تكنولوجيا الجهد العالي في الكهرباء وأنواع عزل المحطات وتنسيق العزل

تقنية الجهد العالي

تعد هندسة الجهد العالي أحد التخصصات الرئيسية في عدد من التخصصات الكهربائية والكهربائية والكهروفيزيائية.

يستخدم على نطاق واسع في العديد من قطاعات الاقتصاد الوطني. فيما يتعلق بأنظمة الطاقة عالية الجهد ، يدرس هذا التخصص العزل الكهربائي والعمليات التي تحدث في العزل عند تعرضه لجهود الجهد (التشغيل) المقدرة والجهد الزائد.

تشمل التركيبات عالية الجهد ، بناءً على خصائص العمليات في العزل الكهربائي ، التركيبات ذات الجهد الاسمي فوق 1000 فولت.

عادة ما تنقسم دورة تقنية الجهد العالي إلى قسمين. يتناول الجزء الأول القضايا المتعلقة بالتصميم والتكنولوجيا والاختبار والتشغيل. عزل التركيبات الكهربائية... الجزء الثاني يبحث في حدوث الفولتية الزائدة في الشبكات الكهربائية وطرق الحد منها.

يرتبط كلا الجزأين من تقنية الجهد العالي ارتباطًا وثيقًا ببعضهما البعض ، ويجب تنفيذ الحل الشامل لمشاكل جزء أو جزء آخر في علاقة متبادلة.

تشمل مجموعة المشكلات التي تتناولها تقنية الجهد العالي ما يلي:

• المجال الكهربائي في الجهد العالي.

• التفريغ الكهربائي وركوب الأمواج في المواد العازلة ؛

• العزل الكهربائي والهياكل العازلة.

• طرق حماية الطفرة والطفرة ؛

• القضايا المتعلقة بمعدات معامل الجهد العالي ، وقياسات الجهد العالي ، وطرق الاختبار الوقائي لهياكل العزل والعزل ، والتيارات الأرضية وأجهزة التأريض.

كل سؤال من هذه الأسئلة له خصائصه الخاصة وأهميته المستقلة. ومع ذلك ، كلهم ​​يهدفون إلى حل المشكلة الرئيسية لتكنولوجيا الجهد العالي - إنشاء وتوفير عزل كهربائي يعمل بشكل موثوق للمنشآت عالية الجهد (إنشاء هياكل عازلة بمستويات عزل منطقية تقنيًا واقتصاديًا).

على سبيل المثال ، تعتبر تسربات الغاز ذات أهمية مستقلة كبيرة ، ولكن في تقنيات الجهد العالي يتم أخذها في الاعتبار من حيث خصائص العزل ، حيث أن الغازات ، وخاصة الهواء ، موجودة في جميع هياكل العزل.

نشأ هذا الانضباط العلمي في وقت واحد مع ظهور أول منشآت عالية الجهد ، عندما بدأ العزل الكهربائي في تحديد موثوقية تشغيلها.

وأنت تنمو الجهد الاسمي للمنشآت متطلبات العزل آخذة في الازدياد.يتم تحديد هذه المتطلبات إلى حد كبير من خلال تلك العابرين التي تحدث في أجزاء مختلفة من التركيبات الكهربائية أثناء تبديل الدائرة ، والأعطال الأرضية ، إلخ. (العواصف الداخلية) وتصريفات البرق (العواصف الجوية).

فيما يتعلق بحل مشاكل تقنية الجهد العالي ، كانت هناك حاجة إلى مختبرات عالية الجهد للحصول على الفولتية العالية من مختلف الأنواع والأشكال ، وكذلك أجهزة قياس الجهد العالي.

لذلك ، تعتبر هندسة الجهد العالي المعدات الرئيسية للمختبرات الحديثة ذات الجهد العالي وقياسات الجهد العالي.

بالإضافة إلى ذلك ، يعتبر تدفق التيارات في الأرض (التردد الصناعي والنبض) من وجهة نظر ترتيب العمل وتأريض الحماية ، وهو أمر ضروري لضمان أوضاع تشغيل منشآت الجهد العالي وسلامة صيانتها .

هندسة الجهد العالي هي النظام الأكاديمي الوحيد الذي يفحص بشكل شامل أداء الهياكل العازلة في الأنظمة الكهربائية ، وهذا هو السبب في أنها أحد التخصصات الأساسية لجميع تخصصات الهندسة الكهربائية والهندسة الكهربائية.

أنواع العزل للتركيبات الكهربائية ذات الجهد العالي

حديث أنظمة الطاقةتتكون من عدد من محطات الطاقة (NPP و HPP و GRES و TPP) والمحطات الفرعية وخطوط الطاقة العلوية والكابلات ، وتحتوي على ثلاثة أنواع رئيسية من عزل الجهد العالي: المحطة والمحطة الفرعية وعزل الخط.

لعزل الغاز يشمل عزل المعدات الكهربائية المعدة للتركيب الداخلي ، أي عزل الآلات الدوارة (المولدات والمحركات والمعوضات) ، والأجهزة الكهربائية (المفاتيح ، والمحددات ، والمفاعلات ، وما إلى ذلك). محولات الطاقة والمحولات الآلية ، وكذلك الهياكل العازلة للتركيب الداخلي (المقابس والعوازل الداعمة ، إلخ).

