Материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления пользователям Интернета и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.
© 2018 - 2024
Защита объектов электроэнергетики от перенапряжения
Вопросы с ответами к экзамену
Разделение электроустановок на разные виды напряжения.
Традиционное разделение эл.установок на установки низкого напряжения (НН) и высокого напряжения (ВН) определяется уровнем опасности для человека. Существует и другой фактор приводящий к коренному отличию электроустановок низкого и высокого напряжения – это поведение изоляции эл.установки. низковольтный установках изоляционные расстояния определяются механическими соображениями, т.е. возможностью выдерживать механические нагрузки или исключением возможного соприкосновения токоведущих частей между собой. В высоковольтных установках на первое место выходит проблема возможных повреждений изоляции из-за большого напряжения на ней. Например, для напряжения 220В воздушный промежуток в доли миллиметра с точки зрения электрической прочности уже вполне приемлем, а для напряжения 110кВ воздушный промежуток размером в 10-ки сантиметров уже не является изоляцией и может быть пробит. Именно специфическая проблема изоляции при высоких напряжениях ставит основной задачей обеспечение необходимого уровня электрической изоляции элементов эл.установок.
Механизмы пробоя изоляции для газов
1. при столкновении нейтрального атома с частицей движущейся с большой скоростью может произойти отрыв электрона от нейтрального атома с образованием свободного электрона. Этот эффект называется ударной ионизацией. При таком процессе концентрация свободных зарядов увеличивается и растет электрический ток.
2. фотоионизация в объеме газа имеет место при воздействии жесткого электромагнитного излучения (ультрафиолетовые лучи, рентгеновские и гамма излучение).
3. при обычных температурах в диэлектриках не происходит отрыва электронов при тепловых сооударениях частиц. Термическая ионизация при тепловых сооударениях становится заметной при температурах в тысячи градусов Цельсия.
4. Эмиссия электронов с поверхности электродов, при которой электроны проникают в глубь диэлектрика.
Механизмы пробоя изоляции для жидких и твердых диэлектриков
В жидких диэлектриках имеют большое значение тепловые и ионизационные процессы, т.е. нагрев жидкости с ее разложением. Другим фактором пробоя жидкого диэлектрика является наличие в нем посторонних примесей.
В твердых диэлектриках пробой может вызываться как электрическими процессами (ударной ионизацией) так и тепловыми процессами возникающими под действием электрического поля. Большую роль в твердых диэлектриках играют электрохимические процессы. Т.е. разложение твердого диэлектрика под действием химически активных ионизированных частиц.
Перекрытие изоляции
Перекрытием называют разряд по границе раздела двух сред, чаще всего твердый диэлектрик – газ. Напряжение перекрытия записывается как Uпер всегда меньше пробивного напряжения Uпер<Uпр. Основными причинами этого эффекта считают влияние газовых включений между металлом электрода и твердым диэлектриком, влияние микрокапель влаги и накопление объемных зарядов на боковой поверхности изолятора. Для увеличения Uпер применяют ребристые конструкции изоляторов.
Изоляторы воздушных ЛЭП.
Эти изоляторы спроектированы так, чтобы в сухом состоянии пробивное напряжение превышало напряжение перекрытия примерно в 1,6, что обеспечивает отсутствие пробоя при перенапряжениях.
Для повышения надежности изоляции и повышения разрядных напряжений тарельчатые изоляторы соединяют в гирлянды. Узел крепления у них выполнен шарнирным и поэтому на изолятор действует только растягивающая сила.
Стержневые изоляторы изготавливают из фарфора и полимерных материалов. Механическая прочность фарфоровых стержневых изоляторов меньше чем у тарельчатых. Несущей конструкцией полимерного изолятора является стеклопластиковый стержень, имеющий слабую дугостойкость, стержень закрывают ребристым чехлом из фторопласта, который обладает отталкивающими свойствами влаги и загрязнений.
Штыревые изоляторы крепятся на опоре с помощью металлического штыря или крюка, из-за большого изгибающего усилия на такой изолятор применяют штыревые изоляторы на напряжение не выше 35кВ.
Изоляция силовых кабелей.
