Аспекти при координация на изолацията. Координация на изолацията на основните компоненти на еес

РЕФЕРАТ

РАЗРАБОТИЛ: РЪКОВОДИТЕЛ:

/Михаил Вълканов/ /доц.Колев/

фак.№ : 032304027

СЪДЪРЖАНИЕ

І. ВЪВЕДЕНИЯ И ПОНЯТИЯ, СВЪРЗАНИ

С КООРДИНАЦИЯ НА ИЗОЛАЦИЯТА......................................... 3
ІІ. ВОЛТ-СЕКУНДНА ХАРАКТЕРИСТИКА

И ИЗПИТВАТЕЛНИ НАПРЕЖЕНИЯ.

СХЕМИ НА ИЗПИТВАНЕ.................................................................. 5
ІІІ. ВЕРОЯТНОСТЕН АНАЛИЗ НА

ПОЯВЯВАНЕТО НА РАЗРЯДНИ НАПРЕЖЕНИЯ...................... 12

КОЕФИЦИЕНТИ В ЕЕС..................................................................... 17

КООРДИНАЦИЯ НА ИЗОЛАЦИЯТА.............................................. 21

НА ОСНОВНИТЕ КОМПОНЕНТИ НА ЕЕС.................................. 24

ИЗПОЛЗВАНА ЛИТЕРАТУРА......................................................... 32

І. ВЪВЕДЕНИЯ И ПОНЯТИЯ, СВЪРЗАНИ С КООРДИНАЦИЯ НА ИЗОЛАЦИЯТА

Наличието на разрушение или остатъчни продукти при нарушаване на електрическата якост е критерий за разделянето на изолациите на две групи:

Електрическа якост се нарича способността на изолацията да издържа приложеното й напрежение. Електрическата якост на изолационните материали се изразява с максималната стойност на интензитета на електрическото поле, при който настъпва разряд или пробив, а на изолационните конструкции - с минималното пробивно или разрядно напрежение.

Електрическата якост се дели на:

- краткотрайна – издържа кратко трайно действащи напрежения, които са от атмосферен и комутационен произход.

- дълготрайна – способността на изолацията да издържа работното напрежение за целия експлоатационен срок при действието на нормалните експлоатационни условия.

На основата на сравнението на електрическата якост на изолацията със зависимостите на въздействащите напрежения, като се отчита разпределението им в изолационните конструкции и влиянието на външните фактори, се дават методите за определяне на геометричните и конструктивни параметри на изолациите, което се свързва с понятието координация на изолацията.

Когато се говори за диелектрична якост на съоръжение се разбира неговото номинално или стандартно изолационно ниво.

При това разделение на издържаното напрежение е ясно, че за самовъзстановяващата се изолация са определени статистическите издържани напрежения, а за несамовъзстановяващата се – общоприетите предполагаеми издържани напрежения.

В зависимост от това дали изолацията е подложена на непосредственото въздействие на околния атмосферен въздух, тя се дели на вътрешна и външна изолация.

Вътрешната изолация обхваща вътрешни твърди, течни или газообразни части от изолацията на съоръжението, които са защитени от влиянието на атмосферни и други външни въздействия.

Външната изолация е разстоянията в атмосферния въздух и по повърхностите на твърда изолация на съоръженията, които са в контакт с атмосферния въздух и са подложени на електрически натоварвания и на влиянието на други външни въздействия, като замърсяване, влажност, вредители и други.

Конфигурацията на изолацията, която включва всички елементи – изолационни и проводящи, влияещи върху диелектричното й поведение, се дели на:

 трифазна – имаща три фазови извода, един извод неутрала и извод земя;

 фаза-земя – трифазна конфигурация, където два от фазните извода се игнорират, освен в изключителни случаи и изводът на неутралата е заземен;

 междуфазна – трифазна конфигурация на изолацията, при която единият фазов извод се пренебрегва. В някои случаи могат да се пренебрегнат и изводът на неутралата и земя;

 надлъжна – имаща два фазови извода и един извод земя. Фазовите изводи принадлежат на една и съща фаза на трифазната система, временно разделени на две независимо захранени части (комутационни апарати в изключено състояние). Четирите извода, принадлежащи на другите две фази не се разглеждат или са заземени. В някои случаи един от двата фазови извода се счита за заземен.
ІІ. ВОЛТ-СЕКУНДНА ХАРАКТЕРИСТИКА И ИЗПИТВАТЕЛНИ НАПРЕЖЕНИЯ. СХЕМИ НА ИЗПИТВАНЕ

Базата, върху която се избира изолацията, така че, да се намали до приемливо икономическо и експлоатационно ниво вероятността въздействащите пренапрежения върху съоръжението да причинят повреда на изолацията му или да повлияят на непрекъснатостта на работата, се нарича характеристичен критерий. Той обикновено се изразява като приемлива степен на повреда на конфигурацията на изолацията и е тясно свързан с волт-секундната характеристика за всяко отделно съоръжение, като се постига съгласуваност на изолациите в рамките на съоръжението или между отделни съоръжения.

