Получайте компоненты с завода-изготовителя со стабильным качеством, практичными сроками поставки и поддержкой экспорта.
Заполните форму ниже, чтобы получить наш каталог и цены.
По ссылкейойо шиКоординация изоляции — это процесс выбора уровней диэлектрической прочности трансформаторов и кабельной арматуры таким образом, чтобы они соответствовали напряженным состояниям, которые система может реально создать, включая как постоянное рабочее напряжение, так и переходные перенапряжения, возникающие в результате ударов молнии или коммутационных операций. Вместо того чтобы рассчитывать размеры каждого элемента отдельно, в рамках этого процесса трансформатор, его проходные изоляторы, предохранители, выключатели и подключенные кабельные концевые заделки рассматриваются как единая диэлектрическая цепь — самое слабое звено определяет фактическую выдерживаемую способность системы, независимо от того, насколько высокие номинальные характеристики имеет самый прочный компонент.
Это имеет значение на уровне вспомогательного оборудования, поскольку номинальное напряжение распределительного трансформатора само по себе не определяет, какому напряжению должны выдерживать проходные втулки, переключатель отводов или кабельные концевые муфты. Система класса 25 кВ требует не просто вспомогательного оборудования с номинальным напряжением “25 кВ”, а такого, базовый импульсный уровень (BIL) и путевое расстояние которого соответствуют результатам расчета координации защиты системы или, при отсутствии специального расчета для данного проекта, стандартным таблицам классов напряжения. Два приспособления могут иметь одинаковое номинальное напряжение, но при этом значительно различаться по способности выдерживать переходные процессы, если их значения BIL различаются — это различие часто упускается при поверхностном сравнении по каталогам.
Для вспомогательных устройств не устанавливаются собственные требования к изоляции; они определяются системой. Например, от вставки в проходную муфту, рассчитанной на работу при напряжении 15 кВ, ожидается, что она выдержит уровни импульсного напряжения примерно от 95 кВ до 125 кВ BIL в зависимости от применимого стандарта и категории установки — не потому, что сама вставка создает эту нагрузку, а потому, что она находится в цепи, где могут возникать переходные процессы. Инженеры-практики, которые выбирают оборудование, ориентируясь исключительно на рабочее напряжение, не проверяя соответствующие требования к BIL, часто становятся причиной пробелов в координации на последующих этапах, которые выявляются только во время импульсных испытаний или, что еще хуже, после переходного явления в процессе эксплуатации.
Базовый уровень импульсного напряжения (BIL) — это стандартизированный показатель, определяющий, какому значению импульсного напряжения (вызванного ударом молнии или переходным процессом при коммутации) должно выдерживать устройство без пробоя или пробива. Он выражается в виде пикового значения напряжения (кВп), а не среднеквадратичного рабочего значения, поскольку импульсные явления представляют собой кратковременные переходные процессы, а не нагрузки в установившемся режиме. Проходник, рассчитанный на непрерывную работу при напряжении 24 кВ, может иметь номинальное значение BIL 125 кВп, что отражает тот факт, что переходные напряжения могут достигать значений, в несколько раз превышающих номинальное напряжение, за долю миллисекунды.
Um — максимальное напряжение в системе — отличается от номинального напряжения системы и представляет собой максимальное напряжение, которое оборудование должно выдерживать в нормальных условиях эксплуатации, включая скачки напряжения в периоды малой нагрузки. В системах, построенных в соответствии со стандартами МЭК, Um обычно определяется как значение, немного превышающее номинальное — например, в системе с номинальным напряжением 24 кВ Um обычно составляет от 24 кВ до 25,8 кВ — и при подборе вспомогательного оборудования в качестве ориентира для подтверждения способности выдерживать постоянное напряжение используется именно Um, а не номинальное значение.
Общее соотношение координации можно выразить следующим образом: BIL ≥ k × Um × √2, где k — координационный коэффициент, учитывающий характеристики импульсных перенапряжений при переключении и тип изоляции. Это упрощённая концептуальная зависимость — в большинстве коммерческих проектов выбор BIL осуществляется на основе стандартизированных таблиц по классам напряжения, а не посредством прямого расчёта.
В системе класса 15 кВ с напряжением Um, близким к 17,5 кВ, стандарт IEC 60071-1 (табл. 2, диапазон I) устанавливает стандартное номинальное напряжение выдержки импульса молнии (BIL) на соответствующие проходные изоляторы и коммутационное оборудование в размере 75 кВp или 95 кВp, причем более высокое значение обычно выбирается для установок, расположенных на открытом воздухе или в условиях умеренного загрязнения. Инженер-практик, подтверждающий совместимость в рамках проекта модернизации, должен сверять значение BIL непосредственно с паспортом координационных данных, а не исходить из класса напряжения — несоответствия между устаревшей проходкой на 95 кВп и заменой, рассчитанной лишь на 75 кВп, выявлялись во время пусковых импульсных испытаний не в одном проекте модернизации, значительно позже завершения закупок.
