Сетевая сеть
В этой книге термин «высокое напряжение» используется как общий термин для включения всех напряжений выше 1000 вольт, хотя акцент делается на типичные уровни напряжения, используемые в энергосистемах. Высокое напряжение, однако, характерно для многих приложений, не связанных с энергосистемой.
Высоковольтная техника - практика и теория (на фото: Размыкающие автоматические выключатели, кредит: ABB)
Типичными примерами являются автомобильные системы зажигания, трубки электронно-лучевого излучения, обнаруженные в осциллографах и телевизорах. Схематическое изображение типичной силовой системы показано на рисунке 1.1.
Важным соотношением в связи с передачей энергии является следующее:
S = √3 VI (рисунок 1.1)
с S как кажущаяся мощность в кВА, V как линейное напряжение в кВ и I ток линии в А. (/ info_box)
Это уравнение ясно показывает, что для передачи фиксированного количества кВА по линии передачи предпочтительным является более высокое напряжение, так как это приводит к более низким токам. Более низкие токи желательны, поскольку потери и падение напряжения из-за сопротивления проводника ниже.
Это позволяет использовать более тонкие проводники.
Рисунок 1.1 - Схематическое представление сети электропитания
Использование более высоких напряжений приводит к появлению ряда новых аспектов, которые необходимо учитывать во избежание утечки тока или утечки из-за неадекватной изоляции. В общем, все металлы являются проводниками электричества из-за их более высокой проводимости, причем медь и алюминий являются экономически выгодными.
Неметаллы обычно являются непроводниками электричества, то есть изоляционными материалами. К ним относятся газы в неионизованном состоянии - воздух при атмосферном давлении является наиболее широко применяемым веществом этого типа. Чистая деионизированная вода также является изолирующим материалом, но небольшие количества растворенных неорганических солей превращают ее в проводник, несмотря на то, что кристаллы соли являются изоляторами при дегидратации.
Органические вещества, такие как древесина, также являются хорошим изолятором при сушке, но становятся проводящими, когда они влажны. Свойства ряда веществ приведены в таблице 1.1.
Из этой таблицы воздух при атмосферном давлении является очевидным выбором в качестве изоляционного материала. Это привело к широкому использованию высоковольтных воздушных линий и наружных подстанций. Тем не менее, все же необходимо механически поддерживать высоковольтные проводники. Для этого фарфор и стекло хорошо зарекомендовали себя в качестве опорных или подвесных изоляторов.
Эти изоляторы затем появляются параллельно воздушной изоляции, которая окружает оголенный проводник. Интерфейс между фарфором или стеклом и воздухом оказывается уязвимым регионом.
Таблица 1.1 - Свойства проводников и изоляционных материалов
Таблица 1.1 - Свойства проводников и изоляционных материалов
В системах с металлической оболочкой (ГИС) в качестве основной изолирующей среды используется гексафторид серы (SF6). Кроме того, твердые материалы, такие как фарфор, стекло и полимеры, также используются для поддержки высоковольтных проводников. Трансформаторы и другое оборудование используют минеральное масло, как самостоятельно, так и в сочетании с бельем или бумагой.
В правильно спроектированной системе вышеупомянутые системы изоляции должны быть способны надежно работать в нормальных условиях напряжения, а также при ненормальных условиях перенапряжения. Основным фактором, который может вызвать отказ изоляции, является перенапряжение, то есть применение электрического поля к материалу, который превышает его возможности и вызывает отказ.
Как правило, воздух при атмосферном давлении является хорошим изолятором, а зазор, состоящий из электродов без острых выступов, может легко выдерживать 20 кВ / см. Однако при 30 кВ / см воздух в зазоре становится ионизированным и разрушается, что приводит к перегоранию, сопровождаемому высоким током короткого замыкания.
Молния развивается аналогично, когда накопление электрического заряда в облаке вызывает полевые условия, приводящие в конечном итоге к массивному выходу в виде высокого тока к земле.
| Заглавие: | Высоковольтная техника - практика и теория доктора Дж. П. Хольцхаузена; Д-р WL Vosloo |
| Формат: | |
| Размер: | 7.6Mb |
| Страницы: | 157 |
| Скачать: | Прямо здесь | Загрузить обновления | Получить технические статьи |