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



страница2/3
Дата16.10.2018
Размер448.12 Kb.
1   2   3



При достатъчен експериментален материал около кривата Up(tрn) могат да бъдат построени криви със зададена вероятност на появяване на разрядните напрежения P(UpUp*), където Up* е приета стойност в интервала tр, ако е известна функцията на разпределението на Up и tр. Обикновено за такава се приема функцията на Гаус (нормално разпределение):

С така получената U-t характеристика се извършва координация на изолацията.

Според стандартите IEC-60 към изпитвателната вълна на напрежение се предявяват следните изисквания:

При двадесет подадени напреженови импулса вълната трябва да има следните параметри:



- отклонения в амплитудната стойност до 3%;

- дължина на фронта ф = 1,2 s  30%;

- дължина на вълната в = 50 s  20%.

Волт-секундната характеристика се отнася за самовъзстановяваща се и нестарееща изолация. Стареещата изолация се представя с обобщена волт-временна характеристика или т.нар. крива на живота, която има много по-широк интервал на изменение tрn.

Няма точен метод, който да определи вероятността на разрушителен разряд в отделна част от несамовъзстановяваща се изолация. Затова се приема, че вероятността се променя от 0% до 100% от стойността, определена от издържаното напрежение.

За самовъзстановяваща се изолация, способността за издържане на диелектрически натоварвания, причинени от прилагането на импулс с дадена форма, може да бъде описано по статистически път. За дадена изолация и за импулси с дадена форма и различна стойност на максимума U, вероятността за разряд P може да бъде свързана с всяка възможна стойност U, но по този начин се установява функцията P = P(U). Обикновено функцията P е монотонно нарастваща със стойност на U. Резултантната крива може да бъде определена чрез три параметъра:

а) U50 – отговарящо на напрежението, при което изолацията има 50% вероятност за разряд или да издържи;

б) Z – стандартно отклонение, което представлява разсейването на разрядното напрежение. Определя се като разликата между напреженията отговарящи на вероятност 50% и 16%.

Z = U50 – U16 ;

в) U0максималната стойност, под която разрядът е невъзможен. Определянето на тази стойност е невъзможно за практически тествания.

Обикновено функцията P(U) е дадена чрез математическа функция (кумулативно вероятностно разпределение), което е изцяло описано от параметрите U50, Z и U0. При традиционното използване на Гаусовото разпределение, стойността U50 е слаба и стандартното отклонение се получава директно от Z = U50 – U16. Пресечната точка обикновено не се взема предвид, с цел опростяване.

За прилагане на статистическия метод за координация на изолацията при напрежение с бавен фронт, използването на преобразуваното кумулативно разпределение на Вейбул има предимства пред Гаусовото разпределение.


Тази формула представлява кумулативната функция на Вейбул с параметри избрани математически от Гаусовата кумулативна функция при 50% и 16% вероятност за разряд и разпределението U50 – N.Z, където:

- параметър на формата на нарастващата функция на Вейбул;

x – възникналия брой стандартни отклонения, свързани с U, x = (U – U50)/Z;

N – възникналия брой стандартни отклонения, свързани с U0, за който P(U)= 0.

Ако едно стандартно отклонение на вероятностното разпределение на Гаус се замени в разпределението на Вейбул по формулата и P(U)=0,16

за х= -1 и N=4 е избрано, тогава точната стойност на във формулата трябва да бъде 4,83. Закръгляваме тази стойност на 5, защото това не води до значителни грешки и се получава преобразуваното разпределение на Вейбул:


За статистически пресмятания на очакваното действие на полето, трябва да бъдат използвани подробни данни, получени от полето или от лабораторни тестове. Ел.поле е изходна точка при определяне на размерите на изследваните изолационни устройства – по-точно напрегнатостта и нейното пространствено разпределение. В повечето случаи интерес представлява само електростатическото квазистационарно поле, независещо от движението на носителите на заряди. Неговото разпределение се определя само от конфигурацията на електродите.

При липса на данни за статистически пресмятания са препоръчителни следните стойности за стандартното отклонение, получени от голям брой тестове:

- за мълниеви импулс Z = 0,03.U50 [kV];

- за комутационен импулс Z = 0,06.U50 [kV].

Влиянието на атмосферните условия е включено в стойностите на получените отклонения.



Параметърът U10, получен от U10 = U50 – 1,3.Z, отговаря на 90% издържана вероятност и се използва за да опише издържаното вероятностно разпределение, заедно с отклонението.