Стандарт IEC 60071-1 регулирует общие принципы согласования изоляции, включая стандартизированные значения BIL и номинального выдерживаемого напряжения, на которые делаются ссылки во всей данной нормативной базе. Стандарт IEC 60071-1 по согласованию изоляции
[Expert Insight]
- BIL — это пиковое значение импульса (кВп) — ни в коем случае не путайте его со среднеквадратичным рабочим напряжением, указанным в техническом паспорте
- Всегда сверяйте значение BIL с данными координационного расчета, а не только с классом напряжения, указанным на заводской табличке
- Проекты по модернизации сопряжены с наибольшим риском несоответствия, поскольку старые рейтинги BIL не всегда зафиксированы в документации на объекте
Междуфазное расстояние и путь утечки — это два параметра, на которых основана координация изоляции для обеспечения защиты вспомогательного оборудования от пробоя, однако они касаются разных физических путей разрушения изоляции и не могут заменять друг друга. Предположение о том, что более длинный профиль корпуса автоматически улучшает оба этих показателя, является распространенной ошибкой в технических условиях, которая приводит к отказам из-за загрязнения в реальных условиях эксплуатации даже у оборудования, имеющего в остальном надлежащие номинальные характеристики.
Искровое расстояние — это наименьшее расстояние в воздухе между двумя проводящими частями противоположной полярности или между частью, находящейся под напряжением, и землей. Оно определяет сопротивление пробою через воздушный зазор и является параметром, наиболее непосредственно связанным с BIL. В проходных изоляторах среднего напряжения класса от 15 кВ до 35 кВ зазоры обычно находятся в диапазоне от 150 мм до 320 мм в зависимости от номинального значения BIL и конфигурации монтажа.
Расстояние пробега — это кратчайший путь по поверхности изоляционного материала между двумя одинаковыми точечными проводниками. Оно определяет устойчивость к поверхностному пробою — более медленному механизму, обусловленному загрязнением, при котором влага и загрязняющие вещества на поверхности изолятора образуют проводящую пленку, которая постепенно обугливается, превращаясь в постоянный путь утечки. Требования к путевому расстоянию выражаются в виде отношения, обычно от 16 мм/кВ до 31 мм/кВ по отношению к Um, которое увеличивается для классов загрязнения с более высоким уровнем, а не фиксируется исключительно в зависимости от класса напряжения.
Полезное практическое различие: пробои в зазоре, как правило, возникают внезапно (однократное перенапряжение приводит к образованию перемычки в воздушном зазоре), тогда как пробои по пути утечки развиваются постепенно — поверхность, на которой во время проверки в сезон дождей было зафиксировано утечки при напряжении 60%, может полностью выйти из строя в течение одного последующего сезона штормов, если не устранить загрязнение.
Группы по проведению выездных проверок обнаружили, что даже при наличии достаточного зазора в вводных изломях и надлежащих показателях BIL по-прежнему возникают перебои, связанные с пробоем по траектории, поскольку расстояние утечки было рассчитано исходя из стандартных предположений о загрязненности, а не с учетом фактического уровня загрязнения на объекте — что еще раз подтверждает необходимость независимой проверки обоих параметров.
Класс загрязнения — это экологическая переменная, которая определяет требования к согласованию изоляции помимо одного лишь класса напряжения, устанавливая, насколько большее расстояние пробега должно иметь вспомогательное устройство по сравнению с базовым значением, заданным классом напряжения. Это один из параметров, которые чаще всего упускаются при составлении запросов на предложение по вспомогательному оборудованию. В стандартных системах обычно выделяют четыре уровня — легкое, среднее, сильное и очень сильное загрязнение — причем каждому из них для одного и того же класса напряжения соответствует свой коэффициент расстояния между проводниками.
Внутренние участки с низкой влажностью и минимальной промышленной активностью, как правило, относятся к категориям «низкой» и «умеренной», где обычно достаточно коэффициентов в диапазоне от 16 мм/кВ до 20 мм/кВ по отношению к Um. В данном случае для проходной втулки Um на 24 кВ может быть предусмотрено общее расстояние пробега тока примерно от 384 мм до 480 мм.
