4.2. Рівні і координація ізоляції

Основні види ізоляції в електричній системі:

1) повітряна (В);

2) лінійна (Л);

3) апаратно-станційна (А-С);

4) трансформаторна (Т);

5) машинна (М).

Кожний з них має свій рівень ізоляції.

Рівень ізоляції – це відношення 50%-ї розрядної напруги (U_р50 %) одного ізоляційного елемента (повітряний проміжок, гірлянда, опорний ізолятор, внутрішня ізоляція трансформатора обертової машини) до амплітуди найбільшої довгострокової припустимої робочої фазної напруги (U_фмд):

, (4.5)

де – рівень ізоляції; – 50%-а розрядна напруга ізоляційного елемента; – найбільш довгострокова припустима робоча фазна напруга мережі за ДСТ 1516.1-77.

Рівні ізоляції зменшуються від повітряної до трансформаторної і машинної з економічних міркувань, так як зробити більш високою розрядну напругу значно дешевше для повітряного проміжку, чим для ізоляції трансформатора або машини (рис. 4.3).

З ростом номінальної напруги з економічних міркувань рівні ізоляції також зменшуються (рис. 4.4).

Рис. 4.3. Залежність рівня ізоляції
від виду ізоляції:
В – повітряна; Л – лінійна;
А-С – апаратно-станційна;
Т – трансформаторна; М – машина;
– рівень ізоляції;
– номинальна напруга мережі

Рис. 4.4. Залежність рівня ізоляції
від номінальної напруги

Таким чином, є суперечливі вимоги. З одного боку, рівні ізоляції зменшуються від повітряної до машинної. З іншого боку, важливість (роль) ізоляції для апарата і неприпустимість відключення роботи системи зростає від машинної ізоляції до повітряної, тобто  повинна рости надійність роботи системи зі зменшенням рівня ізоляції. Аналогічна ситуація спостерігається при розгляді ізоляції різних класів напруги. Рівень ізоляції знижується від класів високої напруги (ВН) до надвисоких і ультрависоких напруг (СВН й УВН), а надійність систем повинна рости від ВН до СВН і від СВН до УВН. У цьому полягає суть координації рівнів ізоляції і рівнів захисту ізоляції.

Рівень захисту ізоляції

, (4.6)

де U_зу – напруга спрацьовування захисного пристрою.

При правильній координації ізоляції .

Координація ізоляції – це правильний економічно обґрунтований вибір рівнів ізоляції і рівнів випробувальних напруг окремих високовольтних об'єктів і узгодження цих рівнів з характеристиками захисних розрядників (пристроїв). Великі запаси по ізоляції економічно неприйнятні. Недостатні запаси по ізоляції неприйнятні через збиток від перебою в постачанні. Стратегія тут така: вибрати рівні ізоляції елементів за умовами надійної тривалої роботи в нормальному експлуатаційному режимі (по ) і рівні захисних пристроїв з урахуванням можливих перенапруг (їхньої величини, кратності, тривалості, імовірності появи), тобто обмежити їх до нормально припустимих або, як говорять, «привести ізоляцію до норми». Така стратегія дає оптимальні результати з економічної точки зору.

Для координації ізоляції потрібно знати можливі кратності комутаційних і грозових перенапруг, а також імовірність їхньої появи в системі.