Tecnologia d'alta tensió en electricitat, tipus d'aïllament de plantes i coordinació d'aïllaments

Tècnica d'alta tensió

L'enginyeria d'alta tensió és una de les disciplines principals en diverses especialitats elèctriques, elèctriques i electrofísiques.

S'utilitza àmpliament en molts sectors de l'economia nacional. Pel que fa als sistemes elèctrics d'alta tensió, aquesta disciplina estudia l'aïllament elèctric i els processos que es produeixen en l'aïllament quan s'exposa a tensions nominals (de funcionament) i sobretensions.

Les instal·lacions d'alta tensió, a partir de les característiques dels processos d'aïllament elèctric, inclouen les instal·lacions amb una tensió nominal superior a 1000 V.

El curs de tècnica d'alta tensió normalment es divideix en dues parts. La primera part tracta temes relacionats amb el disseny, la tecnologia, les proves i el funcionament. aïllament d'instal·lacions elèctriques… La segona part examina l'aparició de sobretensions a les xarxes elèctriques i els mètodes per a la seva limitació.

Les dues parts de la tecnologia d'alta tensió estan estretament relacionades entre si, i la solució global dels problemes d'una o altra part s'ha de dur a terme en una relació mútua.

La gamma de problemes abordats per la tecnologia d'alta tensió inclou:

• camp elèctric a alta tensió;

• descàrrega elèctrica i navegació en dielèctrics;

• aïllament elèctric i estructures aïllants;

• mètodes de protecció contra sobretensions i sobretensions;

• qüestions relacionades amb l'equipament dels laboratoris d'alta tensió, mesures d'alta tensió, mètodes de prova preventiva d'estructures d'aïllament i aïllament, corrents de terra i dispositius de connexió a terra.

Cadascuna d'aquestes preguntes té les seves pròpies característiques i la seva importància independent. No obstant això, tots ells estan dirigits a resoldre el principal problema de la tecnologia d'alta tensió: creació i subministrament d'aïllament elèctric que funcioni de manera fiable d'instal·lacions d'alta tensió (creació d'estructures d'aïllament amb nivells d'aïllament racionals tècnicament i econòmicament).

Per exemple, les fuites de gas tenen una gran importància independent, però en les tecnologies d'alta tensió es consideren en termes de propietats d'aïllament, ja que els gasos, especialment l'aire, estan presents a totes les estructures d'aïllament.

Aquesta disciplina científica va sorgir simultàniament a l'aparició de les primeres instal·lacions d'alta tensió, quan l'aïllament elèctric va començar a determinar la fiabilitat del seu funcionament.

A mesura que creixes tensió nominal de les instal·lacions Els requisits d'aïllament augmenten.Aquests requisits estan determinats en gran mesura per aquells transitoris que es produeixen en diverses parts de les instal·lacions elèctriques durant la commutació de circuits, fallades a terra, etc. (onades internes) i descàrregues de llamps (onades atmosfèriques).

En relació amb la resolució dels problemes de la tecnologia d'alta tensió, es necessitaven laboratoris especials d'alta tensió per obtenir altes tensions de diversos tipus i formes, així com dispositius de mesura d'alta tensió.

Per tant, l'enginyeria d'alta tensió considera l'equip principal dels moderns laboratoris d'alta tensió i les mesures d'alta tensió.

A més, el flux de corrents a terra (freqüència industrial i pols) es considera des del punt de vista de la disposició de les preses a terra de treball i de protecció, necessaris per garantir els modes de funcionament de les instal·lacions d'alta tensió i la seguretat del seu manteniment. .

L'enginyeria d'alta tensió és l'única disciplina acadèmica que examina de manera exhaustiva el rendiment de les estructures d'aïllament en sistemes elèctrics, per això és una de les disciplines bàsiques de totes les especialitats d'enginyeria elèctrica i enginyeria elèctrica.

Tipus d'aïllament per a instal·lacions elèctriques d'alta tensió

Modern sistemes de potència, format per una sèrie de centrals elèctriques (NPP, HPP, GRES, TPP), subestacions, línies elèctriques aèries i cables, contenen tres tipus principals d'aïllament d'alta tensió: aïllament d'estació, subestació i línia.

A l'aïllament de gas inclouen l'aïllament d'equips elèctrics destinats a la instal·lació interior, és a dir, l'aïllament de màquines rotatives (generadors, motors i compensadors), aparells elèctrics (interruptors, limitadors, reactors, etc.). transformadors de potència i autotransformadors, així com estructures d'aïllament elèctric per a instal·lació interior (endolls i aïllants de suport, etc.).