U10 е 10% разрядно напрежение на самовъзстановяваща се изолация. Тази стойност е статистическото издържано напрежение.

Крива на ефекта на изолационната конструкция наричаме зависимостта на вероятността за разряд от амплитудата на вълната на приложеното напрежение Um, т.е. P(Um). Интерпретацията на експеримента с нея се извършва в случаите, когато при подадено импулсно напрежение върху изолацията, може да възникне разряд или да не възникне. Ако от n подадени с еднаква амплитуда и форма импулси възниква разряд само при m от тях, то P(Um) = m/n. С изменение на Um тази вероятност се изменя от 0 до 1.

Експерименталните точки обикновено се апроксимират с функцията на едно от познатите разпределения, а най-често с функцията на Гаус. В случая:


, където:

- мярката за наклона на кривата;

U50% - 50%-ното разрядно напрежение, което е една от най-важните характеристики на електрическата якост на изолационната конструкция – това е напрежението, при което m = n/2;

U50% може да се получи по два начина:



І-ви начин: като се експериментират две точки от кривата на ефекта в областите P1(Um1) = 0,1  0,2 и P2(Um2) = 0,8  0,9. Тогава:


ІІ-ри начин: като се експериментира непосредствено U50% чрез итеративно приближение на P(Umi) до стойност 0,5. На тази основа е построен методът “нагоре-надолу”, който е залегнал в стандартите, като нормативно изискване.

Отношението на разрядното напрежение при вълна с дадена амплитуда Upk към разрядното напрежение при постоянно или бавно променящо се напрежение (напр.с честота 50 Hz) Up се нарича коефициент на импулса ku = Upk/Up. С него електрическата якост на изолацията при пренапрежения се привежда към електрическата якост при напрежение с промишлена честота.
ІV. ВИДОВЕ ПРЕНАПРЕЖЕНИЯ И КОЕФИЦИЕНТИ В ЕЕС

Ако на няколко съоръжения едновременно действа импулсна вълна, в съоръжението ще настъпи разряд или пробив, чиято волт-секундна характеристика лежи най-ниско. На този принцип се основава координацията на изолацията в рамките на съоръженията или между отделните съоръжения.





Устройство, което ограничава максималните стойности на пренапреженията или продължителността им или и двете, се нарича устройство за ограничаване на пренапрежението. На горните графики е показано съгласуването на диелектричните якости между такива устройства и защитаваното съоръжение, чрез волт-секундните им характеристики. Тези устройства се класифицират още като предпазни устройства (предварително монтирано съпротивление) или като защитни устройства (вентилни отводи).

Пренапреженията, за които е прието, че предизвикват същия диелектричен ефект върху изолацията, като пренапрежения от даден клас при експлоатация, се наричат представителни пренапрежения Urp. Те се състоят от напрежения със стандартната за класа форма и могат да бъдат определени с една стойност или ред от стойности или с честотно разпределение на стойностите, които характеризират работните условия. Така чрез издържаното напрежение се свързват класовете на напреженията и пренапреженията със стандартните форми на изпитвателното напрежение.

Класовете според формата и продължителността на напреженията и пренапреженията биват:


а) продължителни напрежения с промишлена честота – прието с постоянна ефективна стойност, прилагано продължително на изводите от една конфигурация на изолация, т.е. на всеки от два електрода, между които може да бъде приложено напрежение, натоварващо изолацията. Такива изводи са (за всякакви изпитвания и напрежения):

- фазов извод;

- извод на неутралата;

- извод земя;
б) трайно пренапрежение – пренапрежение с промишлена честота със сравнително дълга продължителност. То може да бъде незатихващо или слабо затихващо. Неговата честота може да се различава в някои случаи от промишлената;
в) преходно пренапрежение – пренапрежение с малка продължителност, от няколко милисекунди или по-малко, колебателно или не, обикновено силно затихващо. То може да бъде последвано веднага от трайни пренапрежения. В такива случаи и двете пренапрежения се приемат за отделни събития. Преходните пренапрежения се делят на:
ва) пренапрежение с бавен фронт (полегат фронт)то е обикновено едностранно, с фронт на вълната 20 s < T1  5000 s и продължителност на тила на вълната T2  20 ms.


вб) пренапрежение с бърз фронт (стръмен фронт) – то е обикновено едностранно, с фронт на вълната 0,1s < T1  20 s и продължителност на тила на вълната T2 < 300 s.



