1. Kirish so‘zi. Asosiy tushinchalar va holatlar. O‘ta kuchlanish turlari va ularning paydo bo‘lishi

,Mavzu №15: Yuqori kuchlanish va himoyalash faning asosiy masalalari.


Ma’ruza rejasi:
1. Kirish so‘zi. Asosiy tushinchalar va holatlar.
2. O‘ta kuchlanish turlari va ularning paydo bo‘lishi.
3. Sistemada qabul qilingan kuchlanish pog‘onalari va ular bo‘yicha izolyasiya sathini tanlash.
4. Elektr sistemada qo‘llaniladigan izolyasiyalar turi.
Fanni o‘rganishda qabul qilinadigan asosiy tushinchalar:
O‘ta kuchlanish - kuchlanishning nominal kuchlanishdan katta qiymati tushiniladi.
Izolyasiya - qurilmalarning shikastlanishsiz ishlashini ta’minlashga muljallangan dielektrik qatlamlar.
Izolyator - qurulmalarning tok o‘tkazuvchi qismlarini muxofaza qilishga qullaniladigan dielektriklar.
Razryad turlari - burqsima razryad, uchqunli razryad, yoyli razryad, tojlanish razryadi.
Ionlanish koeffitsienti - bitta elektronning maydon yunalishi bo‘yicha 1 sm yo‘lda bajargan ionlashishlar soni.
Elektronning erkin yugurish yo‘li-bu elektronning boshqa ionlar yoki elektronlar bilan ketma - ket to‘qnashishlar orasidagi masofa.
Razryadlanish kuchlanishi - gazli izolyasiya oralig‘ining va dielektrikning izolyasiyalash xususiyatini to‘la yo‘qotadigan kuchlanish.
Quruq razryadlanish kuchlanishi - qattiq dielektrikning toza va quruq xolatidagi razryadlanish boshlanadigan kuchlanish.
Hul razryadlanish kuchlanishi - dielektrikning nam xolatidagi razryadlanish boshlaninish kuchlanishi.
Kritik kuchlanish - dielektriklarda razryadlanish boshlanishi uchun zarur bo‘lgan kuchlanishning eng kichik qiymati.
Volt-sekund xarakteristikasi - dielektriklarning kuchlanish impulsiga dielektrik mustaxkamligini baholaydigan kattalik.
Razryadlanishning mustaqilligi-tashqi ta’sirsiz razryadlanish.
Bir jinsli maydon - Xamma no‘qtalarida maydon kuchlanganligi teng tekis taqsimlangan maydon.
Birjinsli bo‘lmagan maydon-elektrodlar orasida maydon kuchlanganligi bir tekis taqsimlanmagan maydon.
Fanning o‘qitilishidan asosiy maqsad talabalarni:
- energiyani uzoq masofaga uzatish muomasi, bunda ishtirok etadigan elektr qurulmalarining izolyasiyasi va ularning fizikaviy, kimiyoviy hamda mexanik tavsiflari bilan tanishtirish;
- qattiq, suyuq va gazsimon dielektriklarda razryadlanish jarayonlariing kechishi, ularning turlari hamda razryadlanish jarayonning kechishiga kuchlanish va kuchlanish impulslarining ta’sirini urganish;
- elektr sistemaning elementlariga ta’sir etuvchi ichki (kommutatsiya) va tashqi (atmosfera) o‘ta kuchlanishlar, hamda ulardan muxofazalanish usul-lari va qo‘llaniladigan uskunalar bilan tanishtirish.
Fan bo‘yicha talabalarni bilimiga quyiladigan talablar:
- izolyasiyada qo‘llaniladigan dielektriklarning turlarini, ularda kechadigan razryadlanish jarayonlarini hamda bu jarayonga ta’sir etuvchi kuchlanish va kuchlanish impulslarning qiymatlarini bilish;
- elektr sistema elementlarining izolyasiya sathi, uni xisoblashni va tanlashni bilishi;
- elektr sistemada sodir bo‘ladigan ichki va tashqi o‘ta kuchlanish shart-sharoitlarini, undan muxofazalanishni tashkil etish prinsiplarini hamda qo‘llaniladigan uskunalar turlarini bilishni.
