Technologie haute tension en électricité, types d'isolation des installations et coordination de l'isolation

Technique haute tension

L'ingénierie haute tension est l'une des principales disciplines dans un certain nombre de spécialités électriques, électriques et électrophysiques.

Il est largement utilisé dans de nombreux secteurs de l'économie nationale. En ce qui concerne les systèmes électriques à haute tension, cette discipline étudie l'isolation électrique et les processus qui se produisent dans l'isolation lorsqu'ils sont exposés à des tensions (de fonctionnement) et des surtensions nominales.

Les installations à haute tension, basées sur les caractéristiques des procédés d'isolation électrique, comprennent les installations dont la tension nominale est supérieure à 1000 V.

Le cours de technique haute tension est généralement divisé en deux parties. La première partie aborde les questions liées à la conception, à la technologie, aux essais et à l'exploitation. isolation des installations électriques… La deuxième partie examine l'apparition des surtensions dans les réseaux électriques et les méthodes pour leur limitation.

Les deux parties de la technologie haute tension sont étroitement liées l'une à l'autre et la solution globale aux problèmes de l'une ou l'autre partie doit être réalisée dans une relation mutuelle.

L'éventail des problèmes abordés par la technologie haute tension comprend :

• champ électrique à haute tension ;

• décharge électrique et surf dans les diélectriques ;

• isolation électrique et structures isolantes;

• méthodes de protection contre les surtensions et les surtensions ;

• questions liées à l'équipement des laboratoires haute tension, aux mesures haute tension, aux méthodes de test préventif de l'isolation et des structures d'isolation, aux courants de terre et aux dispositifs de mise à la terre.

Chacune de ces questions a ses propres caractéristiques et son importance indépendante. Cependant, tous visent à résoudre le problème principal de la technologie haute tension - réalisation et mise à disposition d'une isolation électrique fiable des installations à haute tension (réalisation de structures d'isolation avec des niveaux d'isolation techniquement et économiquement rationnels).

Par exemple, les fuites de gaz sont d'une grande importance indépendante, mais dans les technologies à haute tension, elles sont considérées en termes de propriétés d'isolation, car les gaz, en particulier l'air, sont présents dans toutes les structures d'isolation.

Cette discipline scientifique est née simultanément avec l'apparition des premières installations à haute tension, lorsque l'isolation électrique a commencé à déterminer la fiabilité de leur fonctionnement.

Au fur et à mesure que tu grandis tension nominale des installations les exigences d'isolation augmentent.Ces exigences sont largement déterminées par les transitoires qui se produisent dans diverses parties des installations électriques lors de la commutation de circuits, des défauts à la terre, etc. (surtensions internes) et décharges de foudre (surtensions atmosphériques).

Dans le cadre de la résolution des problèmes de la technologie haute tension, des laboratoires spéciaux haute tension étaient nécessaires pour obtenir des hautes tensions de différents types et formes, ainsi que des appareils de mesure haute tension.

Par conséquent, l'ingénierie haute tension considère l'équipement principal des laboratoires haute tension modernes et les mesures haute tension.

De plus, la circulation des courants dans le sol (fréquence industrielle et impulsionnelle) est considérée du point de vue de l'agencement des mises à la terre de travail et de protection, nécessaires pour assurer les modes de fonctionnement des installations à haute tension et la sécurité de leur maintenance. .

L'ingénierie haute tension est la seule discipline académique qui examine de manière approfondie les performances des structures d'isolation dans les systèmes électriques, c'est pourquoi c'est l'une des disciplines fondamentales pour toutes les majeures en génie électrique et en génie électrique.

Types d'isolation pour les installations électriques à haute tension

Moderne systèmes d'alimentation, composé d'un certain nombre de centrales (NPP, HPP, GRES, TPP), de sous-stations, de lignes électriques aériennes et câblées, contient trois principaux types d'isolation haute tension : l'isolation des postes, des sous-stations et des lignes.

Vers l'isolation au gaz comprennent l'isolation des équipements électriques destinés à l'installation intérieure, c'est-à-dire l'isolation des machines tournantes (générateurs, moteurs et compensateurs), des appareils électriques (interrupteurs, limiteurs, réacteurs, etc.). transformateurs de puissance et autotransformateurs, ainsi que des structures d'isolation électrique pour l'installation intérieure (prises et isolateurs de support, etc.).

Pour l'isolation des sous-stations comprennent l'isolation des équipements électriques destinés à une installation externe (dans la partie ouverte du poste), c'est-à-dire l'isolation des transformateurs de puissance et des autotransformateurs, des appareils électriques externes, ainsi que des structures d'isolation électrique pour une installation externe.

