טכנולוגיית מתח גבוה בחשמל, סוגי בידוד מפעל ותיאום בידוד

טכניקת מתח גבוה

הנדסת מתח גבוה היא אחת מהדיסציפלינות העיקריות במספר התמחויות חשמל, חשמל ואלקטרופיזיקה.

הוא נמצא בשימוש נרחב במגזרים רבים של הכלכלה הלאומית. בכל הנוגע למערכות חשמל במתח גבוה, דיסציפלינה זו בוחנת את הבידוד החשמלי ואת התהליכים המתרחשים בבידוד בעת חשיפה למתחים מדורגים (הפעלה) ולמתחי יתר.

מתקנים במתח גבוה, המבוססים על מאפיינים של תהליכים בבידוד חשמלי, כוללים מתקנים במתח נומינלי מעל 1000 וולט.

קורס טכניקת מתח גבוה מחולק בדרך כלל לשני חלקים. החלק הראשון עוסק בנושאים הקשורים לתכנון, טכנולוגיה, בדיקות ותפעול. בידוד מתקני חשמל... החלק השני בוחן את התרחשותם של מתחי יתר ברשתות חשמל ושיטות להגבלתם.

שני חלקי טכנולוגיית המתח הגבוה קשורים קשר הדוק זה לזה, והפתרון הכולל לבעיות של חלק זה או אחר חייב להתבצע בקשר הדדי.

מגוון הבעיות המטופלות בטכנולוגיית מתח גבוה כולל:

• שדה חשמלי במתח גבוה;

• פריקה חשמלית וגלישה בדיאלקטרי;

• בידוד חשמלי ובידוד מבנים;

• שיטות הגנה מפני נחשולים ונחשולים;

• נושאים הקשורים לציוד של מעבדות מתח גבוה, מדידות מתח גבוה, שיטות בדיקה מונעת של מבני בידוד ובידוד, זרמי הארקה והתקני הארקה.

לכל אחת מהשאלות הללו יש מאפיינים משלה וחשיבות עצמאית. עם זאת, כולם מכוונים לפתור את הבעיה העיקרית של טכנולוגיית מתח גבוה - יצירה ואספקה ​​של בידוד חשמלי עובד אמין של מתקנים במתח גבוה (יצירת מבני בידוד עם רמות בידוד רציונליות מבחינה טכנית וכלכלית).

למשל, לדליפות גז יש חשיבות עצמאית רבה, אך בטכנולוגיות מתח גבוה הן נחשבות מבחינת תכונות הבידוד, שכן בכל מבני הבידוד נמצאים גזים, בעיקר אוויר.

דיסציפלינה מדעית זו התעוררה במקביל להופעת מתקני המתח הגבוה הראשונים, כאשר בידוד חשמלי החל לקבוע את מהימנות פעולתם.

ככל שאתה גדל מתח נומינלי של המתקנים דרישות הבידוד עולות.דרישות אלו נקבעות במידה רבה על ידי אותם זרעונים המתרחשים בחלקים שונים של מתקנים חשמליים במהלך מיתוג מעגלים, תקלות הארקה וכו'. (נחשולים פנימיים) ופריקות ברקים (נחשולים אטמוספריים).

בהקשר לפתרון בעיות טכנולוגיית המתח הגבוה, נדרשו מעבדות מתח גבוהות מיוחדות להשגת מתחים גבוהים מסוגים וצורות שונות, וכן מכשירי מדידת מתח גבוה.

לכן, הנדסת מתח גבוה רואה את הציוד העיקרי של מעבדות מתח גבוה מודרניות ומדידות מתח גבוה.

בנוסף, זרימת הזרמים באדמה (תדר תעשייתי ודופק) נחשבת מנקודת מבט של סידור הארקות עבודה ומגן, הנחוצות להבטחת אופני הפעולה של מתקני מתח גבוה ובטיחות תחזוקתם. .

הנדסת מתח גבוה היא הדיסציפלינה האקדמית היחידה הבוחנת באופן מקיף את הביצועים של מבני בידוד במערכות חשמל, ולכן היא אחת מדיסציפלינות הליבה של כל מגמות הנדסת חשמל והנדסת חשמל.

סוגי בידוד למתקנים חשמליים במתח גבוה

מוֹדֶרנִי מערכות חשמל, המורכבת ממספר תחנות כוח (NPP, HPP, GRES, TPP), תחנות משנה, קווי חשמל עיליים וכבלים, מכילות שלושה סוגים עיקריים של בידוד מתח גבוה: תחנה, תחנת משנה ובידוד קווים.

לבידוד גז כוללים בידוד של ציוד חשמלי המיועד להתקנה פנימית, כלומר, בידוד של מכונות מסתובבות (גנרטורים, מנועים ומפצים), מכשירים חשמליים (מתגים, מגבילים, כורים וכו'). שנאי כוח ושנאים אוטומטיים, כמו גם מבנים מבודדים חשמליים להתקנה פנימית (שקעים ומבודדי תמיכה וכו').

