Розрядник з оксиду цинку

Розрядник з оксиду цинкуєрозрядник блискавкиз хорошими захисними характеристиками.

TheРозрядник з оксиду цинкує найсучаснішим у світі захистом від перенапруги. Це завдяки додаванню оксиду цинкурозрядникяк дисковий осердя резистора. Це дозволяє покращити вольт-амперні характеристики дискового резистора та збільшити прохідний струм у ситуаціях перенапруги, що є значним покращенням у порівнянні зі звичайним карбідом кремнію.розрядникиЗа нормальної робочої напруги струм через розрядник становить лише один мікроамперний градус. Колирозрядниквідчуває перенапруження, відмінні нелінійні характеристики збільшать струм через розрядник у кілька тисяч разів.розрядникзнаходиться в провідному стані та вивільнятиме енергію перенапруги на землю, тим самим захищаючи обладнання передачі електроенергії від впливу перенапруги.

Розрядник оксиду цинку- це новий тип розрядника, розроблений у 1970-х роках, який в основному складається з варистора на основі оксиду цинку. Кожен варистор має свою певну напругу перемикання (так звану напругу варистора) з моменту його виготовлення. За нормальної робочої напруги (тобто меншої за напругу варистора) значення варистора дуже велике, що еквівалентно стану ізоляції. Але під впливом напруги удару (більшої за напругу варистора) варистор пробоїться при низькому значенні, що еквівалентно стану короткого замикання. Однак після удару варистор може відновити стан ізоляції; коли напруга вище варистора знімається, він повертається до стану високого опору. Тому, якщо розрядник на основі оксиду цинку встановлено на лінії електропередач, то під час удару блискавки висока напруга блискавкової хвилі призводить до пробою варистора, і струм блискавки протікає через варистор у землю. Напругу на лінії електропередач можна контролювати в безпечному діапазоні, щоб захистити безпеку електрообладнання.

Сім характеристик цинкооксидного розрядника:

Пропускна здатність

Це головним чином відображається в здатності блискавкозахисного розрядника поглинати всі види перенапруги блискавки, перехідні перенапруги промислової частоти та робочі перенапруги.

Захисні властивості

Розрядник з оксиду цинку використовується для захисту всіх видів електрообладнання в енергосистемі від пошкодження електротехнічних виробів перенапругою та має хороші захисні характеристики. Завдяки чудовим нелінійним вольтамперометричним характеристикам листового клапана з оксиду цинку, під нормальною робочою напругою проходить лише кілька сотень мікроампер струму, що дозволяє легко розробити беззазорну структуру, яка має характеристики хорошого захисту, легку вагу та малі розміри. При виникненні перенапруги струм, що протікає через пластину клапана, швидко зростає, обмежуючи амплітуду перенапруги та вивільняючи енергію перенапруги. Після цього пластина клапана з оксиду цинку відновлює стан високого опору, що забезпечує нормальну роботу енергосистеми.

Продуктивність герметизації

Компоненти блискавковідвідника з хорошою стійкістю до старіння, хорошою герметичністю високоякісного композитного покриття, використанням контролю стиснення ущільнювального кільця та покритого герметика та інших заходів, керамічного покриття як герметизуючого матеріалу, для забезпечення надійної герметизації, завдяки чому продуктивність блискавковідвідника є стабільною.

Механічні властивості

В основному враховуються такі три фактори: сейсмічна сила, яку необхідно витримувати;

Максимальний тиск вітру на розрядник;

Верхня частина розрядника несе максимально допустимий натяг дроту.

Майно для дезактивації

Безроздільний розрядник з оксиду цинку має високу стійкість до забруднення.

Питома довжина шляху витоку, передбачена національним стандартом, становить: Зона середнього забруднення класу II: питома довжина шляху витоку 20 мм/кВ;

Зона сильного забруднення III класу: питома довжина шляху витоку 25 мм/кВ;

Зона з надзвичайно сильним забрудненням класу IV: питома довжина шляху витоку 31 мм/кВ.

Висока експлуатаційна надійність

Надійність довгострокової експлуатації залежить від якості продукції та її розумного вибору. На якість продукції впливають головним чином три аспекти: раціональність загальної структури блискавкозахисного розрядника; вольтамперометричні характеристики та стійкість до старіння клапана з оксиду цинку; герметичність блискавкозахисного розрядника.