вв) пренапрежение с много бръз фронт – то е обикновено едностранно, с фронт на вълната T1  0,1 s, цялостна времетраене T2  3 ms и е с насложени колебания с честота 30 kHz < f < 100 MHz.


вг) комбинирано пренапрежение: състои се от две компоненти на напрежението едновременно приложени между всеки от двата фазови извода на междуфазна (или надлъжна) изолация и земята. То се класифицира от компонентата с по-висока максимална стойност.
Ще бъдат представени няколко определения за напрежения, свързани с координацията на изолацията, съгласно IEC-71.

Координационно издържано напрежение Ucw – за всеки клас на напрежение стойността на издържаното напрежение за конфигурация на изолацията при реални условия на работа, което отговаря на характеристичния критерий.

Координационен коефициент kс – с този коефициент се умножава стойността на представителното напрежение Urp, за да се получи стойността на координационното издържано напрежение Ucw.

Изисквано издържано напрежение Urw – изпитвателното напрежение, което изолацията трябва да издържа при стандартно изпитване с издържано напрежение, за да е сигурно, че изолацията отговаря на характеристичния критерий, когато е подложена на даден клас от пренапрежения при реални условия на работа и за цялата продължителност на работа.

Стандартно издържано напрежение Uw – стандартната стойност на изпитвателното напрежение, приложено при стандартно изпитване с издържано напрежение. Тази стойност е и номиналната стойност, която характеризира диелектиричната якост на изолацията и доказва, че изолацията отговаря на едно или повече от изискваните издържани напрежения.

При външна изолация се прилага и атмосферен корекционен коефициент ka, с който се умножава координационното издържано напрежение, за да отчете разликата между средните атмосферни условия по време на работа и стандартните базови атмосферни условия, които са:

- температура t0 = 20C;

- налягане b0 = 101,3 kPa;

- абсолютна влажност ha0 = 11 g/m2.

При получаването на изисканото издържано напрежение, ако е необходимо се прилага и коефициент на сигурност ks към координационното издържано напрежение, след прилагането на атмосферния корекционен коефициент ka. По този начин се отчитат всички други разлики между работните условия и тези при стандартни изпитвания с издържани напрежения.
V. ПРОЦЕДУРА И МЕТОДИ ПО КООРДИНАЦИЯ НА ИЗОЛАЦИЯТА

Общата схема на процедурата при координиране на изолацията се свежда до избор на ред стандартни издържани напрежения, които характеризират изолацията на съоръжението в обсега на стандарта IEC-71 и се състои в следното:

1. Извършва се анализ на ел.системата, който обхваща натоварващите напрежения, като произход и класификация и защитните устройства с техните защитни нива на пренапрежение и изолационните характеристики на защитаваното съоръжение.

2. След анализа се определят представителните напрежения Urp, по амплитуда, форма и продължителност.

3. На базата на изолационните характеристики и покриването изискванията на характеристичния критерий се прави подбор на изолацията и се определят координационните издържани напрежения Ucw – приемат се най-ниските стойности на издържаните от изолацията напрежения. Тези напрежения могат да се определят по двата метода – или като общоприетите предполагаеми издържани напрежения при Pw = 100% или като статистически издържани напрежения с Pw = 90%.

4. Прилагат се съответните корекционни коефициенти, за да се получат изискваните издържани напрежения Urw.

5. Приемат се условия за изпитването, като се ползва ако е необходимо и коефициента за преобразуване на изпитването kt.

Стандартизирането на изпитванията и избора на съответните изпитвателни напрежения за доказване съответствието с най-високото напрежение на съоръжението Um за съответния клас, се определя от съответните комисии на IEC.

Стандартите за най-високо издържано напрежение са разделени в два класа:

КЛАС Інад 1 kV до 245 kV включително. Този клас покрива и преносните и разпределителните системи;

КЛАС ІІнад 245 kV. Този клас покрива главно преносните системи.

Издържаните напрежения за доказване, удовлетворяващи изискваните издържани напрежения – краткотрайни, с полегат фронт , със стръмен фронт, за фазната изолация, за междуфазната и надлъжна, могат да бъдат избрани със същата форма, както изискваното издържано напрежение или с друга форма, съобразена с характеристиките на изолацията.

6. Избира се стандартното издържано напрежение Uw като най-близка стойност, равна или по-голяма от:

- изискваното издържано напрежение, ако формата е същата;

- изискваното издържано напрежение, умножено със съответния преобразуващ коефициент, ако формата е различна.

