電気における高電圧技術、プラントの絶縁の種類と絶縁調整

高電圧技術

高電圧工学は、電気、電気、電気物理学の多くの専門分野における主要分野の 1 つです。

国民経済の多くの分野で広く使用されています。高電圧電力システムに関して、この分野では電気絶縁と、定格 (動作) 電圧および過電圧にさらされたときに絶縁内で発生するプロセスを研究します。

高電圧設備には、電気絶縁プロセスの特性に基づいて、公称電圧が 1000 V を超える設備が含まれます。

高電圧技術コースは通常 2 つの部分に分かれています。最初の部分では、設計、テクノロジー、テスト、運用に関連する問題を扱います。 電気設備の絶縁… 2 番目の部分では、電気ネットワークでの過電圧の発生とその制限方法を検討します。

高電圧技術の両方の部分は互いに密接に関連しており、一方または他方の部分の問題に対する全体的な解決は、相互の関係の中で実行される必要があります。

高電圧技術によって対処される問題には次のようなものがあります。

• 高電圧の電界。

• 誘電体内での放電とサーフィン。

• 電気絶縁および絶縁構造。

• サージおよびサージ保護方法。

• 高電圧実験室の設備、高電圧測定、絶縁および絶縁構造の予防試験方法、地電流および接地装置に関連する問題。

これらの質問にはそれぞれ独自の特徴と独立した重要性があります。しかし、それらはすべて、高電圧技術の主要な問題を解決することを目的としています。 高電圧設備の確実に機能する電気絶縁の作成と提供（技術的および経済的に合理的なレベルの絶縁を備えた絶縁構造の作成）。

たとえば、ガス漏れは独立して非常に重要ですが、高電圧技術では、ガス、特に空気がすべての絶縁構造に存在するため、ガス漏れは絶縁特性の観点から考慮されます。

この科学的分野は、最初の高電圧設備の出現と同時に発生し、電気絶縁がその動作の信頼性を決定し始めました。

成長するにつれて 設備の公称電圧 断熱要件が高まっています。これらの要件は主に、回路の切り替えや地絡などの際に電気設備のさまざまな部分で発生する過渡現象によって決まります。 （内部サージ）および雷放電（大気サージ）。

高電圧技術の問題解決に関連して、さまざまな種類や形状の高電圧を取得するための特別な高電圧実験室や高電圧測定装置が必要でした。

したがって、高電圧工学では、現代の高電圧研究室および高電圧測定の主要な機器を考慮します。

さらに、地中の電流の流れ（工業用周波数とパルス）は、高電圧設備の動作モードとメンテナンスの安全性を確保するために必要な作業用接地と保護用接地の配置の観点から考慮されます。 。

高電圧工学は、電気システムにおける絶縁構造の性能を包括的に調べる唯一の学問であり、そのため、すべての電気工学および電気工学専攻にとって中核となる学問の 1 つです。

高電圧電気設備の絶縁の種類

モダン 電力システムは、多数の発電所 (NPP、HPP、GRES、TPP)、変電所、架空送電線、およびケーブル送電線で構成され、ステーション絶縁、変電所絶縁、および送電線絶縁という 3 つの主要なタイプの高電圧絶縁が含まれています。

ガス絶縁へ これには、内部設置を目的とした電気機器の絶縁、つまり回転機械（発電機、モーター、補償器）、電気機器（スイッチ、リミッター、リアクトルなど）の絶縁が含まれます。電力変圧器および単巻変圧器、ならびに内部設置用の電気絶縁構造物（ソケットおよび支持碍子など）。

変電所絶縁用 これには、外部設置（変電所の開放部分）を目的とした電気機器の絶縁、つまり変圧器や単巻変圧器、外部電気機器の絶縁、および外部設置用の電気絶縁構造が含まれます。

ライン絶縁用 架空線の絶縁とケーブル線の絶縁が含まれます。

高電圧設備の電気絶縁は、外部絶縁と内部絶縁に分けられます。 外断熱へ 空気中の電気絶縁装置や構造物が含まれます。 内部断熱材に — 液体または半液体媒体内のデバイスおよび構造。

高電圧絶縁は電力システムの動作の信頼性を決定するため、高電圧や過電圧にさらされたときの電気的強度、機械的強度、環境の影響に対する耐性などの要件が課せられます。

絶縁は、長期間の動作電圧および衝撃に耐える必要があります。 さまざまな種類の過電圧.

外部設置を目的とした外部断熱材は、雨、雪、氷、さまざまな汚染物質などの中でも確実に機能する必要があります。通常、内部断熱材は外部断熱材と比較して、より良好な作動条件を備えています。山岳地帯では、外部断熱材が減圧下でも確実に機能する必要があります。

多くの種類の電気絶縁構造では、機械的強度を向上させる必要があります。たとえば、サポートおよびスリーブのインシュレーター、スリーブなどです。風は高圧を発生させる可能性があるため、短絡時の大きな電気力学的力、線路絶縁体（ガーランド）、および高支持電気絶縁構造の影響、つまり風荷重に繰り返し耐える必要があります。

さまざまな動作モードでの絶縁に危険な過電圧の制限は、ヘルプを使用して実行されます。 特別な保護装置.

主な保護装置は、避雷器、避雷器、保護容量、消弧コイルおよび無効コイル、避雷器 (ロープおよびロッド)、高速サーキットブレーカーです。 自動閉鎖装置（AR）付き.

リミッターやその他の保護装置を使用する場合に、絶縁の信頼性の高い動作を確保するには、絶縁の調整、定期的な予防絶縁テストの実施 (脆弱な絶縁を特定して除去するため)、変圧器の中性線の接地などが含まれる、合理的な運用対策が必要です。 。

隔離調整

高電圧技術における絶縁設計で生じる主な問題の 1 つは、いわゆる絶縁の定義です。 「絶縁レベル」、つまり損傷せずに耐えられる電圧です。

電気設備の絶縁は、過電圧が発生した場合にオーバーラップ（破壊）が起こらないような電気強度の限界内で実行する必要があります。しかし、この断熱材は非常に面倒で高価です。

したがって、絶縁体を選択するときは、その耐電圧に制限を設けるという方向ではなく、一方では絶縁にとって危険な過電圧波の発生を防ぐような保護措置を適用するという方向に沿って行うことをお勧めします。一方で、サージ波の発生から絶縁体を保護します...

したがって、絶縁は一定のレベルで選択されます。保護対策を考慮した放電および破壊電圧の規定値。

分離レベル また、保護手段は、特定の設備で発生するさまざまな形式の過電圧の影響で絶縁が破壊されないように、同時に最小のサイズとコストを実現するように選択する必要があります。

採用された絶縁レベルと、絶縁に影響を与える過電圧を伴う保護手段との調整は、 隔離調整.

電圧が 220 kV を含む設備の絶縁レベルは、主に大気過電圧の値によって決まります。それらは内部過電圧の値よりも大幅に高く、それらの絶縁調整はインパルス特性に基づいています。

330 kV 以上の設備の絶縁レベルは主に内部過電圧によって決定され、設備内の絶縁の調整は、これらの過電圧の考えられる大きさの考慮に基づいています。

断熱調整は、設置の中性点に大きく依存します。絶縁された中性点を使用した設置には、ハードアースされた中性点を使用した設置よりも高いレベルの絶縁が必要です。