Допуск частоти живлення

Через особливості енергосистеми, такі як однофазне заземлення, вплив ємності довгої лінії та відхилення навантаження, а також інші причини, що призведуть до підвищення напруги промислової частоти або виникнуть перехідні перенапруги з високою амплітудою, розрядник має певний час, щоб витримувати підвищення напруги промислової частоти.

Функція

Кожен тип розрядника має свої переваги та характеристики, і їх потрібно використовувати в різних середовищах для досягнення хорошого ізоляційного ефекту. За номінальної напруги розрядник еквівалентний ізолятору і не матиме жодної дії. У разі кризової ситуації або високої напруги розрядник спрацює та відведе струм до землі, щоб ефективно захистити силове обладнання.

Класифікація

За рівнем напруги

Оксидні цинкові розрядники класифікуються за номінальною напругою та можуть бути розділені на три категорії:

Категорія високої напруги: це серія цинкооксидних розрядників понад 66 кВ, які можна умовно розділити на сім класів: 1000 кВ, 750 кВ, 500 кВ, 330 кВ, 220 кВ, 110 кВ та 66 кВ.

Категорія середньої напруги: це стосується серії розрядників на основі оксиду цинку в діапазоні від 3 кВ до 66 кВ (за винятком виробів серії 66 кВ), які можна умовно розділити на чотири рівні напруги: 3 кВ, 6 кВ, 10 кВ та 35 кВ.

Категорія низької напруги: це стосується серії розрядників на основі оксиду цинку нижче 3 кВ (за винятком виробів серії 3 кВ), які можна умовно розділити на чотири рівні напруги: 1 кВ, 0,5 кВ, 0,38 кВ та 0,22 кВ.

Відповідно до номінального струму розряду

За номінальним струмом розряду цинкооксидні розрядники можна розділити на п'ять класів: 20, 10, 5, 2,5, 1,5 кА.

Згідно звикористання

Розрядники на основі оксиду цинку можна розділити на сім типів залежно від їх використання: тип системного кола, тип системної електростанції, тип системного розподілу, тип захисту конденсаторної батареї з компенсацією шунту, тип захисту електрифікованої залізниці, тип захисту двигуна та нейтральної точки двигуна, тип захисту трансформатора.

Згідно зі структурою

Залежно від їхньої структури, розрядники на основі оксиду цинку можна розділити на дві категорії.

Оксидно-цинкові розрядники можна розділити на чотири класи залежно від стійкості до забруднення. Клас II – поширений тип, клас II – використовується в зонах із середнім забрудненням (питома довжина шляху витоку 20 мм/кВ), клас III – використовується в зонах із сильним забрудненням (питома довжина шляху витоку 25 мм/кВ), а клас III – використовується в зонах із надзвичайно сильним забрудненням (питома довжина шляху витоку 31 мм/кВ).

Композитне покриття: композитний розрядник з оксиду цинку виготовлений з композитного силіконового каучукового матеріалу як покриття, а вибір високоефективного листа опору оксиду цинку, внутрішнє використання спеціальної конструкції, зібраної за передовою технологією, має подвійні переваги силіконового каучукового матеріалу та листа опору оксиду цинку. Окрім усіх переваг порцелянового розрядника з оксиду цинку, серія продуктів має хороші ізоляційні характеристики, високу стійкість до забруднення, хороші вибухобезпечні характеристики та невеликі розміри, легку вагу, не потребує обслуговування, нелегко пошкоджується, має надійне ущільнення, відмінну стійкість до старіння та інші переваги.

Відповідно до продуктивності конструкції

Розрядники на основі оксиду цинку можна розділити на три типи за структурою та характеристиками: без зазору (W), з послідовним зазором (C), з паралельним зазором (B).

1. У минулому вибір та недоліки блискавкозахистів враховували лише робочу перенапругу та рівні перенапруги блискавки

Національний стандарт передбачає, що напруга на клемах живлення системи повинна бути трохи вищою, ніж K номінальної напруги (або розрахункової напруги) Un системи, тобто K=Um/Un (Um – найвища напруга системи). Ізоляція електрообладнання повинна бути здатною працювати протягом тривалого часу під напругою Un. K для систем 220 кВ і нижче становить 1,15, а для систем 330 кВ і вище – K=1,1. Вищезазначені принципи також дотримуються на початковому етапі проектування розрядника.

