Coordinación del aislamiento en el sistema de energía se introdujo para arreglar el sistema eléctrico niveles de aislamiento de diferentes componentes en el sistema de energía eléctrica incluyendo la red de transmisión, de tal manera que la falla del aislantesi se produce, se limita al lugar en el que se produciría la menor degradación del sistema, fácil de reparar y sustituir, y que produzca la menor perturbación posible en el suministro de energía.
Cuando se termine voltaje aparece en el sistema de energía eléctrica, entonces puede haber una posibilidad de fallo en su sistema de aislamiento. La probabilidad de fallo del aislamiento, es alta en el punto de aislamiento más débil más cercano a la fuente de sobretensión. En el sistema de energía y las redes de transmisión, el aislamiento se proporciona a todos los equipos y componentes.
Aislantes en algunos puntos son fácilmente reemplazables y reparables en comparación con otros. El aislamiento en algunos puntos no es tan fácilmente reemplazable y reparable y el reemplazo y la reparación pueden ser muy costosos y requieren una larga interrupción de la energía. Además, la falla del aislante en estos puntos puede causar que una gran parte de la red eléctrica esté fuera de servicio. Por lo tanto, es deseable que, en caso de fallo del aislante, sólo falle el aislante fácilmente reemplazable y reparable. El objetivo general de coordinación del aislamiento es reducir a un nivel económica y operacionalmente aceptable el costo y las perturbaciones causadas por la falla del aislamiento. En el método de coordinación del aislamiento, el aislamiento de las diversas partes del sistema debe estar tan graduado que si se produce, debe estar en los puntos previstos.
Para una adecuada comprensión de la coordinación del aislamiento tenemos que entender primero, algunas terminologías básicas del sistema de energía eléctrica. Tengamos una discusión.
Voltaje nominal del sistema
Voltaje nominal del sistema es la fase a la fase voltaje del sistema para el cual el sistema está normalmente diseñado. Como los sistemas de 11 KV, 33 KV, 132 KV, 220 KV, 400 KV.
Voltaje máximo del sistema
Voltaje máximo del sistema es el máximo voltaje de frecuencia de energía permitido que puede ocurrir puede ser por largo tiempo durante la condición de no carga o de baja carga del sistema de energía. También se mide en forma de fase a fase.
Lista de diferentes voltaje nominal del sistema… y sus correspondientes máximo voltaje del sistema se indica a continuación como referencia,
| Voltaje nominal del sistema en KV | 11 | 33 | 66 | 132 | 220 | 400 |
| Voltaje máximo del sistema en KV | 12 | 36 | 72.5 | 145 | 245 | 420 |
NB Se observa en la tabla anterior que, en general, el voltaje máximo del sistema es del 110 % del voltaje nominal correspondiente del sistema hasta el nivel de voltaje de 220 KV, y para 400 KV y más es del 105 %.
Factor de la puesta a tierra
Esta es la relación entre el voltaje de frecuencia de la fase rms más alta de la potencia de la tierra en una fase de sonido durante una falla en la tierra y el voltaje de frecuencia de la potencia de la fase rms que se obtendría en el lugar seleccionado sin la falla.
Esta relación caracteriza, en términos generales, las condiciones de puesta a tierra de un sistema visto desde la localización de la falla seleccionada.
Sistema de puesta a tierra efectiva
Se dice que un sistema está efectivamente conectado a tierra si el factor de puesta a tierra no excede el 80 % y no está efectivamente conectado a tierra si lo hace.
El factor de puesta a tierra es del 100 % para un sistema neutro aislado, mientras que es del 57,7 % (1/3 = 0,577) para un sistema sólidamente conectado a tierra.
Nivel de aislamiento
Cada equipo eléctrico tiene que someterse a diferentes situaciones de sobretensión transitoria anormal en diferentes momentos durante su período de vida útil total. El equipo puede tener que soportar impulsos de relámpagos, impulsos de conmutación y/o frecuencia de energía de corta duración sobre tensiones. Dependiendo del nivel máximo de los voltajes de impulso y frecuencia de energía de corta duración sobre tensiones que un componente del sistema de energía puede soportar, el nivel de aislamiento del sistema de energía de alto voltaje se determina.
Durante la determinación del nivel de aislamiento del sistema de menos de 300 KV, el el impulso del rayo soporta el voltaje y La frecuencia de energía de corta duración soporta el voltaje son considerados. Para los equipos con una potencia nominal mayor o igual a 300 KV, el impulso de conmutación soporta el voltaje y se consideran la frecuencia de energía de corta duración y el voltaje de resistencia.