Energetikaning rivojlanishi elektr energiyasini uzoq masofaga uzatish uchun muljalalangan yuqori kuchlanishni qo‘llash bilan chambarchas bog‘langan. Xozirgi vaqtda elektr enegiyani uzoq masofaga uzatish uchun qo‘l-lanilayotgan kuchlanishning qiymati 500-1150 Kv- ga etdi. Elektroenergetik sistemalarda yuqori kuchlanishni kiritish bir qancha murrakab ilmiy texnik muammolarni echishni talab etadi. SHulardan biri elektr izolyasiyaga mansub bo‘lgan muammodir. Elektr sistemada qo‘llanilayotgan elektr qurilmalarning izolyasiyasini loyihalashda asosiy masala "izolyasiya satxini", ya’ni izolyasiya shikastlanmasdan chidaydigan kuchlanishni aniqlashdir.
Elektr sistemani ekspluatatsiya qilish davrida ularda sodir bo‘ladigan xar hil tashqi (atmosferadagi) va ichki (kommutatsiya va keskin holat o‘zgarishlarida) sabablarga ko‘ra izolyasiyaga nominal kuchlanishdan anchagina ortiq bo‘lgan kuchlanish ta’sir etadi. Bu kuchlanishga "o‘ta kuchlanish" deyiladi. O‘ta kuchlanish ikki guruxga bo‘linadi:
- Tashqi o‘ta kuchlanish, u atmosferada sodir bo‘ladigan yashinning elektr qurilimalarining tok o‘tkazuvchan qismiga bevosita yoki unga yaqin joyda erga urilishidan paydo bo‘ladi.
- Ichki o‘ta kuchlanish bu elektr sistemani ekspluatatsiya qilish davrida normal yoki avariya holatida amalga oshiriladigan kommutatsiyalarda va uning ishlash holati (rejimi)ning keskin o‘zgarishida paydo bo‘ladi.
Elektr tarmoqlarida bajariladigan va sodir bo‘ladigan kommutatsiya vaqtida (sistema elementlarini qushish va o‘chirish, sistemadagi qisqa tutashuvlarni o‘chirishda) sistemada kommutatsiya o‘ta kuchlanishi va kommutatsiya impulsi paydo bo‘ladi.
O‘ta kuchlanish qiymati uning fazadagi nominal kuchlanishga nisbatan karraligi bilan K = Um/Uf xarakterlanadi. Tarmoqning nominal kuchlanishi qancha yuqori bo‘lsa elektr sistemada kutiladigan o‘ta kuchlanish karrasi shuncha kam belgilanadi. CHunki sistemada qo‘llaniladigan elektr qurilmalar tannarxining asosiy qismini izolyasiyalovchi konstruksiya va materiallar tannarxi tashkil etganligi tufayli, uni kamaytirish uchun ijozat etiladigan o‘ta kuchlanish qiymatini pasaytirish zarur.
Zaminlanmagan (sistemaning neytrali izolyasiyalangan yoki rezonansli zaminlangan) o‘zgaruvchan tok tarmoqlaridagi qurilmalarga, kommutatsiya vaqtida kuchlanishning ma’lum vaqtga uning nominal kuchlanish qiymatidan oshirilgan qiymati ruxsat etiladi, ya’ni kuchlanishning oshishi fazalarda 3 Uf -gacha kutarilishi mumkin.