Per aïllament de subestació inclouen l'aïllament dels equips elèctrics destinats a la instal·lació externa (a la part oberta de la subestació), és a dir, l'aïllament de transformadors de potència i autotransformadors, dispositius elèctrics externs, així com estructures d'aïllament elèctric per a instal·lacions exteriors.

Per aïllar la línia Inclou l'aïllament de la línia aèria i l'aïllament de la línia de cable.

L'aïllament elèctric de les instal·lacions d'alta tensió es divideix en exteriors i interns. A l'aïllament exterior incloure dispositius i estructures aïllants elèctrics a l'aire, i a l'aïllament interior — Dispositius i estructures en un medi líquid o semilíquid.

L'aïllament d'alta tensió determina la fiabilitat del funcionament dels sistemes elèctrics i, per tant, està subjecte als requisits de resistència elèctrica quan s'exposa a altes tensions i sobretensions, resistència mecànica, resistència a influències ambientals, etc.

L'aïllament ha de suportar la tensió de funcionament durant molt de temps, així com l'impacte diferents tipus de sobretensions.

L'aïllament exterior destinat a la instal·lació exterior ha de funcionar de manera fiable amb pluja, neu, gel, contaminants diversos, etc. L'aïllament interior, en comparació amb l'aïllament exterior, sol tenir millors condicions de treball.A les zones muntanyoses, l'aïllament extern ha de funcionar de manera fiable a pressió d'aire reduïda.

Molts tipus d'estructures d'aïllament elèctric han de tenir una resistència mecànica augmentada. Per exemple, suport i aïllants de mànigues, mànigues, etc. ha de suportar repetidament l'impacte de grans forces electrodinàmiques durant curtcircuits, aïllants de línia (garlandes) i estructures d'aïllament elèctric d'alt suport: càrrega del vent, ja que el vent pot crear alta pressió.

La limitació de les sobretensions perilloses per a l'aïllament en diferents modes de funcionament es realitza mitjançant l'ajuda dispositius especials de protecció.

Els principals dispositius de protecció són els pararrayos, els parallamps, les capacitats de protecció, la supressió d'arcs i les bobines reactives, els parallamps (corda i vareta), els interruptors automàtics d'alta velocitat. amb dispositius de tancament automàtic (AR).

Les mesures operatives raonables ajuden a garantir un funcionament fiable de l'aïllament quan s'utilitzen limitadors i altres dispositius de protecció, com ara la coordinació de l'aïllament, l'organització de proves periòdiques d'aïllament preventiu (per tal d'identificar i eliminar l'aïllament debilitat), la connexió a terra dels neutres dels transformadors, etc. .

Coordinació d'aïllament

Un dels principals problemes que es plantegen en el disseny d'aïllaments en tecnologies d'alta tensió és la definició de l'anomenat "Nivell d'aïllament", és a dir, la tensió que pot suportar sense danyar-se.

L'aïllament de les instal·lacions elèctriques s'ha d'efectuar amb un límit de força elèctrica tal que no hi hagi solapament (destrucció) a cap possible sobretensió.Tanmateix, aquest aïllament és massa feixuc i car.

Per tant, a l'hora d'escollir l'aïllament, s'aconsella no anar per la línia de crear un límit a la seva força elèctrica, sinó per la línia d'aplicar mesures de protecció que, d'una banda, eviten l'aparició d'ones de sobretensió perilloses per a l'aïllament, i d'altra banda, protegeix l'aïllament de les ones de sobretensió...

Per tant, l'aïllament es selecciona a un cert nivell, és a dir. valor especificat per a la tensió de descàrrega i ruptura, tenint en compte les mesures de protecció.

Nivell d'aïllament i les mesures de protecció s'han de seleccionar de manera que l'aïllament no s'enfonsi sota la influència de diverses formes de sobretensió que es produeixen en una instal·lació determinada i, al mateix temps, tingui una mida i un cost mínims.

S'anomena conciliació del nivell d'aïllament i mesures de protecció adoptats amb les sobretensions que afecten l'aïllament. coordinació d'aïllament.

Els nivells d'aïllament d'instal·lacions amb una tensió de 220 kV inclosos estan determinats principalment pels valors de sobretensions atmosfèriques, és a dir. són significativament superiors als valors de les sobretensions internes i la coordinació de l'aïllament en elles es basa en les característiques de l'impuls.

Els nivells d'aïllament de les instal·lacions de 330 kV i superiors estan determinats principalment per sobretensions internes, i la coordinació de l'aïllament en aquestes es basa en la consideració de les possibles magnituds d'aquestes sobretensions.

La coordinació de l'aïllament depèn molt del punt neutre de la instal·lació. Les instal·lacions amb un neutre aïllat requereixen un nivell d'aïllament més elevat que les instal·lacions amb un neutre dur a terra.