak yüksek gerilim tesisatları, nominal gerilimi 1000 V'un üzerinde olan tesisatları içerir.

Yüksek gerilim tekniği kursu genellikle iki bölüme ayrılır. İlk bölüm tasarım, teknoloji, test ve çalıştırma ile ilgili konuları ele almaktadır. elektrik tesisatlarının yalıtımı… İkinci bölüm, elektrik şebekelerinde aşırı gerilimlerin oluşumunu ve bunların sınırlandırılma yöntemlerini inceler.

Yüksek voltaj teknolojisinin her iki parçası da birbiriyle yakından ilişkilidir ve bir veya diğer parçanın sorunlarının genel çözümü karşılıklı bir ilişki içinde gerçekleştirilmelidir.

Yüksek voltaj teknolojisi tarafından ele alınan sorunlar şunları içerir:

• yüksek voltajda elektrik alanı;

• elektrik boşalması ve dielektriklerde gezinme;

• elektrik yalıtımı ve yalıtım yapıları;

• dalgalanma ve aşırı gerilim koruma yöntemleri;

• yüksek gerilim laboratuvarlarının donanımı, yüksek gerilim ölçümleri, yalıtım ve yalıtım yapılarının önleyici test yöntemleri, toprak akımları ve topraklama cihazları ile ilgili konular.

Bu soruların her birinin kendine has özellikleri ve bağımsız önemi vardır. Ancak, hepsi yüksek voltaj teknolojisinin ana problemini çözmeyi hedefliyor - yüksek gerilim tesisatlarının güvenilir şekilde çalışan elektrik yalıtımının oluşturulması ve sağlanması (teknik ve ekonomik olarak rasyonel yalıtım seviyelerine sahip yalıtım yapılarının oluşturulması).

Örneğin, gaz kaçakları bağımsız olarak büyük öneme sahiptir, ancak yüksek voltaj teknolojilerinde, tüm yalıtım yapılarında gazlar, özellikle hava bulunduğundan, yalıtım özellikleri açısından dikkate alınırlar.

Bu bilimsel disiplin, ilk yüksek gerilim tesisatlarının ortaya çıkmasıyla eş zamanlı olarak ortaya çıktı ve elektrik yalıtımı, operasyonlarının güvenilirliğini belirlemeye başladı.

büyüdükçe tesislerin nominal gerilimi yalıtım gereksinimleri artmaktadır.Bu gereksinimler, büyük ölçüde devre anahtarlama, toprak arızaları vb. sırasında elektrik tesisatlarının çeşitli bölümlerinde meydana gelen geçici olaylar tarafından belirlenir. (dahili dalgalanmalar) ve yıldırım deşarjları (atmosferik dalgalanmalar).

Yüksek voltaj teknolojisinin problemlerini çözmekle bağlantılı olarak, çeşitli tip ve formlarda yüksek voltajların yanı sıra yüksek voltaj ölçüm cihazlarının elde edilmesi için özel yüksek voltaj laboratuvarlarına ihtiyaç duyulmuştur.

Bu nedenle, yüksek gerilim mühendisliği, modern yüksek gerilim laboratuvarlarının ana ekipmanlarını ve yüksek gerilim ölçümlerini dikkate alır.

Ek olarak, zemindeki akımların akışı (endüstriyel frekans ve darbe), yüksek voltajlı tesislerin çalışma modlarını ve bakımlarının güvenliğini sağlamak için gerekli olan çalışma ve koruyucu topraklamaların düzenlenmesi açısından dikkate alınır. .

Yüksek gerilim mühendisliği, elektrik sistemlerindeki yalıtım yapılarının performansını kapsamlı bir şekilde inceleyen tek akademik disiplindir, bu nedenle tüm elektrik mühendisliği ve elektrik mühendisliği bölümleri için temel disiplinlerden biridir.

Yüksek gerilim elektrik tesisatları için yalıtım türleri

Modern güç Sistemleri, bir dizi enerji santrali (NPP, HES, GRES, TPP), trafo merkezleri, havai ve kablo enerji hatlarından oluşan, üç ana tip yüksek gerilim yalıtımı içerir: istasyon, trafo merkezi ve hat yalıtımı.

Gaz yalıtımına dahili kurulum amaçlı elektrikli ekipmanın yalıtımını, yani dönen makinelerin (jeneratörler, motorlar ve kompansatörler), elektrikli cihazların (anahtarlar, sınırlayıcılar, reaktörler, vb.) yalıtımını içerir. güç transformatörleri ve ototransformatörlerin yanı sıra dahili kurulum için elektrik yalıtım yapıları (soketler ve destek izolatörleri, vb.).

Trafo izolasyonu için harici kurulum (trafo merkezinin açık kısmında) için amaçlanan elektrikli ekipmanın yalıtımını, yani güç transformatörlerinin ve ototransformatörlerin, harici elektrikli cihazların ve ayrıca harici kurulum için elektriksel izolasyon yapılarının yalıtımını içerir.

Hat izolasyonu için Havai hat yalıtımı ve kablo hattı yalıtımı dahildir.