לבידוד תחנות משנה כולל בידוד של ציוד חשמלי המיועד להתקנה חיצונית (בחלק הפתוח של תחנת המשנה), כלומר בידוד של שנאי כוח ושנאים אוטומטיים, מכשירים חשמליים חיצוניים, וכן מבני בידוד חשמלי להתקנה חיצונית.

לבידוד קווים כוללים בידוד קו עילי ובידוד קו כבלים.

בידוד חשמלי של מתקני מתח גבוה מחולק לחיצוני ופנימי. לבידוד חיצוני כוללים התקני בידוד חשמליים ומבנים באוויר, ו לבידוד פנימי - מכשירים ומבנים בתווך נוזלי או חצי נוזלי.

בידוד במתח גבוה קובע את אמינות פעולתן של מערכות החשמל, ולכן הוא כפוף לדרישות לחוזק חשמלי בעת חשיפה למתחים גבוהים ולמתחי יתר, חוזק מכני, עמידות בפני השפעות סביבתיות וכו'.

הבידוד חייב לעמוד במתח ההפעלה לאורך זמן וכן בפגיעה סוגים שונים של מתח יתר.

בידוד חיצוני המיועד להתקנה חיצונית חייב לעבוד בצורה אמינה בגשם, שלג, קרח, מזהמים שונים וכו'. לבידוד פנימי, לעומת בידוד חיצוני, יש לרוב תנאי עבודה טובים יותר.באזורים הרריים, בידוד חיצוני חייב לעבוד בצורה אמינה בלחץ אוויר מופחת.

סוגים רבים של מבני בידוד חשמלי חייבים להיות בעלי חוזק מכני מוגבר. למשל מבודדי תמיכה ושרוולים, שרוולים וכו'. חייבים לעמוד שוב ושוב בהשפעה של כוחות אלקטרודינמיים גדולים במהלך קצרים, מבודדי קווים (זרים) ומבנים מבודדים חשמליים בעלי תמיכה גבוהה - עומס רוח, שכן הרוח יכולה ליצור לחץ גבוה.

הגבלת מתחי יתר המסוכנים לבידוד במצבי פעולה שונים מתבצעת באמצעות העזרה אמצעי הגנה מיוחדים.

אמצעי המיגון העיקריים הם מעצורים, בולמי נחשול, קיבולי הגנה, דיכוי קשת וסלילים תגובתיים, מעצורי ברקים (חבל ומוט), מפסקי זרם מהירים עם התקני סגירה אוטומטיים (AR).

אמצעי תפעול סבירים מסייעים להבטיח הפעלה אמינה של הבידוד בעת שימוש במגבילים והתקני הגנה אחרים. הם כוללים תיאום בידוד, ארגון בדיקות בידוד מונעות תקופתיות (על מנת לזהות ולהסיר בידוד מוחלש), הארקה של נייטרלים של שנאים ועוד. .

תיאום בידוד

אחת הבעיות העיקריות המתעוררות בתכנון בידוד בטכנולוגיות מתח גבוה היא ההגדרה של מה שנקרא "רמת בידוד", כלומר המתח שהוא יכול לעמוד בו מבלי להינזק.

בידוד מתקני חשמל חייב להתבצע במגבלה כזו של חוזק חשמלי שלא תהיה חפיפה (הרס) בכל מתח יתר אפשרי.עם זאת, בידוד זה מסורבל ויקר מדי.

לכן, בבחירת בידוד, רצוי לא ללכת על הקו של יצירת הגבלה לחוזק החשמלי שלו, אלא על הקו של הפעלת אמצעי מיגון כאלה שמצד אחד מונעים הופעת גלי מתח יתר המסוכנים לבידוד, ומצד שני, הוא מגן על הבידוד מפני גלי נחשול...

לכן, הבידוד נבחר ברמה מסוימת, כלומר. ערך שצוין עבור מתח פריקה והתמוטטות, תוך התחשבות באמצעי הגנה.

רמת בידוד ואמצעי הגנה חייבים להיבחר בצורה כזו שהבידוד לא יקרוס בהשפעת צורות שונות של מתח יתר המתרחשות בהתקנה נתונה, ובמקביל יש לו גודל ועלות מינימליים.

התאמה בין רמת הבידוד המאומצת ואמצעי הגנה עם מתחי יתר המשפיעים על הבידוד נקראת תיאום בידוד.

רמות הבידוד של מתקנים במתח של 220 קילו וולט כולל נקבעות בעיקר על פי ערכי מתחי יתר אטמוספריים, כלומר. הם גבוהים משמעותית מהערכים של מתחי יתר פנימיים, ותיאום הבידוד בהם מבוסס על מאפייני דחף.

רמות הבידוד של מתקנים של 330 קילו וולט ומעלה נקבעות בעיקר על ידי מתחי יתר פנימיים, ותיאום הבידוד בהם מבוסס על התחשבות בגדלים האפשריים של מתחי יתר אלו.

תיאום בידוד תלוי מאוד בנקודה הנייטרלית של ההתקנה. התקנות עם נייטרלי מבודד דורשים רמת בידוד גבוהה יותר מאשר התקנות עם נייטרלי מוארק קשיח.