2. Вибір та необхідність блискавкозахисного розрядника для забезпечення роботи під однофазною перенапругою заземлення та безпеки енергосистеми

З точки зору безпечної експлуатації, вибір номінальної напруги розрядника також повинен відповідати наступним принципам:

(1) Номінальна напруга цинкооксидного розрядника повинна бути вищою за перехідну напругу промислової частоти, яка може виникнути під час його встановлення. У системі заземлення нейтралі напругою 110 кВ і вище її можна вибрати відповідно до вищезазначеного методу.

(2) У системі непрямого заземлення нейтралі напругою 110 кВ і нижче, згідно з правилами департаменту електроенергетики, однофазне заземлення може працювати протягом 2 годин, а іноді навіть більше 2 годин, що виникає внаслідок переривчастої дуги, що призводить до перенапруги заземлення для пошуку несправностей. Такий тип роботи системи оксидно-цинкового розрядника для безпечної роботи за номінальної напруги 10 с становить серйозну загрозу. Структура та конструкція оксидно-цинкового розрядника та карбід-кремнієвого розрядника різняться (останній має дугу з проміжним зазором, перший не має проміжку або має лише розділовий зазор), що на практиці призводить до теплового руйнування оксидно-цинкового розрядника та навіть до серйозних вибухів. Зіткнувшись з цією ситуацією, багато енергоенергетичних бюро та проектних інститутів пропонують різні типи значень номінальної напруги (наприклад, 14,4 кВ, 14,7 кВ тощо) відповідно до умов місцевої електромережі. У випробуваннях на робоче навантаження кількох національних стандартних дискусійних документів допуск номінальної напруги 10 с збільшується в 1,2 ~ 1,3 раза, що підвищує адаптивність оксидно-цинкового розрядника до нейтральної точки. удосконалено систему непрямого заземлення.

Оскільки номінальна напруга цинкооксидного розрядника занадто низька, він працюватиме під однофазною перенапругою заземлення або навіть під багатьма перехідними перенапругами. Департамент нагляду за безпекою та координації виробництва Міністерства електроенергетики запропонував переглянути розрядник ще у 17-му бюлетені з безпеки від 30 жовтня 1993 року.

У перехідний період між оголошенням та переглядом нового стандарту пропонуються такі правила проектування для вибору номінальної напруги та напруги безперервної роботи цинкооксидного розрядника в нейтральній незаземленій системі: номінальна напруга в 1,2-1,3 раза перевищує розрахункову напругу гасіння дуги SiC-розрядника, а напруга безперервної роботи - це найвища напруга мережі під час роботи системи.

Оскільки немає єдиного стандарту для вищезазначених основних даних, між виробником блискавкозахисних пристроїв та користувачем виникнуть розбіжності в їхньому проектуванні та виробництві.

3, впровадити видання 2000 року нового стандарту, безпечний та розумний вибір реальності блискавкозахисного розрядника

У новому китайському стандарті 2000 року (GB11032-2000) було визнано принцип вибору номінальної напруги вище 1,2-1,3 раза, але вибір напруги безперервної роботи має нове положення: виходячи з терміну служби розрядника 1,5 Un//U1 мА як опорного значення для вибору (проектування) напруги безперервної роботи розрядника. Враховуючи рівень проектування та виробництва побутових розрядників, загальне значення становить 80%, тому напруга безперервної роботи вибирається як 0,8 раза від номінальної напруги. Це підтверджується малою областю струму на кривій вольтамперометрії.

Тому на практиці рівень перенапруги однофазного заземлення протягом 1 години слід враховувати під час проведення розрахунків моделювання відповідно до конкретних умов або вибору розрядника відповідно до досвіду та практики. Однак, у технічних угодах користувачів і навіть на кресленнях енергетичних проектних інститутів є багато значень номінальної напруги, які дещо відрізняються від вищезазначених значень, що, на мою думку, є зайвими (наприклад, 16,5 кВ та 16,7 кВ для 10 кВ тощо). Причина полягає в тому, що в процесі фактичного проектування розрядника номінальне значення напруги на кривій вольт-ампер знаходиться в області малого струму, що менше за значення U1mAAC, тому прагнення до незначної різниці не може бути реалізоване у фактичному проектуванні розрядника. Крім того, з наступного обговорення, відповідно до вимог нового національного стандарту, вибирайте безпечне використання за дозволеної перенапруги (це стосується незаземленої системи).

