Công nghệ điện cao thế trong điện, các loại cách điện nhà máy và phối hợp cách điện

Kỹ thuật điện áp cao

Kỹ thuật điện cao thế là một trong những ngành học chính trong một số chuyên ngành điện, điện và điện vật lý.

Nó được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực của nền kinh tế quốc dân. Liên quan đến hệ thống điện cao áp, chuyên ngành này nghiên cứu cách điện và các quá trình xảy ra trong lớp cách điện khi tiếp xúc với điện áp (vận hành) định mức và quá điện áp.

Hệ thống lắp đặt điện áp cao, dựa trên đặc điểm của các quá trình cách điện, bao gồm hệ thống lắp đặt có điện áp danh định trên 1000 V.

Khóa học kỹ thuật điện áp cao thường được chia thành hai phần. Phần thứ nhất giải quyết các vấn đề liên quan đến thiết kế, công nghệ, thử nghiệm và vận hành. cách điện của lắp đặt điện… Phần thứ hai xem xét sự xuất hiện của quá điện áp trong mạng điện và các phương pháp hạn chế chúng.

Cả hai phần của công nghệ điện áp cao đều có liên quan chặt chẽ với nhau và giải pháp tổng thể cho các vấn đề của phần này hoặc phần kia phải được thực hiện trong mối quan hệ tương hỗ.

Một loạt các vấn đề được giải quyết bằng công nghệ điện áp cao bao gồm:

• điện trường ở điện áp cao;

• phóng điện và lướt điện môi;

• kết cấu cách điện và cách điện;

• phương pháp chống sét lan truyền và chống sét lan truyền;

• các vấn đề liên quan đến thiết bị của phòng thí nghiệm điện áp cao, phép đo điện áp cao, phương pháp thử nghiệm phòng ngừa cách điện và kết cấu cách điện, dòng điện nối đất và thiết bị nối đất.

Mỗi câu hỏi này đều có đặc điểm riêng và tầm quan trọng độc lập. Tuy nhiên, tất cả chúng đều nhằm giải quyết vấn đề chính của công nghệ điện áp cao — tạo và cung cấp cách điện làm việc đáng tin cậy của hệ thống lắp đặt điện áp cao (tạo cấu trúc cách điện với mức cách điện hợp lý về mặt kỹ thuật và kinh tế).

Ví dụ, rò rỉ khí có tầm quan trọng độc lập lớn, nhưng trong công nghệ điện áp cao, chúng được xem xét về đặc tính cách nhiệt, vì khí, đặc biệt là không khí, có trong tất cả các cấu trúc cách nhiệt.

Bộ môn khoa học này phát sinh đồng thời với sự xuất hiện của các công trình lắp đặt điện áp cao đầu tiên, khi cách điện bắt đầu xác định độ tin cậy trong hoạt động của chúng.

Khi bạn lớn lên điện áp danh định của cài đặt yêu cầu cách nhiệt ngày càng tăng.Các yêu cầu này phần lớn được xác định bởi các quá độ xảy ra trong các bộ phận khác nhau của hệ thống lắp đặt điện trong quá trình chuyển mạch, sự cố chạm đất, v.v. (nước dâng bên trong) và phóng sét (nước dâng trong khí quyển).

Liên quan đến việc giải quyết các vấn đề của công nghệ điện áp cao, cần có các phòng thí nghiệm điện áp cao đặc biệt để thu được điện áp cao ở nhiều loại và dạng khác nhau, cũng như các thiết bị đo điện áp cao.

Do đó, kỹ thuật điện áp cao được coi là thiết bị chính của các phòng thí nghiệm điện áp cao hiện đại và các phép đo điện áp cao.

Ngoài ra, dòng điện trong đất (tần số công nghiệp và xung) được xem xét từ quan điểm bố trí nối đất làm việc và bảo vệ, cần thiết để đảm bảo các chế độ vận hành của hệ thống lắp đặt điện áp cao và sự an toàn của việc bảo trì chúng. .

Kỹ thuật điện cao thế là ngành học duy nhất kiểm tra toàn diện hiệu suất của cấu trúc cách điện trong hệ thống điện, đó là lý do tại sao nó là một trong những môn học cốt lõi cho tất cả các chuyên ngành kỹ thuật điện và kỹ thuật điện.

Các loại cách điện cho hệ thống điện cao thế

Hiện đại hệ thống năng lượng, bao gồm một số nhà máy điện (NPP, HPP, GRES, TPP), trạm biến áp, đường dây điện trên không và cáp, có ba loại cách điện cao áp chính: trạm, trạm biến áp và cách điện đường dây.

Để cách nhiệt khí bao gồm cách điện của thiết bị điện dùng để lắp đặt bên trong, nghĩa là cách điện của máy quay (máy phát điện, động cơ và máy bù), thiết bị điện (công tắc, bộ hạn chế, lò phản ứng, v.v.). máy biến áp điện và máy biến áp tự ngẫu, cũng như các cấu trúc cách điện để lắp đặt bên trong (ổ cắm và chất cách điện hỗ trợ, v.v.).

Cách ly trạm biến áp bao gồm cách điện của thiết bị điện dành cho lắp đặt bên ngoài (ở phần hở của trạm biến áp), tức là cách điện của máy biến áp điện và máy biến áp tự ngẫu, thiết bị điện bên ngoài, cũng như cấu trúc cách ly điện để lắp đặt bên ngoài.