7. Избор на номинално ниво на изолацията – състои се в избор на най-икономичния ред от стандартни издържани напрежения Uw на изолацията, достатъчни да докажат, че са изпълнени всички изисквани издържани напрежения.

8. Избор на стандартните нива на изолацията – това е стандартизираната връзка на стандартните издържани напрежения с най-високото напрежение за съоръжението, като са стандартизирани следните зависимости:

- за междуфазна изолация, КЛАС І

Стандартните издържани напрежения, краткотрайни с промишлена честота и с мълниеви импулс са равни на съответните фазни издържани напрежения.



- за междуфазна изолация, КЛАС ІІ

Стандартното издържано междуфазно напрежение с мълниеви импулс е равно на мълниевото импулсно издържано фазно напрежение.



- за надлъжна изолация, КЛАС І

Стандартните издържани напрежения, краткотрайни с промишлена честота и с мълниеви импулс са равни на съответните фазни издържани напрежения.



- за надлъжна изолация, КЛАС ІІ

Стандартната комутационна компонента на комбинираното издържащо напрежение (максималната стойност на компонентата с промишлена честота с обратна полярност е и стандартната компонента на мълниевия импулс) е равна на съответното издържано фазно напрежение (максималната стойност на компонентата с промишлена честота с обратна полярност е ).

При определяне на издържаните координационни напрежения, както вече беше казано, се подбират най-ниските стойности на издържаните напрежения на изолацията, отговарящи на характеристичния критерий, когато е подложена на представителни пренапрежения при експлоатация.

При преходни напрежения се използват два метода за координиране на изолацията:



Детерминистичен метод

Прилага се, когато не се разполага със статистическата информация от изпитване, за възможния риск от повреда на съоръжението, очакван при експлоатацията. Използва се когато:

- изолацията е характеризирана чрез нейното общоприето издържано напрежение (Pw = 100%), издържаната стойност е избрана равна на координационното издържано напрежение, получено чрез умножаване на представителното пренапрежение (приетия максимум) с координационния коефициент kc, отчитащ влиянието на несигурностите в допусканията за двете стойности;

- изолацията е характеризирана чрез статистически издържано напрежение (Pw = 90%) и kc трябва да бъде отчетен за разликите между тези напрежения и приетото издържано напрежение.



При детерминистичния метод не се прави допускане за възможния риск от повреда на съоръжението при експлоатация. При този метод се ползва и детерминистичния координационен коефициент kcd, с който се умножава приетата максимална стойност на съответното представително напрежение, за да се получи координационното издържано напрежение.

Статистичен метод

Този метод е базиран върху честотата на събитието със специфичен произход, вероятностното разпределение на пренапрежението, принадлежащо на този произход и вероятностния разряд в изолацията. Алтернативно рискът от повреда може да бъде определен, комбинирайки напрежение и вероятностния разряд, изчислен, едновременно отчитайки статистическия произход на пренапрежението при подходящи процедури.

Чрез повтаряне на изчисленията за различни видове изолации и за различни състояния на мрежата, може да бъде определено пълното прекъсване на системата, предизвикано от повреда в изолацията.

Прилагането на статистическото координиране на изолацията дава възможност за оценка на честотата на повредите, директно като функция на избраните системни величини. Принципно, дори оптимизацията на изолацията е възможна, ако цената на престоя бъде отнесена към различните видове къси съединения. На практика това е много трудно, поради трудността на оценяване на последиците от повреда в изолацията при различни операционни състояния на мрежата и от несигурността на разходите при прекъсване на енергията. Затова обикновено е по-добре слабо оразмеряване до известна степен на изолацията в системата, отколкото оптимизирането й. Тогава проектирането на изолацията се базира на сравнението на рисковете, съответстващи на различни алтернативни конструкции.

При пренапрежения с бавен фронт е удачно да се използва и т.нар. опростен статистически метод. Статистическият метод основаващ се на амплитудите на вълните може да бъде опростен, ако се приеме, че разпределението на напрежението и якостта на изолацията, могат да бъдат определени с точка за всяка от тези криви. Разпределението на напрежението е установено чрез статистическо пренапрежение, при което съществува вероятност от 2% да бъде надвишено. Разпределението на якостта на изолацията е установена чрез статистически издържани напрежения с 90% вероятност за издържане. Статистическият координационен коефициент kcs е отношение на статистическото издържано напрежение към статистическото пренапрежение.

1   2   3


База данных защищена авторским правом ©obuch.info 2016
отнасят до администрацията

    Начална страница