لعزل المحطات الفرعية يشمل عزل المعدات الكهربائية المعدة للتركيب الخارجي (في الجزء المفتوح من المحطة الفرعية) ، أي عزل محولات الطاقة والمحولات الآلية ، والأجهزة الكهربائية الخارجية ، فضلاً عن هياكل العزل الكهربائية للتركيبات الخارجية.

لعزل الخط تشمل عزل الخطوط العلوية وعزل خط الكابلات.

ينقسم العزل الكهربائي للمنشآت عالية الجهد إلى خارجي وداخلي. للعزل الخارجي تشمل أجهزة وهياكل عازلة كهربائية في الهواء ، و للعزل الداخلي - الأجهزة والهياكل في وسط سائل أو شبه سائل.

يحدد عزل الجهد العالي موثوقية تشغيل أنظمة الطاقة ، وبالتالي فهو يخضع لمتطلبات القوة الكهربائية عند تعرضه لجهد كهربائي مرتفع وجهد كهربائي زائد ، والقوة الميكانيكية ، ومقاومة التأثيرات البيئية ، وما إلى ذلك.

يجب أن يتحمل العزل جهد التشغيل لفترة طويلة بالإضافة إلى التأثير أنواع مختلفة من الجهد الزائد.

يجب أن يعمل العزل الخارجي المخصص للتركيب الخارجي بشكل موثوق في المطر والثلج والجليد والملوثات المختلفة وما إلى ذلك. العزل الداخلي ، مقارنة بالعزل الخارجي ، عادة ما يكون له ظروف عمل أفضل.في المناطق الجبلية ، يجب أن يعمل العزل الخارجي بشكل موثوق عند انخفاض ضغط الهواء.

يجب أن يكون للعديد من أنواع هياكل العزل الكهربائي قوة ميكانيكية متزايدة. على سبيل المثال ، الدعم وعوازل الأكمام والأكمام وما إلى ذلك. يجب أن تتحمل بشكل متكرر تأثير القوى الكهروديناميكية الكبيرة أثناء الدوائر القصيرة ، وعوازل الخطوط (أكاليل) والهياكل العازلة الكهربائية عالية الدعم - تحميل الرياح ، لأن الرياح يمكن أن تخلق ضغطًا مرتفعًا.

يتم تنفيذ الحد من الجهد الزائد الخطير للعزل في أوضاع التشغيل المختلفة باستخدام المساعدة أجهزة حماية خاصة.

أجهزة الحماية الرئيسية هي الموانع ، مانعات الصواعق ، السعات الواقية ، قمع القوس والملفات التفاعلية ، مانعات الصواعق (حبل وقضيب) ، قواطع دوائر عالية السرعة مع أجهزة الإغلاق التلقائي (AR).

تساعد إجراءات التشغيل المعقولة على ضمان التشغيل الموثوق للعزل عند استخدام المحددات وأجهزة الحماية الأخرى. وهي تشمل تنسيق العزل ، وتنظيم اختبارات العزل الوقائي الدورية (من أجل تحديد وإزالة العزل الضعيف) ، وتأريض المحولات المحايدة وما إلى ذلك. .

تنسيق العزلة

واحدة من المشاكل الرئيسية التي تنشأ في تصميم العزل في تقنيات الجهد العالي هو تعريف ما يسمى "مستوى العزل" ، أي الجهد الذي يمكن أن يتحمله دون أن يتضرر.

يجب أن يتم عزل التركيبات الكهربائية بحد أقصى للقوة الكهربائية بحيث لا يكون هناك تداخل (تدمير) عند أي جهد زائد محتمل.ومع ذلك ، فإن هذا العزل مرهق ومكلف للغاية.

لذلك ، عند اختيار العزل ، من المستحسن عدم السير على طول خط إنشاء حد لقوته الكهربائية ، ولكن على طول خط تطبيق مثل هذه التدابير الوقائية التي تمنع ، من ناحية ، ظهور موجات الجهد الزائد التي تشكل خطورة على العزل ، ومن ناحية أخرى فإنه يحمي العزل من حدوث موجات تصاعدية ...

لذلك ، يتم اختيار العزل عند مستوى معين ، أي. القيمة المحددة للتفريغ والجهد الكهربي ، مع مراعاة تدابير الحماية.

مستوى العزلة يجب اختيار التدابير الوقائية بحيث لا ينهار العزل تحت تأثير الأشكال المختلفة للجهد الزائد الذي يحدث في منشأة معينة ، وفي نفس الوقت يكون له حد أدنى من الحجم والتكلفة.

يسمى التوفيق بين المستوى المعتمد للعزل وتدابير الحماية مع الجهد الزائد الذي يؤثر على العزل تنسيق العزلة.

يتم تحديد مستويات العزل للمنشآت بجهد 220 كيلو فولت شاملًا بشكل أساسي من خلال قيم الجهد الزائد في الغلاف الجوي ، أي إنها أعلى بكثير من قيم الجهد الزائد الداخلي ، ويعتمد تنسيق العزل فيها على خصائص الاندفاع.

يتم تحديد مستويات العزل للمنشآت التي تبلغ 330 كيلو فولت وما فوق بشكل أساسي من خلال الجهد الزائد الداخلي ، ويستند تنسيق العزل فيها إلى مراعاة الأحجام المحتملة لهذه الفولتية الزائدة.

يعتمد تنسيق العزل بشكل كبير على النقطة المحايدة للتركيب. تتطلب التركيبات ذات المحايد المعزول مستوى أعلى من العزل من التركيبات ذات الأرضية الصلبة المحايدة.