Прибрежные объекты, цементные или химические заводы, а также среды с высокой запыленностью относятся к категориям «высокая» и «очень высокая», где эти коэффициенты достигают 25 мм/кВ — 31 мм/кВ и выше. Для той же проходной втулки Um на 24 кВ это может увеличить требуемое расстояние утечки до 600–744 мм — разница настолько значительна, что стандартная втулка из каталога, выбранная без оценки условий эксплуатации, перестанет справляться со своей задачей уже через один–два сезона дождей.
Опыт полевых проверок при модернизации прибрежных подстанций неоднократно показывал, что накопление солевых отложений в сочетании с утренней конденсацией ускоряет появление следов на проходниках, рассчитанных на стандартный для внутренних районов класс загрязнения — этот пробел, как правило, обнаруживается только во время планового обхода в ходе технического обслуживания, когда выявляются следы поверхностного пробоя. Выбор класса загрязнения должен основываться на данных об окружающей среде конкретного объекта, а не на стандартных значениях из каталога; поставщик комплектующих может изготовить оборудование только в соответствии с указанным классом, но не может самостоятельно его определять. Более подробные рекомендации см. в руководстве ZeeyiElec по Втулки MV для прибрежных и загрязнённых сред.
Как только становятся известны основные параметры согласования изоляции — BIL, путь утечки и класс загрязнения — практическая задача заключается в подборе для каждого принадлежность трансформатора оценить характеристики изделия по этим трем параметрам — не ориентироваться исключительно на номинальное напряжение. Изделие, выбранное с учетом класса напряжения, но без учета BIL или запаса по длине пути утечки, пройдет визуальный осмотр, но впоследствии выйдет из строя под воздействием переходных процессов или загрязнений.
Проходники среднего напряжения (MV) — это семейство изделий, на которое данные номинальные значения оказывают наиболее непосредственное влияние, поскольку показатели BIL и длины пути утечки обычно являются самостоятельными каталожными параметрами. Диапазон проходных изоляторов среднего напряжения от 12 кВ до 52 кВ обычно охватывает значения BIL от примерно 75 кВp до 250 кВp. Проходные изоляторы низкого напряжения работают при напряжении от 1,2 кВ до 3,0 кВ с относительно низкими требованиями к BIL, поскольку в их случае основное внимание уделяется управлению тепловым режимом, а не выдержке переходных процессов.
Выключатели под нагрузкой в диапазоне напряжений от 15/25 кВ до 38/40,5 кВ и внецепочечные переключатели отводов в диапазоне напряжений от 15 кВ до 35 кВ требуют проверки значения BIL на соответствие данным координации трансформатора, поскольку эти устройства расположены на доступных внешних интерфейсах, где одновременно возникают импульсные перенапряжения при переключении и воздействие загрязнений.
Предохранительные узлы Bay-O-Net, как правило, относящиеся к классу 15/25 кВ с BIL около 150 кВp, а также токоограничивающие предохранители, охватывающие классы от 15,5 кВ до 40,5 кВ, должны быть согласованы как с BIL системы, так и с характеристиками отключения друг друга.
Холодная и термоусадочная кабельные аксессуары в диапазоне напряжений от 8,7/15 кВ до 26/35 кВ следует применять ту же логику на границе раздела с кабелем, где доминирующим параметром становится путь утечки вдоль геометрии конуса напряжений, а не зазор.
Практическое правило выбора: значение BIL аксессуара должно быть не меньше, чем требуемое для системы значение BIL, а значение пути утечки аксессуара — не меньше минимального значения пути утечки, скорректированного с учетом условий установки; оба условия должны выполняться независимо друг от друга; превышение одного из них не компенсирует невыполнение другого.
Подробное руководство по настройке параметров см. в статье ZeeyiElec руководство по выбору принадлежностей для трансформаторов.
[Expert Insight]
- Ни в коем случае не выбирайте оборудование, ориентируясь исключительно на маркировку класса напряжения — необходимо отдельно проверить значения BIL и длины пути утечки
- При выборе втулок LV приоритет отдается тепловой мощности, а не способности выдерживать переходные процессы
- Длина пути утечки кабельного концевого соединения определяется геометрией конуса напряжений, а не просто размерами корпуса
Высота над уровнем моря — это четвёртая переменная, которую необходимо учитывать при проектировании изоляции, поскольку плотность воздуха уменьшается с ростом высоты, а выдерживаемое напряжение зависит от диэлектрической прочности воздуха — на больших высотах характеристики ухудшаются даже при неизменном физическом зазоре. Устройство, которое нормально работает на уровне моря, на большей высоте может иметь пониженное эффективное значение BIL, если не применить поправочный коэффициент.
