เทคโนโลยีไฟฟ้าแรงสูงทางไฟฟ้า ชนิดของฉนวนพืช และการประสานกันของฉนวน

เทคนิคไฟฟ้าแรงสูง

วิศวกรรมไฟฟ้าแรงสูงเป็นหนึ่งในสาขาวิชาหลักในสาขาวิชาเฉพาะทางไฟฟ้า ไฟฟ้า และไฟฟ้า

มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในหลายภาคส่วนของเศรษฐกิจของประเทศ เกี่ยวกับระบบไฟฟ้าแรงสูง ระเบียบวินัยนี้ศึกษาฉนวนไฟฟ้าและกระบวนการที่เกิดขึ้นในฉนวนเมื่อสัมผัสกับแรงดันไฟฟ้าที่กำหนด (การทำงาน) และแรงดันไฟฟ้าเกิน

การติดตั้งไฟฟ้าแรงสูงตามลักษณะของกระบวนการในฉนวนไฟฟ้า รวมถึงการติดตั้งที่มีแรงดันไฟฟ้าสูงกว่า 1,000 V

หลักสูตรเทคนิคไฟฟ้าแรงสูงมักจะแบ่งออกเป็นสองส่วน ส่วนแรกกล่าวถึงประเด็นที่เกี่ยวข้องกับการออกแบบ เทคโนโลยี การทดสอบ และการดำเนินงาน ฉนวนของการติดตั้งไฟฟ้า… ส่วนที่สองตรวจสอบการเกิด overvoltages ในเครือข่ายไฟฟ้าและวิธีการจำกัด

ทั้งสองส่วนของเทคโนโลยีไฟฟ้าแรงสูงมีความสัมพันธ์กันอย่างใกล้ชิดและการแก้ปัญหาโดยรวมของส่วนใดส่วนหนึ่งจะต้องดำเนินการในความสัมพันธ์ร่วมกัน

ช่วงของปัญหาที่แก้ไขโดยเทคโนโลยีไฟฟ้าแรงสูงรวมถึง:

• สนามไฟฟ้าที่ไฟฟ้าแรงสูง

• การปล่อยไฟฟ้าและการท่องในไดอิเล็กตริก

• ฉนวนไฟฟ้าและโครงสร้างฉนวน

• วิธีการป้องกันไฟกระชากและไฟกระชาก

• ประเด็นที่เกี่ยวข้องกับอุปกรณ์ของห้องปฏิบัติการไฟฟ้าแรงสูง การวัดไฟฟ้าแรงสูง วิธีการทดสอบเชิงป้องกันของฉนวนและโครงสร้างฉนวน กระแสดินและอุปกรณ์ต่อลงดิน

คำถามแต่ละข้อมีลักษณะเฉพาะของตนเองและมีความสำคัญไม่ต่างกัน อย่างไรก็ตาม ทั้งหมดนี้มีเป้าหมายเพื่อแก้ปัญหาหลักของเทคโนโลยีไฟฟ้าแรงสูง — การสร้างและการจัดหาฉนวนไฟฟ้าที่ทำงานได้อย่างน่าเชื่อถือของการติดตั้งไฟฟ้าแรงสูง (การสร้างโครงสร้างฉนวนด้วยระดับฉนวนที่มีเหตุผลทางเทคนิคและเชิงเศรษฐกิจ)

ตัวอย่างเช่น การรั่วไหลของก๊าซมีความสำคัญโดยอิสระอย่างมาก แต่ในเทคโนโลยีไฟฟ้าแรงสูง สิ่งเหล่านี้ได้รับการพิจารณาในแง่ของคุณสมบัติของฉนวน เนื่องจากก๊าซ โดยเฉพาะอากาศมีอยู่ในโครงสร้างฉนวนทั้งหมด

ระเบียบวินัยทางวิทยาศาสตร์นี้เกิดขึ้นพร้อมกับการปรากฏตัวของการติดตั้งไฟฟ้าแรงสูงครั้งแรกเมื่อฉนวนไฟฟ้าเริ่มกำหนดความน่าเชื่อถือของการทำงาน

เมื่อคุณเติบโต แรงดันไฟฟ้าของการติดตั้ง ความต้องการฉนวนเพิ่มขึ้นข้อกำหนดเหล่านี้ส่วนใหญ่กำหนดโดยภาวะชั่วคราวที่เกิดขึ้นในส่วนต่างๆ ของการติดตั้งระบบไฟฟ้าระหว่างการสลับวงจร ความผิดปกติของสายดิน ฯลฯ (ไฟกระชากภายใน) และการปล่อยฟ้าผ่า (ไฟกระชากบรรยากาศ)

ในการเชื่อมต่อกับการแก้ปัญหาของเทคโนโลยีไฟฟ้าแรงสูงจำเป็นต้องมีห้องปฏิบัติการไฟฟ้าแรงสูงพิเศษเพื่อรับไฟฟ้าแรงสูงประเภทและรูปแบบต่าง ๆ รวมถึงอุปกรณ์วัดไฟฟ้าแรงสูง