Сериозна стъпка към по-значително обобщение на характеристиките на изолацията е получаването на волт-секундната характеристика на изолационната конструкция, която за практически цели е представена с долната обвиваща крива на корелационното поле (U, t.).

При импулсно кратковременно въздействие на напрежение на газова междина, се наблюдава значително статистическо разсейване на времето за “запалване” на разряда при еднаква форма и амплитуда на въздействащото напрежение. Също така се наблюдава и повишаване на средните стойности на разрядното напрежение при по-кратковременни въздействия, съизмерими с времето на закъснение на разряда. Двете събития са следствие на инертността на процеса на формиране на канала на разряда и изразената статистическа природа на явлението. От тук идва и термина “статистическо време на закъснение на разряда”.

Статистическото време за закъснение на разряда се получава като сума от статистическото време на очакване на първия ефективен електрон t_e, времето на формиране на разряда t_p и времето t₀ за достигане на напрежението U₀,при което интензитетът на електрическото поле става равен на критическия интензитет.

Статистическото предразрядно забавяне t_e има значителни разсейвания, защото свободни електрони могат да се получат чрез -емисии,фотоемисии или фотойонизация. Не всеки електрон е ефективен – някои електрони не дават -ударна йонизация, а образуват отрицателни йони или рекомбинират. t_e зависи от материала на катода и състоянието на повърхността му.

Времето за развитие на разряда t_p се състои от:

- време за образуване на началната лавина t_л – това е времето от първата -ударна йонизация до момента, в който началната лавина е нарастнала достатъчно, за да образува стример;

- време за стримера t_ст – това е времето от образуване на стримера до развитието му до насрещния електрод;

- време за развитие на главния канал t_гк.

Или: t_p = t_л + t_ст + t_гк

Времето на разряда в газ е много кратко и при бавно изменящо се напрежение – напр. 50 Hz якостта на изолацията се характеризира само със стойността на разрядното напрежение. Ако на изолацията се приложи много бързо променящо се напрежение – напр. импулсно, времето за нарастване на напрежението е съизмеримо със закъснението на разряда. Стойността на разрядното напрежение ще зависи от скоростта на повишаване на напрежението, т.е. от формата на импулсната вълна. За импулсни напрежения електрическата якост на изолацията се характеризира с т.нар. волт-секундна характеристика. Тя изразява зависимостта на разрядното напрежение от времето до разряда за стандартна импулсна вълна.

Защитният резистор ограничава рязкото изменеие (“срязване”) на напрежението на извода на трансформатора и намалява колебанията на напрежението при пробив или разряд в изпитвания обект. Той ограничава и тока в ИМ при разряд, с което намалява износването на повърхностите им.

R_защ = 0,5  1 /V от номиналното високо напрежение. Искровата междина са две медни сфери, от които долната (заземена) е подвижна. Чрез дистанционно управление може да се регулира разстоянието между сферите. Те служат за измерване на високото напрежение, както и за защита на изпитвания обект от неволно недопустимо повишаване на напрежението.

Основното съоръжение е изпитвателния трансформатор Т. Мощността му зависи от изпитвания обект. До момента на пробив през обекта протича ток, определен от активната и капацитивната проводимост. Номиналният ток на високата страна е 1 А, ако не са предвидени специални изисквания.

Обикновено трансформаторите са с малка мощност, но при изпитване на силови кондензатори или дълги кабелни линии, поради голямата капацитивна проводимост на обекта, токът преди пробива е значителен и е необходим трансформатор с голяма мощност. За да се намали този ток, се включва паралелно на изпитвания обект индуктивност (дросел). Това се прави при не много високи напрежения. При високи напрежения дроселът се поставя на ниската страна на трансформатора. При изпитване на обекти с мокра и замърсена изолация, поради голямата активна проводимост, която не може да бъде компенсирана, се изискват изпитвателни трансформатори с голяма мощност.

б) стандартна комутационна вълна: импулсно напрежение с продължителност на фронта 250 s и продължителност на вълната 2500 s.

Комутационните пренапрежения, срещащи се в експлоатацията са различни по форма, трайност и амплитуда. Изпитване на изолацията на въздействието на такива пренапрежения се извършва за съоръжения с номинално напрежение U_m над 220 кV, а по изключение и за по-ниски номинални напрежения. От IEC се препоръчват следните изпитвателни комутационни импулси:

ба) апериодичен комутационен импулс (дълга импулсна вълна).

Т₁ – време на нарастване – определя се като интервал от време между моментите, когато напрежението е 0 (т.О₁) и когато достигне максималната си стойност;

Т₂ - дължината на импулса - това е интервалът от време между началото (О₁) и момента, когато напрежението се е намалило до половината от максималната стойност.

Стандартният комутационен импулс се означава 250/2500.

Получаването на апериодични импулси се извършва с обикновените генератори за импулсни напрежения (ГИН), като за целта се увеличават стойностите на R_ф и R_p до получаване на необходимите стойности за Т₁ и Т₂.