4. Науковий вибір незаземленого цинкооксидного розрядника відповідно до нового стандарту видання 2000 року

(1) Номінальну напругу слід вибирати та розраховувати відповідно до максимального ефективного значення допустимої напруги промислової частоти, що подається на виводи розрядника, щоб він міг правильно працювати за умов перехідної перенапруги, визначеної під час випробування на задане робоче навантаження. Тривала робоча напруга повинна бути вибрана таким чином, щоб забезпечити постійне середньоквадратичне значення між виводами розрядника. При цьому напруга розряду промислової частоти повинна бути достатньо високою, щоб уникнути спрацьовування ізоляції захищеного обладнання під робочою перенапругою без захисту та подовжити термін служби, а також необхідно враховувати фактичний рівень швидкості заряду та залишкову напругу розрядника з оксиду цинку, виготовленого в Китаї.

(2) Якщо напруга промислової частоти значно зростає або напруга випробування ізоляції обладнання вища, слід вибрати вищу номінальну напругу цинкооксидного розрядника. Вибір опорної напруги промислової частоти повинен дорівнювати або перевищувати номінальну напругу. Ці два пункти у вимогах нового національного стандарту краще виконуються, наступний розрахунок також може бути встановлений для відповідності вимогам щодо перенапруги. Вимоги національного стандарту повинні забезпечити роботу однофазного заземлення протягом 2 годин без дії. У найсерйознішому випадку, коли однофазне заземлення та відключення навантаження відбуваються одночасно, максимально можлива перенапруга, розрахована теоретично, становить 1,99 раза, а допустима безперервна робоча напруга UC (ефективне значення) цинкооксидного розрядника вибирається наступним чином:

Номінальна напруга (Ur≈1,25 UC) була обрана відповідно до національного стандарту швидкості заряджання 0,8, що відповідає всім вимогам. Якщо використовується дугове заземлення та резонансна перенапруга з високою ймовірністю виходу, номінальна напруга повинна відповідати: натисніть ще раз? = 0,8 Виберіть безперервну робочу напругу, яка також відповідає вимогам.

Підсумовуючи, основна складність вибору розрядника полягає у визначенні меж тимчасового перенапруги. Це необхідно для забезпечення безпечної та точної роботи за високих робочих та атмосферних перенапруг, а також для того, щоб клапанна пластина не працювала за тимчасових перенапруг.

Наразі вибір типу та конструкція розрядника повинні гарантувати, що розрядник на основі оксиду цинку з найвищою перенапругою в системі не спрацює при 2-годинному однофазному заземленні, інакше розрядник на основі оксиду цинку може призвести до теплового руйнування або навіть вибуху.

Тому доцільно вибрати незаземлену систему відповідно до нових вимог.

Але в пристрої захисту конденсатора із заземленням від дугогасної котушки перенапруга заземлення буде значно нижчою, тому можна вибрати низьку напругу відповідно до практичного розрахунку моделювання номінальної напруги та безперервної робочої напруги, щоб розрядник блискавки на основі оксиду цинку діяв за нижчої робочої перенапруги, або якщо вам це незручно, можна також вибрати без системи заземлення.

Оскільки ізоляція полюса конденсатора щодо землі вважається такою, що відповідає вимогам однофазного заземлення протягом 2 годин.

Працюючи на напрузі нижче номінальної, розрядник не спрацьовує та не спричиняє пошкодження конденсаторного пристрою внаслідок перенапруги.

Загалом, це пояснюється тим, що пластини клапанів серії оксиду цинку, з'єднані послідовно без зазору, в резисторах блискавкозахисного розрядника з оксиду цинку не можуть витримувати навіть перевищення напруги більше ніж у 1,99 раза, спричинене напругою дуги SiC. Вибір опорної напруги блискавкозахисного розрядника з оксиду цинку не відповідає вимогам, що обов'язково призведе до підвищення безпеки розрядника, наприклад, через відсутність фактичних даних моделювання.

Рекомендоване значення, втілене в дусі національного стандарту, є більш доцільним, оскільки воно відповідає граничним вимогам.