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

Връзката между статистическия координационен коефициент и риска от повреда, се явява само в слабо влияние чрез промяна в параметрите на разпределението на пренапрежението. Това се дължи на факта, че избраната 2% стойност, като референтна вероятност на пренапреженията, попада в тази част на разпределението на пренапреженията, която дава главния дял в риска от повреда в рамките на предвидения.

В заключение на процедурата по координиране на изолацията може да се каже, че много от приложените процедури са комбинация и от двата метода.
VІ. КООРДИНАЦИЯ НА ИЗОЛАЦИЯТА НА ОСНОВНИТЕ КОМПОНЕНТИ НА ЕЕС

Ще обсъдим най-общо координацията на изолацията според действащите правилници и стандартни на електропроводи, подстанции и въртящи се ел.машини, които са основните компоненти на ЕЕС.

Координацията на изолацията на електропроводите при работно напрежение и установяващо се пренапрежение, изисква така да се изберат въздушните разстояния и дължините на изолаторните вериги, че при отчитане на условията на замърсяване и овлажняване, да се осигури много малък среден годишен брой изключвания. При избора на изолаторните елементи се отчита още и изменението на вътрешната електрическа якост на порцелана в резултат на електромеханичното натоварване.

На по-долу изобразената фигура означенията са:

₁ – стандартни отклонения на изолационните елементи в конструкцията;

n – брой на паралелни изолационни елементи;

U_рабm – максимално допустимата амплитуда на фазовото работно напрежение.

₁^* = ₁/U_0,5(n) е вариационният коефициент за една изолаторна гирлянда при зададени метереологични условия;

_М^* - вариационният коефициент на 50%-ното напрежение при случайните колебания на метереологичните условия през годината;

Р₀ и Р са средните стойности на атмосферното налягане на морското равнище и на височината, на която е разположено трасето на електропорвода.

Ако средния брой на пренапреженията за 1 година е , средният брой на отказите на конструкцията е , при много голям брой елементи

U_m е амплитуда на напрежението.

Този запас е необходим, поради съществено различие във вероятностите за разряд на отделния елемент и на цялата конструкзия и зависи в дадения случай от броя на изолаторните вериги, т.е. от дължината на електропровода.

Координацията на изолацията на електропроводите за свръхвисоко напрежение при атмосферни пренапрежения изисква да се предвидят такива мълниезащитни средства, че избраната изолация по комутационни и установяващи се пренапрежения и работни напрежения в условията на замърсяване, да осигури достатъчно малко специфично количество изключвания.

Отделно от стандартната процедура по координация на изолацията на въздушни линии, трябва да бъдат взети предвид следните специални условия:

- където има свободно висящи изолатори, при диелектричната якост на въздушното разстояние, трябва да се има предвид движението на проводника;

- стандартите определят размерите на изолаторните единици, без да се прави справка за най-високите напрежения на съоръженията или за най-високото напрежение на системата. Затова процедурата за координация на изолацията завършва с определяне на изискваното издържано напрежение U_rw;

- изолацията на въздушните линии е подложена на голямо динамично въздействие в сравнение с тези в подстанциите. Степента на откази на преносни линии, предизвикани главно от мълнии, определя честотата на повторните включвания, а степента на действие на мълнията в близост до подстанцията определя честотата на пренапреженията с бърз фронт, постъпващи в нея.

При координация на изолацията за работни напрежения и трайни пренапрежения се има предвид степента на замърсяване на изолаторната верига. В системи с директно заземена неутрала с коефициент на заземяване k = 1,3, изолаторите се проектират да издържат на най-високото фазно напрежение на системата.

Трайните пренапрежения се разглеждат при по-големи коефициенти на заземяване и при системи с изолирани или резонансно заземени неутрали.

При въздушни линии пренапреженията с бавен фронт, които са преходни, се явяват при земно съединение е при включване и повторно включване. При първия случай, при повреда в изолацията, се поражда двойно земно съединение. При втория случай, при повреда в изолацията, се поражда неуспешно повторно включване.

Особено внимание трябва да се обръща на линии от клас ІІ, защото генерираните пренапрежения с бавен фронт от земни съединения са с големи амплитуди.

Когато се прилага еднофазно повторно включване, пренапреженията могат да се пренебрегнат. Важно е трансформаторите по тези линии да останат свързани по време на процеса.

Директното попадение на мълния причинява разряд между фазите със или без разряд към земя. По икономически съображения защитата чрез предпазни мълниезащитни въжета е безполезна. Тук съществена роля играят факторите: плътност на мълниите и височината на линията.

За незаземени стълбове високата диелектрична якост спрямо земя, създава вълна от пренапрежения с високи амплитуди, които въздействат върху подстанциите. Необходимо е да се избират подходящи вентилни отводи.
2. При преносните линии

Над 72,5 kV индуктираните напрежения могат да се пренебрегнат и мълниезащитата да се определя само от директни попадения на мълнии върху линията. Възможно е да се планира по-малка степен на прекъсване за част от линията и по този начин да се намалят амплитудите и честотата на вълните от пренапрежения, въздействащи на подстанцията, също така се намалява възможността за възникване на къси съединения.

Подходът за координация на външната изолация на подстанцията е почти същия, както при електропроводите, с тази съществена разлика, че вероятността за разряд се приема значително по-малка, а вероятността за безотказна работа се приема стотици години.

Вътрешната изолация трябва да има напрежение на критичните честотни разряди, по-ниско от установяващите се пренапрежения, като се вземе предвид понижението на електрическата якост по време на експлоатация. Това понижение може да се оцени приблизително по литературни данни или с предписването от правилниците намаление на нормите при профилактичните изпитвания.