ดังนั้นวิศวกรรมไฟฟ้าแรงสูงจึงพิจารณาอุปกรณ์หลักของห้องปฏิบัติการไฟฟ้าแรงสูงที่ทันสมัยและการวัดค่าไฟฟ้าแรงสูง

นอกจากนี้การไหลของกระแสในพื้นดิน (ความถี่อุตสาหกรรมและพัลส์) ได้รับการพิจารณาจากมุมมองของการจัดเตรียมการทำงานและการป้องกันสายดินซึ่งจำเป็นเพื่อให้แน่ใจว่าโหมดการทำงานของการติดตั้งไฟฟ้าแรงสูงและความปลอดภัยในการบำรุงรักษา .

วิศวกรรมไฟฟ้าแรงสูงเป็นสาขาวิชาเดียวที่ตรวจสอบประสิทธิภาพของโครงสร้างฉนวนในระบบไฟฟ้าอย่างครอบคลุม ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมจึงเป็นหนึ่งในสาขาวิชาหลักสำหรับสาขาวิชาวิศวกรรมไฟฟ้าและวิศวกรรมไฟฟ้าทั้งหมด

ประเภทของฉนวนสำหรับงานติดตั้งไฟฟ้าแรงสูง

ทันสมัย ระบบไฟฟ้าซึ่งประกอบด้วยโรงไฟฟ้าจำนวนหนึ่ง (NPP, HPP, GRES, TPP), สถานีย่อย, สายไฟเหนือศีรษะและสายเคเบิล มีฉนวนไฟฟ้าแรงสูงสามประเภทหลัก: ฉนวนสถานี สถานีย่อย และฉนวนสาย

เพื่อเป็นฉนวนกันแก๊ส รวมถึงฉนวนของอุปกรณ์ไฟฟ้าที่มีไว้สำหรับการติดตั้งภายใน นั่นคือ ฉนวนของเครื่องหมุน (เครื่องกำเนิดไฟฟ้า มอเตอร์ และเครื่องชดเชย) อุปกรณ์ไฟฟ้า (สวิตช์ ตัวจำกัด เครื่องปฏิกรณ์ ฯลฯ) หม้อแปลงไฟฟ้าและหม้อแปลงไฟฟ้าอัตโนมัติ ตลอดจนโครงสร้างฉนวนไฟฟ้าสำหรับการติดตั้งภายใน (เต้ารับและฉนวนรองรับ ฯลฯ)

สำหรับการแยกสถานีย่อย รวมถึงฉนวนของอุปกรณ์ไฟฟ้าที่มีไว้สำหรับการติดตั้งภายนอก (ในส่วนเปิดของสถานีย่อย) เช่น ฉนวนของหม้อแปลงไฟฟ้าและหม้อแปลงไฟฟ้าอัตโนมัติ อุปกรณ์ไฟฟ้าภายนอก ตลอดจนโครงสร้างแยกไฟฟ้าสำหรับการติดตั้งภายนอก

สำหรับการแยกบรรทัด รวมถึงฉนวนเหนือศีรษะและฉนวนสายเคเบิล

ฉนวนไฟฟ้าของการติดตั้งไฟฟ้าแรงสูงแบ่งออกเป็นภายนอกและภายใน ต่อฉนวนภายนอก รวมถึงอุปกรณ์และโครงสร้างที่เป็นฉนวนไฟฟ้าในอากาศและ เพื่อเป็นฉนวนภายใน — อุปกรณ์และโครงสร้างในตัวกลางที่เป็นของเหลวหรือกึ่งของเหลว

ฉนวนไฟฟ้าแรงสูงกำหนดความน่าเชื่อถือของการทำงานของระบบไฟฟ้า ดังนั้นจึงเป็นไปตามข้อกำหนดสำหรับความแข็งแรงทางไฟฟ้าเมื่อสัมผัสกับไฟฟ้าแรงสูงและแรงดันไฟเกิน ความแข็งแรงเชิงกล ความต้านทานต่ออิทธิพลของสิ่งแวดล้อม ฯลฯ

ฉนวนต้องทนต่อแรงดันไฟฟ้าที่ใช้งานเป็นเวลานานตลอดจนแรงกระแทก แรงดันไฟฟ้าเกินประเภทต่างๆ.