Pour l'isolement de la ligne comprennent l'isolation des lignes aériennes et l'isolation des câbles.

L'isolation électrique des installations à haute tension est divisée en externe et interne. Vers l'isolation extérieure inclure des dispositifs et des structures d'isolation électrique dans l'air, et à l'isolation intérieure — dispositifs et structures en milieu liquide ou semi-liquide.

L'isolation haute tension détermine la fiabilité du fonctionnement des systèmes électriques et est donc soumise à des exigences de résistance électrique lorsqu'elle est exposée à des tensions et surtensions élevées, à la résistance mécanique, à la résistance aux influences environnementales, etc.

L'isolation doit résister longtemps à la tension de fonctionnement ainsi qu'aux chocs différents types de surtension.

L'isolation externe destinée à une installation externe doit fonctionner de manière fiable sous la pluie, la neige, la glace, divers polluants, etc. L'isolation interne, par rapport à l'isolation externe, a généralement de meilleures conditions de travail.Dans les zones montagneuses, l'isolation externe doit fonctionner de manière fiable à une pression d'air réduite.

De nombreux types de structures d'isolation électrique doivent avoir une résistance mécanique accrue. Par exemple, les isolateurs de support et de manchon, les manchons, etc. doivent résister à plusieurs reprises à l'impact de forces électrodynamiques importantes lors de courts-circuits, d'isolateurs de ligne (guirlandes) et de structures d'isolation électrique à support élevé - charge de vent, car le vent peut créer une haute pression.

La limitation des surtensions dangereuses pour l'isolement dans les différents modes de fonctionnement s'effectue à l'aide de l'aide dispositifs de protection spéciaux.

Les principaux dispositifs de protection sont les parafoudres, les parafoudres, les capacités de protection, les bobines de suppression d'arc et réactives, les parafoudres (corde et tige), les disjoncteurs rapides avec dispositifs de fermeture automatique (AR).

Des mesures d'exploitation raisonnables contribuent à assurer un fonctionnement fiable de l'isolement lors de l'utilisation de limiteurs et d'autres dispositifs de protection. Elles comprennent la coordination de l'isolement, l'organisation de tests d'isolement préventifs périodiques (afin d'identifier et d'éliminer l'isolement affaibli), la mise à la terre des neutres des transformateurs, etc. .

Coordination de l'isolement

L'un des principaux problèmes qui se posent dans la conception de l'isolation dans les technologies haute tension est la définition de ce que l'on appelle "Niveau d'isolation", c'est-à-dire la tension qu'il peut supporter sans être endommagé.

L'isolation des installations électriques doit être réalisée avec une limite de rigidité diélectrique telle qu'il n'y aura pas de chevauchement (destruction) à une éventuelle surtension.Cependant, cette isolation est trop encombrante et coûteuse.

Par conséquent, lors du choix de l'isolation, il est conseillé de ne pas aller dans le sens de la création d'une limite à sa rigidité diélectrique, mais dans le sens de l'application de telles mesures de protection qui, d'une part, empêchent l'apparition d'ondes de surtension dangereuses pour l'isolation, et d'autre part, il protège l'isolant des ondes de surtension...

Par conséquent, l'isolation est sélectionnée à un certain niveau, c'est-à-dire. valeur spécifiée pour la tension de décharge et de claquage, en tenant compte des mesures de protection.

Niveau d'isolement et les mesures de protection doivent être choisies de manière à ce que l'isolation ne s'effondre pas sous l'influence de diverses formes de surtension se produisant dans une installation donnée, et en même temps ait un encombrement et un coût minimum.

La réconciliation du niveau d'isolement adopté et des mesures de protection avec les surtensions affectant l'isolement est appelée coordination de l'isolement.

Les niveaux d'isolement des installations d'une tension de 220 kV inclus sont principalement déterminés par les valeurs des surtensions atmosphériques, c'est-à-dire elles sont nettement supérieures aux valeurs des surtensions internes et leur coordination d'isolation est basée sur les caractéristiques d'impulsion.

Les niveaux d'isolation des installations de 330 kV et plus sont principalement déterminés par les surtensions internes, et la coordination de l'isolation dans celles-ci est basée sur la prise en compte des amplitudes possibles de ces surtensions.

La coordination de l'isolement dépend fortement du point neutre de l'installation. Les installations avec un neutre isolé nécessitent un niveau d'isolation plus élevé que les installations avec un neutre mis à la terre.