За да се осигури устойчивостта на изолацията при комутационни пренапрежения, се задава стойността на изпитвателното напрежение с промишлена честота по формулата:

k_u е коефициент на импулса при въздействие на комутационно пренапрежение;

k_k е коефициент, отчитащ кумулативния ефект и стареенето на изолацията.

Приема се k_u = 1,3 за изолация с напрежение до 35 kV и k_u = 1,35 за изолация с напрежение 110  750 kV. За k_k се приема k_k = 0,80  0,95, като по-ниските стойности съответстват на по-ниските класове на напрежение.

За външната изолация на машини и съоръжения се предвиждат изпитвателни напрежения за сухо състояние и при овлажняване от дъжд с интензивност 3 mm/min, които са по-високи от изпитвателните напрежения на вътрешната изолация. Смята се, че разрядът в изолацията непосредствено на входа на трансформатора е изключително опасно явление. В случая голямата стръмност на обратната върна на напрежението, разпространяващо се в намотката на трансформатора, предизвиква много неравномерно разпределение на напрежението по елементите на намотката и повишава вероятността за пробив.

Изчислителната кратност k_п на пренапреженията в подстанцията се определя с отчитане на характеристиките на вентилните отводи. Препоръки за изпитвания на изолацията дава IEC-60-1. Те са:

Координацията на вътрешната изолация при атмосферни пренапрежения се състои в избора на интервала между волт-секундната характеристика на изолацията и защитните характеристики на вентилните отводи. При избора на тези интервали се взема предвид разстоянието на вентилния отвод до изолационната конструкция и дължината на защитения въвод към подстанцията. Вероятността за пробив във вътрешната изолация при тези условия трябва да бъде много малка, а времето за безотказна работа да се измерва със стотици години.

Връзката между издържимото и изпитвателното напрежение с пълна вълна 1,2/50 s се определя по формулата:
.

Освен с пълна апериодична вълна на напрежение, вътрешната изолация на някои апарати се изпитва със срязана вълна при време на срязване 2  3 s. Тогава:

Работното напрежение се приема равно на най-високото напрежение на системата и всички части на подстанцията са натоварени еднакво.

Трайни пренапрежения могат да се появят при:

- земни съединения в страната на товара- натоварват се еднакво всички части на една от фазите в подстанцията;

- пренапрежения при хвърляне на товар- при къси съединения в отдалечена подстанция;

- ако трансформаторът е свързан с генератор, могат да се появят надлъжни пренапрежения по време на синхронизация.

Пренапрежения с бавен фронт се получават:

Пренапрежения с бърз фронт възникват при:

За съоръжения от този клас IEC-71-1 определя стандартни номинални напрежения с промишлена честота с малка продължителност и издържани напрежения при мълниеви импулс.

Изискваните фазни издържани напрежения при комутационен импулс са покрити от стандартното издържано напрежение с промишлена честота с малка продължителност.

Изискваните междуфазни издържани напрежения при комутационен импулс се разглеждат при избора на стандартното издържано напрежение при мълниеви импулс или при издържано напрежение с промишлена честота с малка продължителност.

При изискване на висока степен на сигурност, трябва да се използват съоръжения, оразмерени за най-високата стойност на издържано напрежение при мълниеви импулс.

Когато имаме съоръжения, свързани към ниската страна на трансформатора, те не са подложени директно на атмосферни и комутационни пренапрежения, но когато ще се употребяват защитни средства, тези съоръжения трябва да бъдат подложени на процедурата по координация на изолацията.

Ако съоръженията са свързани с въздушна линия през кабел, тогава координацията на изолацията се занимава със защитата и на подстанцията и на кабела. Това е свързано с разпределението на вълната на мълния, която при достигането на кабела се отразява и пречупва. Отразената вълна е опасна, защото всяко следващо отразяване води до значително увеличаване на амплитудата на напрежението по дължината на кабела над значителна стойност. Трябва да бъде избрана по-голяма стандартна степен на издържани напрежения при мълниеви импулс и във възела да се инсталират вентилни отводи.
Б. Подстанции в разпределителните системи с U_m между 52,5 kV и 245 kV от клас ІІ

За съоръжения от този клас IEC-71-1 определя стандартни номинални пренапрежения с промишлена честота с малка продължителност и издържани напрежения при мълниеви импулс.

В преносните мрежи от клас І изискваните фазни издържани напрежения при комутационен импулс са покрити от стандартното издържано напрежение с промишлена честота с малка продължителност.

Изискваните междуфазни издържани напрежения при комутационен импулс трябва да бъдат разглеждани при избора на издържано напрежение при мълниеви импулс или на стандартно издържано напрежение с промишлена честота с малка продължителност за съоръженията на входа на линията, а за трифазни съоръжения може да се наложат допълнителни изпитвания с комутационен импулс.

Е_{Д раб} = 15  30 kV/cm.

Установяващите се пренапрежения не трябва да бъдат по-високи от максимално допустимото линейно работно напрежение.

Допустимите комутационни пренапрежения не трябва да бъдат по-големи от 90% от амплитудата на профилактичните изпитвателни напрежения с промишлена честота. Токът на земно съединение не трябва да превишава определени стойности, които се дават таблично,в зависимост от параметрите на машините и ел.мрежи, към които са свързани..

ИЗПОЛЗВАНА ЛИТЕРАТУРА

2.Тошев, П. Г., Техника на високите напрежения, София, Техника, 1980 г.

3.Георгиев, М. Б., Техника на високите напрежения, София, Печатна база ВМЕИ София, 1990 г.

4.Стандарт IEC-71-1