Để cách ly dòng bao gồm cách điện đường dây trên không và cách điện đường dây cáp.

Cách điện của lắp đặt điện áp cao được chia thành bên ngoài và bên trong. Để cách nhiệt bên ngoài bao gồm các thiết bị và cấu trúc cách điện trong không khí, và để cách điện bên trong - các thiết bị và cấu trúc trong môi trường lỏng hoặc bán lỏng.

Cách điện cao áp quyết định độ tin cậy vận hành của hệ thống điện, do đó nó phải tuân theo các yêu cầu về độ bền điện khi tiếp xúc với điện áp cao và quá điện áp, độ bền cơ học, khả năng chống chịu các tác động của môi trường, v.v.

Lớp cách điện phải chịu được điện áp vận hành trong thời gian dài cũng như tác động các loại quá áp khác nhau.

Lớp cách nhiệt bên ngoài dành cho việc lắp đặt bên ngoài phải hoạt động đáng tin cậy trong mưa, tuyết, băng, các chất ô nhiễm khác nhau, v.v. Lớp cách nhiệt bên trong, so với lớp cách nhiệt bên ngoài, thường có điều kiện làm việc tốt hơn.Ở vùng núi, lớp cách nhiệt bên ngoài phải hoạt động đáng tin cậy khi áp suất không khí giảm.

Nhiều loại kết cấu cách điện phải tăng độ bền cơ học. Ví dụ, chất cách điện hỗ trợ và tay áo, tay áo, v.v. phải liên tục chịu tác động của các lực điện động lớn trong thời gian ngắn mạch, chất cách điện đường dây (vòng hoa) và các kết cấu cách điện có giá đỡ cao - tải trọng gió, vì gió có thể tạo ra áp suất cao.

Hạn chế quá điện áp nguy hiểm cho cách điện ở các chế độ vận hành khác nhau được thực hiện bằng cách sử dụng trợ giúp thiết bị bảo vệ đặc biệt.

Các thiết bị bảo vệ chính là thiết bị chống sét, thiết bị chống sét lan truyền, điện dung bảo vệ, cuộn dây triệt tiêu hồ quang và phản ứng, thiết bị chống sét (dây và thanh), bộ ngắt mạch tốc độ cao với các thiết bị đóng cửa tự động (AR).

Các biện pháp vận hành hợp lý giúp đảm bảo hoạt động đáng tin cậy của cách điện khi sử dụng bộ giới hạn và các thiết bị bảo vệ khác, bao gồm phối hợp cách điện, tổ chức kiểm tra cách điện phòng ngừa định kỳ (để xác định và loại bỏ cách điện yếu), nối đất trung tính của máy biến áp, v.v. .

phối hợp cách ly

Một trong những vấn đề chính nảy sinh trong thiết kế cách điện trong công nghệ điện áp cao là định nghĩa về cái gọi là "Mức cách điện", tức là điện áp mà nó có thể chịu được mà không bị hỏng.

Việc cách điện của các thiết bị điện phải được thực hiện với giới hạn cường độ điện sao cho không xảy ra hiện tượng chồng chéo (phá hủy) ở bất kỳ quá điện áp nào có thể xảy ra.Tuy nhiên, cách nhiệt này quá cồng kềnh và tốn kém.

Do đó, khi lựa chọn cách điện, không nên đi theo hướng tạo ra giới hạn về độ bền điện của nó mà theo hướng áp dụng các biện pháp bảo vệ để một mặt ngăn chặn sự xuất hiện của sóng quá áp nguy hiểm cho cách điện, và mặt khác, nó bảo vệ lớp cách nhiệt khỏi các sóng đột biến xảy ra...

Do đó, vật liệu cách nhiệt được chọn ở một mức độ nhất định, tức là. giá trị quy định đối với điện áp phóng điện và đánh thủng, có tính đến các biện pháp bảo vệ.

mức độ cô lập và các biện pháp bảo vệ phải được lựa chọn sao cho cách điện không bị sụp đổ dưới ảnh hưởng của các dạng quá điện áp khác nhau xảy ra trong một hệ thống lắp đặt nhất định, đồng thời có kích thước và chi phí tối thiểu.

Sự đối chiếu giữa mức cách điện được chấp nhận và các biện pháp bảo vệ với quá điện áp ảnh hưởng đến cách điện được gọi là phối hợp cách ly.

Mức cách điện cho các công trình lắp đặt có điện áp bao gồm 220 kV chủ yếu được xác định bởi các giá trị của quá điện áp khí quyển, tức là chúng cao hơn đáng kể so với các giá trị của quá điện áp bên trong và sự phối hợp cách điện trong chúng dựa trên các đặc tính xung.

Mức cách điện của các hệ thống lắp đặt từ 330 kV trở lên chủ yếu được xác định bởi quá điện áp bên trong và sự phối hợp cách điện trong chúng dựa trên việc xem xét độ lớn có thể có của các quá điện áp này.

Sự phối hợp cách nhiệt phụ thuộc nhiều vào điểm trung tính của quá trình lắp đặt. Hệ thống lắp đặt có trung tính cách ly yêu cầu mức cách điện cao hơn so với hệ thống lắp đặt có trung tính nối đất cứng.