S Huni takidlash lozimki elektroenergetikaning muammolarining asosiylaridan biri faqatgina elektr sistema elementlarining birlik quvvatini oshirishgina emas, balki quvvatning uzatilish masofasini oshirish hamdir. Hozirgi vaqtda elektr sistemalarida qabul qilingan kuchlanishning va havo elektr uzatish yo‘llarida ishlab chiqariladigan elektrlash quvvati-ning, qizish, hamda turg‘unlik buyicha qiymatlari va quvvatning maksimal uzatilish uzunligi quyidagi jadvalda ifodalangan:
Jadval 1

Nominal kuchlanish (Kv)	330	500	750	1150
Eng katta ishchi kuchlanish(Kv)	363	525	787,5	1200
Zaryad quvvati (Mvar/km)	0.4	0.9	2.0	6.0
Natural quvvat (Mvt)	350	900	2100	5400-6000
O‘tkazgichlar soni	2	3	5	8-12
Uzatilish uzunligi (km)	300	400	500	1200
Qizdirish bo‘yicha o‘tkazuvchanligi nominal quvvatga nisbatan	750 2,2	1740 1,9	4600 2,1	11000 2,1
Turg‘unlik bo‘yicha o‘tkazuvchanligi nominal quvvatga nisbatan	800 2,3	1350 1,5	2500 1,2	4500 0,85

YAqin kelajakda elektr sistemalarida qabul qilinadigan istiqboli kuchlanish 1500 Kv belgilanmoqda va uni kiritish ustida ilmiy hamda amaliy ishlar olib borilmoqda.

Ma’lumki erdan tula izolyasiyalangan o‘tkazgichga (havo elektr uzatish yo‘lining simlari, elektr qurilmalarining korpuslari) yashinning bevosita urilishidan, unda bir necha million voltga etadigan kuchlanishning paydo bo‘lishiga olib kelishi mumkin. Bu qiymatdagi kuchlanishga xech bir qo‘ril-maning izolyasiyasi chidash bera olmaydi. SHuning uchun elektr sistemaning normal ishlashini ta’minlash maqsadida turli hildagi tadbirlar qo‘llanilib, shulardan keng tarqalgani muxofazalovchi troslar va yashin qay-targichlarning qo‘llanilishidir. Muhafazovlovchi troslar elektr stansiyalarning va nimstansiyalarning kirishiga 1.5-2 km uzinlikda o‘rnatiladi. Ular havo elektr uzatish yulidan kelayotgan zaryadlarni erga o‘tkazish orqali qurilmalarning izolyasiyasini muhofazalaydi. Bundan tashqari stansiya, nimstansiya va havo elektr uzatish yullariga yaqin joyda yashin urilishidan havo elektr uzatish yo‘llarida induksiyalangan o‘ta kuchlanishlardan havo elektr uzatish yullarining izolyasiyasini himoya qilish maqsadida "Uchqun oralig‘i" va razryadlagichlar qo‘llaniladi. Uchqun oralig‘i, havo bilan izolyasiyalangan, va himoya qilinayotgan izolyasiyaga paralel joylashtirilgan elektrodlar ko‘rinishida bo‘lib, uchqun orolig‘idagi havoning teshilish kuchlanishi, o‘tkazgichlar izolyasiyasining teshilish kuchlanishidan ancha past bo‘ladi. Natijada o‘tkazgichda paydo bo‘ladigan ortiqcha zaryad (kuchlanish) "uchqun orolig‘i"ning qo‘shilishi natijasida erga o‘tkazib yuboriladi va qurilmalar muxofazalanadi. Bu moslamaning kamchiligi, har bir marta oroliqning teshilishi elektr sistema uchun qisqa tutashuv deb qabul qilinadi.
Elektr sistema elementlarining izolyasiyasiga ma’lum darajada maxsus tadbirlarni qullash natijasida pasaytrilgan atmosfera o‘ta kuchlanishi ta’sir etadi. Ta’sir etayotgan o‘ta kuchlanish qiymati, faqatgina yashinning xarakteriga bog‘liq bo‘lmasdan, balki elektr sistemada qullanilayotgan himoya elementlarining xossalariga ham bog‘liqdir.