Согласно общепринятой практике, корректировка обычно применяется на высотах свыше примерно 1 000 м, причем коэффициент понижения мощности постепенно увеличивается — как правило, в соответствии с экспоненциальной, а не линейной зависимостью.
Упрощённая схема взаимодействия: Ka = e(H − 1000)/8150, где H — высота установки в метрах, а Ka — это поправочный коэффициент, применяемый для снижения эффективного выдерживаемого напряжения. Данное приближение широко используется в практике; в рамках координационных исследований по конкретному проекту следует подтвердить применимую формулу и пороговое значение в соответствии с действующим стандартом.
На высоте 2 000 м поправочный коэффициент, как правило, снижает эффективную выдерживаемую напряженность примерно на 10%–13% по сравнению с номиналом на уровне моря, что означает, что аксессуар с номиналом 125 кВp BIL на уровне моря может обеспечить на этой высоте лишь эффективную выдерживаемую напряженность в пределах 110–112 кВp. В проектах, реализуемых в горных районах или на высокогорных плато — где высота над уровнем моря от 2 500 м до 3 500 м не является редкостью — иногда указываются параметры аксессуаров, основанные на каталожных значениях BIL на уровне моря без поправки; эта оплошность, как правило, выявляется только во время пусковых импульсных испытаний или в первый сезон с интенсивной грозовой активностью.
Поправочные коэффициенты и пороговые значения высоты могут различаться в зависимости от стандартизирующих органов и даже от сертификатов на конкретные изделия, поэтому перед оформлением заказа необходимо уточнить высоту установки в соответствии с методологией, зафиксированной в документации производителя.
Перед отправкой запроса предложений следует уточнить четыре параметра, а не полагаться на значения по умолчанию из каталога: максимальное напряжение в системе (Um), требуемый уровень BIL, класс загрязнения места установки и высота над уровнем моря. Каждый из этих параметров определяет, какой вариант проходной втулки, выключателя, предохранителя или кабельного принадлежности подходит для данного случая — определение только по номинальному классу напряжения регулярно приводит к несоответствиям, которые выявляются лишь при вводе в эксплуатацию или позже.
Практический контрольный список для подготовки запроса предложений:
Пропуск любого из этих этапов, как правило, не приводит к остановке производства или отгрузки — проблема выявляется позже, во время импульсных испытаний или ввода в эксплуатацию, когда устранение неисправности обходится значительно дороже, чем выявление пробела на этапе запроса предложений.
Шаблоны запросов на предложение, предназначенные для конкретных аксессуаров, см. на сайте ZeeyiElec Шаблон запроса предложений на поставку аксессуаров для трансформаторов.
Это процесс определения уровней диэлектрической прочности всех компонентов системы таким образом, чтобы они соответствовали максимальному напряжению, которому может подвергаться система; как правило, при этом ориентируются на такие стандарты, как МЭК 60071, хотя конкретные значения зависят от конструкции системы и условий на месте установки.
Номинальное напряжение (или Um) характеризует максимальное непрерывное напряжение в системе, которое должен выдерживать компонент, тогда как BIL характеризует уровень импульсной стойкости, обычно в несколько раз превышающий номинальное напряжение; эти два параметра выбираются совместно, а не взаимозаменяемо.
Расстояние пробега определяет пути поверхностного тока утечки, а загрязнение в сочетании с влажностью в прибрежных или промышленных зонах может приводить к образованию проводящих путей утечки задолго до достижения расчетного напряжения, поэтому более высокие классы загрязнения требуют более длинных путей пробега независимо от значения BIL.
Да, снижение плотности воздуха на больших высотах приводит к уменьшению диэлектрической прочности воздушных зазоров, поэтому при монтаже на высоте свыше примерно 1 000 м обычно требуется применять поправочный коэффициент к значениям зазоров, а иногда и при выборе предельного напряжения (BIL), в соответствии с действующим стандартом и проектной документацией.
В большинстве случаев деталь с более высоким показателем BIL можно заменить, если подтверждена совместимость по размерам и интерфейсам, однако такую замену следует все же проверить с учетом геометрии крепления и взаиморасположения с соседними компонентами, а не принимать как само собой разумеющееся.
Степень загрязнения, как правило, оценивается на основе данных экологических обследований — близости к побережью, промышленных выбросов, запыленности и режима влажности — и обычно определяется инженером проекта или энергоснабжающей организацией, а не оставляется на усмотрение поставщика принадлежностей.
English English
한국어
العربية
Español
हिन्दी
தமிழ்
Deutsch (Sie)
Français
Português do Brasil
Русский