Yüksek gerilim tesisatlarının elektrik yalıtımı dış ve iç olarak ayrılmıştır. Dış yalıtıma havadaki elektrik yalıtım cihazlarını ve yapılarını içerir ve iç izolasyona — sıvı veya yarı sıvı ortamdaki cihazlar ve yapılar.

Yüksek voltaj yalıtımı, güç sistemlerinin çalışmasının güvenilirliğini belirler ve bu nedenle, yüksek voltajlara ve aşırı gerilimlere maruz kaldığında elektriksel dayanım, mekanik dayanım, çevresel etkilere karşı direnç vb.

İzolasyon, çalışma voltajına ve darbeye uzun süre dayanmalıdır. farklı aşırı gerilim türleri.

Harici kurulum için tasarlanan harici izolasyon, yağmurda, karda, buzda, çeşitli kirleticilerde vs. güvenilir bir şekilde çalışmalıdır. Dahili izolasyon, harici izolasyona kıyasla genellikle daha iyi çalışma koşullarına sahiptir.Dağlık alanlarda, dış yalıtım azaltılmış hava basıncında güvenilir bir şekilde çalışmalıdır.

Birçok elektrik yalıtım yapısı türü, artan mekanik dayanıklılığa sahip olmalıdır. Örneğin, destek ve manşon izolatörleri, manşonlar vb. rüzgar yüksek basınç oluşturabileceğinden, kısa devreler, hat izolatörleri (çelenkler) ve yüksek destekli elektrik yalıtım yapıları - rüzgar yüklemesi sırasında büyük elektrodinamik kuvvetlerin etkisine tekrar tekrar dayanmalıdır.

Farklı çalışma modlarında yalıtım için tehlikeli olan aşırı gerilimlerin sınırlandırılması, yardım kullanılarak gerçekleştirilir. özel koruyucu cihazlar.

Ana koruyucu cihazlar, parafudrlar, parafudrlar, koruyucu kapasitanslar, ark bastırma ve reaktif bobinler, paratonerler (halat ve çubuk), yüksek hızlı devre kesicilerdir. otomatik kapatma cihazlarıyla (AR).

Makul işletme önlemleri, sınırlayıcılar ve diğer koruyucu cihazlar kullanıldığında yalıtımın güvenilir şekilde çalışmasını sağlamaya yardımcı olur.Bunlar, yalıtımın koordinasyonunu, periyodik önleyici yalıtım testlerinin düzenlenmesini (zayıflamış yalıtımı belirlemek ve ortadan kaldırmak için), transformatörlerin nötrlerinin topraklanmasını vb. içerir. .

izolasyon koordinasyonu

Yüksek gerilim teknolojilerinde yalıtım tasarımında ortaya çıkan temel sorunlardan biri, sözde tanımıdır. "Yalıtım seviyesi", yani zarar görmeden dayanabileceği gerilim.

Elektrik tesisatlarının yalıtımı, herhangi bir olası aşırı gerilimde üst üste binme (tahribat) olmayacak şekilde bir elektrik gücü sınırı ile yapılmalıdır.Ancak bu yalıtım çok külfetli ve pahalıdır.

Bu nedenle, yalıtımı seçerken, elektrik gücü için bir sınır oluşturma hattı boyunca değil, bir yandan yalıtım için tehlikeli aşırı gerilim dalgalarının ortaya çıkmasını önleyen bu tür koruyucu önlemlerin uygulanması doğrultusunda hareket edilmesi tavsiye edilir. bir yandan da izolasyonu oluşan darbe dalgalarından korur...

Bu nedenle, yalıtım belirli bir seviyede yani seçilir. koruyucu önlemleri dikkate alarak deşarj ve arıza voltajı için belirtilen değer.

izolasyon seviyesi ve koruyucu önlemler, yalıtımın belirli bir kurulumda meydana gelen çeşitli aşırı gerilim biçimlerinin etkisi altında çökmeyecek ve aynı zamanda minimum boyut ve maliyete sahip olacak şekilde seçilmelidir.

Kabul edilen yalıtım seviyesinin ve koruyucu önlemlerin yalıtımı etkileyen aşırı gerilimlerle uzlaştırılmasına denir. izolasyon koordinasyonu.

220 kV dahil gerilime sahip tesisatlar için yalıtım seviyeleri, esas olarak atmosferik aşırı gerilimlerin değerleri ile belirlenir, yani. dahili aşırı gerilim değerlerinden önemli ölçüde daha yüksektir ve içlerindeki yalıtım koordinasyonu, darbe özelliklerine dayanır.

330 kV ve üzeri tesisatların yalıtım seviyeleri, esas olarak dahili aşırı gerilimler tarafından belirlenir ve bunlardaki yalıtımın koordinasyonu, bu aşırı gerilimlerin olası büyüklüklerinin dikkate alınmasına dayanır.

Yalıtım koordinasyonu büyük ölçüde tesisatın nötr noktasına bağlıdır. İzole nötrlü kurulumlar, sert topraklanmış nötrlü kurulumlardan daha yüksek seviyede yalıtım gerektirir.