Кабель ВН состоит из следующих составных частей:
1. Одно или несколько токопроводящих жил.
2. Изоляция
3. Оболочка из алюминия или свинца для герметизации.
4. Броня из стальных лент или проволок для защиты от механических повреждений.
5. Покровы из лент кабельной бумаги или пряжи пропитанные битумом для защиты от коррозии.
Изоляция кабеля разделяется на фазную между жилами и поясную между жилами и оболочкой.
Жилы кабеля изготавливают из алюминия или меди. Кабели на напряжение до 10кВ включительно изготавливаются с секторными жилами, а на напряжение 20кВ и выше с круглыми жилами.
Изоляция выполняется слоями кабельной бумаги пропитанной маслами или из пластмассы. В кабелях 110кВ и выше применяется бумажная изоляция с пропиткой и поддержанием избыточно низкого до 0,5 мПа или высокого 1,5 мПа давления масла. Кабели высокого давления в ряде случаев выполняют в стальном трубопроводе.
Дефекты изоляции.
В процессе эксплуатации на изоляцию воздействуют электрические, механические и тепловые нагрузки вызывающие постепенное ухудшение ее свойств, связанное с уменьшением сопротивления изоляции, роста диэлектрических потерь, снижением электрической прочности. Этот процесс называют старением изоляции, который носит необратимый характер и завершается пробоем изоляции. Различают 4 процесса старения изоляции:
1. электрические нагрузки, связанные с ионизацией при большой напряженности электрического поля – электрическое старение изоляции.
2. тепловые нагрузки, приводящие к постепенному разложению и появлению трещин в изоляции – тепловое старение изоляции.
3. механические нагрузки, связанные с возникновением и развитием трещин в твердой изоляции – механическое старение.
4. проникновение влаги из окружающей среды – увлажнение изоляции.
Возникающие в изоляции дефекты подразделяются на сосредоточенные (трещины, газовые включения, эрозия, увлажнения небольшого количества изоляции) и распределенные - отхватывающие значительный объем или поверхность изоляции.
Атмосферные перенапряжения.
Прямые удары молний приводят к перекрытию изоляции ЛЭП от 3-х до 35кВ. около половины всех перекрытий ЛЭП сопровождаются возникновением электрической дуги и отключением фидера.
Величина индуктированного напряжения примерно пропорциональна амплитуде тока молнии.
Прямые удары молнии в ЛЭП вместе с индуктированными перенапряжениями при 30 грозовых часах в году приводят в среднем к 15-ти перекрытиям изоляции на 100км ЛЭП.
Координация изоляции.
Изоляция нового оборудования на заводе-изготовителе подвергается испытание повышенным напряжением. Совокупность испытательных напряжений к которым подвергается изоляция нового оборудования называется уровнем изоляции оборудования. Минимальным уровнем изоляции называют совокупность испытательных напряжений, которыми испытывается изоляция периодически и в процессе эксплуатации.
Выбор изоляции оборудования производят с учетом характеристик защитных разрядников и других применяемых способов ограничения перенапряжения. Под координацией изоляции понимается установление и поддержание в эксплуатации необходимого соотношения между уровнем изоляции и воздействующими на нее напряжениями.
Трубчатые разрядники.
Представляют собой разновидность искровых промежутков дополненных приспособлением для принудительного гашения дуги которое, выполнено в виде трубки из газогенерирующего материала. Защитная функция трубчатым разрядником выполняется также как и простым искровым промежутком, отключение дуги сопровождающего тока короткого замыкания производится из-за интенсивного газовыделения трубкой при повышенной температуре горения дуги.
Вентильные разрядники.
Защитная функция вентильным разрядником выполняется также как и простым искровым промежутком но, в связи с однородностью электрического поля вольт-секундная характеристика разрядника лучше чем у трубчатого и меньше статический разброс пробивных напряжений. Отключение возникшего короткого замыкания производится с помощью нелинейного резистора включенного последовательно с искровым промежутком. Сопротивление этого резистора велико при рабочем напряжении и резко снижается при повышенном напряжении.
Защита объектов электроэнергетики от перенапряжения
Вопросы с ответами к экзамену
Дата: 2019-07-30, просмотров: 167.