ฉนวนภายนอกสำหรับการติดตั้งภายนอกต้องทำงานได้อย่างน่าเชื่อถือในฝน หิมะ น้ำแข็ง มลพิษต่างๆ ฯลฯ ฉนวนภายใน เมื่อเทียบกับฉนวนภายนอก มักจะมีสภาพการทำงานที่ดีกว่าในพื้นที่ภูเขา ฉนวนภายนอกต้องทำงานได้อย่างน่าเชื่อถือที่ความดันอากาศลดลง

โครงสร้างฉนวนไฟฟ้าหลายชนิดต้องมีความแข็งแรงเชิงกลเพิ่มขึ้น ตัวอย่างเช่น ตัวรองรับและปลอกฉนวน ปลอก ฯลฯ ต้องทนต่อผลกระทบของแรงอิเล็กโทรไดนามิกขนาดใหญ่ซ้ำแล้วซ้ำเล่าระหว่างการลัดวงจร ฉนวนสาย (พวงมาลัย) และโครงสร้างฉนวนไฟฟ้าที่รองรับสูง — การรับแรงลม เนื่องจากลมสามารถสร้างแรงดันสูงได้

ข้อ จำกัด ของแรงดันไฟฟ้าเกินที่เป็นอันตรายต่อฉนวนในโหมดการทำงานต่าง ๆ นั้นดำเนินการโดยใช้ความช่วยเหลือ อุปกรณ์ป้องกันพิเศษ.

อุปกรณ์ป้องกันหลักคืออุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก อุปกรณ์ป้องกันอาร์คและรีแอคทีฟคอยล์ อุปกรณ์ป้องกันฟ้าผ่า (เชือกและแท่ง) เบรกเกอร์วงจรความเร็วสูง พร้อมอุปกรณ์ปิดอัตโนมัติ (AR).

มาตรการปฏิบัติการที่เหมาะสมช่วยให้มั่นใจได้ถึงการทำงานของฉนวนที่เชื่อถือได้เมื่อใช้ตัวจำกัดและอุปกรณ์ป้องกันอื่น ๆ ซึ่งรวมถึงการประสานงานของฉนวน, การจัดระบบการทดสอบฉนวนป้องกันเป็นระยะ .

การประสานงานแยก

หนึ่งในปัญหาหลักที่เกิดขึ้นในการออกแบบฉนวนในเทคโนโลยีไฟฟ้าแรงสูงคือคำจำกัดความของสิ่งที่เรียกว่า "ระดับฉนวน" นั่นคือแรงดันไฟฟ้าที่สามารถทนได้โดยไม่เสียหาย

ฉนวนของการติดตั้งระบบไฟฟ้าต้องดำเนินการด้วยขีด จำกัด ของความแรงไฟฟ้าที่จะไม่มีการทับซ้อนกัน (การทำลาย) ที่แรงดันไฟฟ้าเกินที่เป็นไปได้อย่างไรก็ตาม ฉนวนนี้ยุ่งยากและมีราคาแพงเกินไป

ดังนั้นเมื่อเลือกฉนวนจึงไม่แนะนำให้ไปตามแนวของการสร้างขีด จำกัด ของความแข็งแรงทางไฟฟ้า แต่ตามแนวของการใช้มาตรการป้องกันดังกล่าวซึ่งในแง่หนึ่งจะป้องกันไม่ให้เกิดคลื่นไฟฟ้าแรงสูงเกินไปซึ่งเป็นอันตรายต่อฉนวน และอีกทางหนึ่งก็ทำหน้าที่ปกป้องฉนวนจากคลื่นกระชากที่เกิดขึ้น...

จึงมีการเลือกฉนวนในระดับหนึ่งคือ ค่าที่ระบุสำหรับแรงดันดิสชาร์จและแรงดันพังโดยคำนึงถึงมาตรการป้องกัน

ระดับการแยก และต้องเลือกมาตรการป้องกันในลักษณะที่ฉนวนไม่ยุบภายใต้อิทธิพลของแรงดันไฟฟ้าเกินรูปแบบต่างๆ ที่เกิดขึ้นในการติดตั้งที่กำหนด และในขณะเดียวกันก็มีขนาดและต้นทุนขั้นต่ำ

การกระทบยอดของระดับฉนวนและมาตรการป้องกันที่นำมาใช้กับแรงดันไฟฟ้าเกินที่ส่งผลต่อฉนวนเรียกว่า การประสานงานแยก.

ระดับฉนวนสำหรับการติดตั้งที่มีแรงดันไฟฟ้ารวม 220 kV ส่วนใหญ่จะถูกกำหนดโดยค่าของแรงดันเกินในบรรยากาศ เช่น มีค่าสูงกว่าค่าแรงดันไฟเกินภายในอย่างมีนัยสำคัญ และการประสานของฉนวนในค่าดังกล่าวจะขึ้นอยู่กับลักษณะแรงกระตุ้น

ระดับฉนวนของการติดตั้ง 330 kV และสูงกว่านั้นถูกกำหนดโดยแรงดันไฟฟ้าเกินภายในเป็นหลัก และการประสานงานของฉนวนในฉนวนจะขึ้นอยู่กับขนาดที่เป็นไปได้ของแรงดันไฟฟ้าเกินเหล่านี้

การประสานกันของฉนวนขึ้นอยู่กับจุดที่เป็นกลางของการติดตั้ง การติดตั้งที่มีสายดินที่เป็นกลางจำเป็นต้องมีฉนวนในระดับที่สูงกว่าการติดตั้งที่มีสายดินที่เป็นกลางแบบแข็ง