Вопросы теории высоких напряжений
Теория (техника) высоких напряжений — это раздел электротехники, который охватывает изучение и применение электрических явлений, происходящих в различных средах при высоких напряжениях.
Высоким считается напряжение от 250 вольт. Мощные электростанции принято сооружать недалеко от мест добычи топлива и на больших реках, а получаемую электрическую энергию передавать в промышленные районы. Теория высоких напряжений разделена на две основные части. В первой из них изучаются проблемы, которые относятся к эксплуатации, испытанию, технологиям, конструированию изоляции электрических установок. Во второй части изучаются перенапряжения, их возникновения и способы защиты от них. В комплекс вопросов, которые рассматриваются теорией высоких напряжений, входят:
- Вопросы, которые связаны с оборудованием высоковольтных лабораторий, высоковольтными измерениями, устройством заземления, а также методами профилактики и испытания изоляции.
- Электрическое поле при высоких напряжениях.
- Методы защиты от перенапряжений.
- Пробой и электрический разряд в диэлектриках.
- Изоляция и изоляционные конструкции.
Каждый из вышеперечисленных вопросов имеет самостоятельное значение и индивидуальные особенности. Но при это они все направлены на решение основной задачи теории высоких напряжений — создание и обеспечение надежной работающей электрической изоляции высокого напряжения, то есть создание таких изоляционных конструкций, которые обладают рациональным уровнем изоляции.
Изоляция
Электрическая изоляция — это составляющая конструкции оборудования, которая препятствует прохождению через него электрического тока.
Изоляция электрических установок высокого напряжения делится на линейную, подстанционную и станционную. К линейной изоляции относится изоляция воздушной и кабельной линий. К подстанционной изоляции относится изоляция оборудования, которое предназначено для установки на открытой части подстанции, то есть изоляция трансформаторов, электрических аппаратов наружной установки, автотрансформаторов, а также электроизоляционные конструкции наружной установки. К станционной изоляции относится изоляция электрического оборудования внутренней установки — изоляция вращающихся машин (генераторы, компенсаторы, двигатели и т.п.), электрических аппаратов (разрядники, реакторы и т.п.), силовых трансформаторов, а также электроизоляционные конструкции внутренней установки.
Изоляцию высокого напряжения также можно разделить на внешнюю и внутреннюю. К внутренней относится изоляция конструкций и устройств, которые находятся в полужидкой и жидкой средах, а к внешней – изоляция устройств и конструкции находящихся на воздухе. Изоляцией высокого напряжения определяется надежность работы электроэнергетических систем, из-за чего к ней предъявляются требования по электрической прочности в случае воздействия высоких напряжений и перенапряжений, механической прочности и т.п. Любая изоляция должна выдерживать не только рабочее напряжение, но и воздействие всех видов перенапряжений.
Перенапряжения
Перенапряжение — это напряжение, которое превышает амплитуду наибольшего рабочего напряжения изоляции элементной электрической цепи.
Все перенапряжения делятся на:
- Внешние. К данному виду перенапряжений относятся грозовые перенапряжения — прямой удар молнии, приход волны с линии и индуктированные.
- Внутренние. Данный вид перенапряжений делится на коммутационные, квазистационарные и стационарные. К коммутационным относятся отключение трансформатора, короткое замыкание и автоматическое повторное включение линии. К стационарным и квазистационарным относятся резонанс, феррорезонанс и параметрический резонанс.
Основными характеристиками перенапряжений являются максимальное значение амплитуды напряжения при перенапряжении, длительность перенапряжения, форма кривой перенапряжений и широта охвата составляющих электроцепи. Данные характеристики имеют стохастическую природу и существенный статический разброс, учитываемый при разнообразных расчетах. Для высоковольтных устройств наиболее опасными являются грозовые напряжения, изоляция таких устройств способна выдерживать коммутационные перенапряжения любой кратности. Для высоковольтных устройств высоких и сверхвысоких классов напряжения (более 330 киловольт) самыми опасными являются коммутационные перенапряжения. Именно поэтому на низких классах напряжения ограничивают только грозовые перенапряжения при помощи специальных защитных устройств, а на высоких классах принудительному ограничению подвергаются дополнительно внутренние перенапряжения.