Ichki o‘ta kuchlanishning asosiy manbai sistemaning elektr yurituvchi kuchidir (EYUK). Bu o‘ta kuchlanishning qiymati nominal faza kuchlanishiga nisbatan hisoblanadi, ya’ni uning qiymati 2.5 Uf va 3.0Uf-ga teng bo‘lishi mumkin. Sistemada paydo bo‘layotgan ichki o‘ta kuchlanish qiymatining nominal faza kuchlanishiga nisbatan karrasi elektr sistemaning ulanish sxemasi bilan to‘llaligicha aniqlanadi. Ichki o‘ta kuchlanishning davom etish vaqti uning paydo bo‘lish shart - sharoitiga bog‘liq bo‘lgan holda sekundning bir ne-cha qismidan tortib bir necha sekundgacha davom etishi mumkin.
Izolyasiyaning elektr mustaxkamligi, o‘ta kuchlanish ta’sir etish vaqtining usishi bilan kamayib boradi, ya’ni bu izolyasiyaning konstruksiyasiga va izolyasiya tayyorlangan materialning (dielektrikning) tarkibi hamda uning fizika-kimiyoviy hossalariga ham bog‘liq. YAna shuni takidlash zarurki bir xil amplitudali ichki va tashqi o‘ta kuchlanishning ta’siri bir hil bo‘lmaydi. SHu sababdan izolyasiya sathini o‘ta kuchlanishning bir qiymati bo‘yicha xarakterlash ruxsat etilmaydi. SHuning uchun izolyasiyani koordinatsiyalashda ikkita: -biri ichki, ikkinchisi esa tashqi o‘ta kuchlanish buyicha tanlanadi va xarakterlanadi.
"YUqori kuchlanish va himoyalash" fanida o‘rganiladigan izolyasiya konstruksiyalariga (generatorning izolyasiyasiga, transformatorning izolyasiyasiga, kondensator va havo elektr uzatish yullari elementlari izolyasiyasiga) ekspluatatsiya davrida ularga yuqori harorat, qisqa tutashuvda paydo bo‘ladigan elektrodinamik va mexanik kuchlar ta’sir etishi mumkin. Bundan tashqari izolyasiyaning kirlanishi va hullanishi ham uning xarakteristikasining o‘zgarishiga olib kelishi mumkin. Bu faktorlar izolyasiyaning tezroq eskirishiga olib kelib, unda kamchiliklarning (defektlarning) paydo bo‘lishiga va oqibat natijada elektr mustaxkamligining pasayishiga olib keladi.
Bu o‘zgarishlarni o‘z vaqtida aniqlash esa maxsus tekshirishlar (taftishlar) yordamida hal etiladi. Demak izolyasiya konstruksiyalarini va ularning xossalarini o‘rganish "yuqori kuchlanish va himoyalash" fanning asosiy masalalaridir.
Xarakteristikalari o‘rganiladigan va sistema elementlarida qo‘llaniladigan izolyasiyalar asosan quyidagi uchta ko‘rinishda bo‘ladi:
- Gazsimon izolyasiya kurinishida oddiy atmosfera havosi, inert gazlar va elegaz qo‘llaniladi.
- Suyuq izolyasiyalovchi materiallarga transformator moyi, har xil moylar kiradi.
- Qattiq izolyasiyalovchi dielektriklarga elektrotexnik chinni, shisha, bakalit, qog‘oz va boshqalar kiradi.
Asosiy masala- gazsimon, suyuq, va qattiq dielektriklarda atmosfera va undan yuqori bosimlarda razryadlanish jarayonning kechishi, uning ketma - ketligi, mustaqilligi va turlari, hamda unda sodir bo‘ladigan energiya isroflari va ularning oldini olishning amaliy tadbirlarini o‘z ichiga oladi. Bundan tashqari elektr mashina va apparatlarining izolyasiya konstruksiyasi va uning elektr mashinalarda kechayotgan o‘tish hamda tulqin jarayonlari bilan bog‘liqligi, hamda havo elektr uzatish yullarining izolyasiya sistemasi, uni himoyalash tadbirlari o‘rganiladi.