Това е принципна схема на едностепенен ГИН. Изправителната уредба, състояща се от повишаващия трансформатор Т и изправителя И, през защитния резистор R_защ, зарежда кондензатора С_г до напрежение U_зар. Кондензаторът С_г е свързан през запалителната искрова междина (ЗИМ) и фронтовия резистор R_ф с фронтовия капацитет С_ф. Паралелно на него са свързани разрядният резистор R_p и изпитваният обект Об. Действието на ГИН се състои от следните етапи:

- зареждане на ГИН;

- получаване на импулсната вълна.

През време на зарядния процес елементите R_ф, С_ф, R_р и Об са без напрежение, защото са отделени от захранващия източник чрез ЗИМ.

Получаването на колебателни затихващи комутационни импулси може да става от ГИН, като за целта на мястото на резисторите му се поставят подходящо свързани индуктивности или като към уредбата за получаване на напрежения с промишлена честота се включат подходящи колебателни контури.

Фронт на вълната се нарича времето за достигане на максималната стойност U_m. За точно и недвусмислено определяне на дължината на фронта стандартът определя _ф като време, надвишаващо 1,67 пъти времето Т между моментите, когато напрежението има 30% и 90% от U_m. Дължината на импулсната вълна _в се определя като интервала от време от условното начало на вълната (т.О₁) до момента, когато напрежението след преминаване на максималната стойност се е намалило до 0,5 U_m.

Тази вълна се означава 1,2/50.

Освен изпитвания с пълна вълна, се извършват и изпитвания със срязана импулсна вълна. Стандартната срязана вълна се определя като нормална стандартна вълна, срязана при време до разряда, не по-рано от 2 s и не по-късно от 3 s.

Времето до разряда _с се определя от условното начало на вълната (т.О₁) и от момента на срязване – рязкото изменение на формата на импулса при бързото му намаляване ( т.С). Трайността на срязването се определя като време, надвишаващо 1,67 пъти времето Т между моментите, когато напрежението при срязване е 70% и 10% от стойността на U_c в моментите на срязването (т.D и т.Е).

Получаването на високи импулсни напрежения става с показания по-напред ГИН.

Едностепенни ГИН се използват за сравнително ниски импулсни напрежения – 100  200 кV. За получаване на по-високи напрежения се използват многостепенни генератори за импулсни напрежения.



По време на режима на зареждане всички кондензатори С_г се зареждат постепенно до достигане на U_зар. След зареждането им точките О, b, e, g и k имат потенциал 0, а точките a, d, f и h получават спрямо земя U_зар. Между точките a-b, d-e, f-g и h-k напрежението е също U_зар. След като се предизвика разряд в ЗИМ, т.a се свързва практически накъсо с т.b, защото R_ф е с малка стойност. Резисторът R_p>>R_ф и следователно разреждането на кондензатора С_г през веригата О-a-b-О ще продължи дълго. В първия момент след разряда в ЗИМ₁, потенциалът на т.b внезапно се покачва до U_зар. В този момент т.d ще получи спрямо земя 2 U_зар, защото вторият кондензатор С_г е зареден до U_зар. Така между електродите на ЗИМ₂ ще се получи 2 U_зар, защото т.e е изостанала на потенциала на земята (нула). Веднага ще последва разряд в ЗИМ₂, след което т.e ще получи спрямо земя 2 U_зар, а т.f – 3 U_зар и т.н. Получава се напрежение n.U_зар, в зависимост от степените на ГИН.

С_г = С_г/n ; С_ф = С_ф/n ; R_ф = n.R_ф ; R_p = R_p.R_p/(R_p + R_p)

Изпитваният обект се характеризира със своите съпротивление на изолацията R_об и капацитет С_об. R_об = 10⁶  10¹⁰  до момента на пробив в него и практически не влияе на формата на вълната. Ако изпитваният обект има голям капацитет, той удължава _ф  2,73 R_ф(С_ф + С_об). За да се намали _ф се намаля R_ф, но не прекомерно, защото получената импулсна вълна не добива плавен характер, а в нея се получават колебания.

г) стандартна комбинирана комутационна вълна: комбинирано импулсно напрежение, с две съставящи с еднакви максимални стойности и обратна полярност. Положителната компонента е стандартна комутационна вълна, а отрицателната е комутационна вълна, чиято продължителност на фронта и продължителност на вълната не трябва да са по-малки от тази на положителния импулс. И двата импулса трябва да достигнат максималната си стойност в един и същ момент. Максималната стойност на комбинираното напрежение е сума от максималните стойности на компонентите.
ІІІ. ВЕРОЯТНОСТЕН АНАЛИЗ НА ПОЯВЯВАНЕТО НА РАЗРЯДНИ НАПРЕЖЕНИЯ

Волт-секундната характеристика на дадената изолационна конструкция се нарича зависимостта на моментната стойност (ако разрядът е във фронта на вълната) или амплитудата (ако разрядът е в тила на вълната) на разрядното напрежение U_p от времето до разряд t_рn.