Tensión de impulso del rayo
Las perturbaciones del sistema que se producen debido a los rayos naturales, pueden ser representadas por tres formas de ondas básicas diferentes. Si un el voltaje del impulso del relámpago viaja alguna distancia a lo largo de la línea de transmisión antes de llegar a un aislante su forma de onda se aproxima a la onda completa, y esta onda se denomina 1.2/50. Si durante el viaje, la onda perturbadora del rayo causa un destello a través de un aislante, la forma de la onda se convierte en onda picada. Si un rayo golpea directamente sobre el aislante, entonces la el voltaje del impulso del relámpago puede elevarse hasta que se alivie con el flash over, causando un colapso súbito y muy pronunciado en el voltaje. Estas tres ondas son bastante diferentes en duración y formas.
Impulso de conmutación
Durante la operación de conmutación puede aparecer un voltaje unipolar en el sistema. cuya forma de onda puede ser periódicamente amortiguada u oscilante. Impulso de conmutación La forma de la onda tiene un frente empinado y una larga historia oscilante amortiguada.
La frecuencia de energía de corta duración soporta el voltaje
La frecuencia de energía de corta duración soporta el voltaje es la prescrita valor rms de la tensión de frecuencia de la energía sinusoidal que el equipo eléctrico debe soportar durante un período de tiempo específico, normalmente 60 segundos.
Nivel de protección Voltaje del dispositivo de protección
Dispositivos de protección contra sobretensiones como los pararrayos o pararrayos están diseñados para soportar un cierto nivel de sobretensión transitoria más allá del cual los dispositivos drenan la energía de la sobretensión a la tierra y por lo tanto mantienen el nivel de sobretensión transitoria hasta un nivel específico. Por lo tanto, el sobrevoltaje transitorio no puede exceder ese nivel. El nivel de protección del dispositivo de protección contra sobretensiones es el valor de pico de tensión más alto que no debe ser superado en los terminales del dispositivo de protección contra sobretensiones cuando se aplican los impulsos de conmutación y los impulsos de relámpago.
Ahora discutamos los métodos de coordinación de aislamiento uno por uno
Usando el cable de blindaje o el cable de tierra
La oleada de rayos en la línea de transmisión de la cabeza puede ser causada por los golpes directos de los rayos. Se puede proteger con un cable de blindaje o un cable de tierra a una altura adecuada desde la parte superior director de la línea de transmisión. Si el cable de blindaje conductor está correctamente conectado a torre de transmisión y la torre está correctamente conectada a tierra, entonces se pueden evitar los rayos directos de todos los conductores que se encuentran bajo el ángulo de protección del cable de tierra. El cable de tierra sobre la cabeza o el cable de tierra o el cable de blindaje también se usa para sobreponer el subestación eléctrica para proteger diferentes equipos eléctricos de los rayos.
Método convencional de coordinación del aislamiento
Como hemos discutido anteriormente, un componente de un sistema de energía eléctrica puede sufrir diferentes niveles de tensiones de voltaje transitorio, voltaje de impulso de conmutación y voltaje de impulso de relámpago. La amplitud máxima de las sobretensiones transitorias que alcanzan los componentes, puede limitarse mediante el uso de dispositivos de protección como pararrayos en el sistema. Si mantenemos el nivel de aislamiento de todos los componentes del sistema de energía por encima del nivel de protección del dispositivo de protección, entonces idealmente no habrá posibilidad de que se rompa el aislamiento de ningún componente. Dado que el sobrevoltaje transitorio llega al aislamiento después de cruzar los dispositivos de protección contra sobretensiones tendrá una amplitud igual al nivel de protección de voltaje y al nivel de protección de voltaje de impulso de aislamiento de los componentes.
Generalmente, el nivel de aislamiento de los impulsos se establece entre el 15 y el 25 % por encima del voltaje del nivel de protección de los dispositivos de protección.
Métodos estadísticos de coordinación del aislamiento
A mayores voltajes de transmisión, la longitud de las cuerdas del aislante y la holgura en el aire no aumentan linealmente con el voltaje sino aproximadamente a V1.6. El número requerido de disco aislante en la cuerda de suspensión para diferentes sobre voltajes se muestra a continuación. Se ve que el aumento en el número de discos es sólo ligero para el sistema de 220 KV, con el aumento del factor de sobretensión de 2 a 3,5 pero que hay un rápido aumento en el sistema de 750 kV. Por lo tanto, mientras que puede ser económicamente viable proteger las líneas de menor tensión hasta un factor de sobretensión de 3,5 (por ejemplo), definitivamente no es económicamente viable tener un factor de sobretensión de más de alrededor de 2 a 2,5 en las líneas de mayor tensión. En los sistemas de mayor voltaje, lo que predomina es la conmutación de voltajes. Sin embargo, estos pueden ser controlados por un diseño adecuado de los dispositivos de conmutación.
