Zinkoxide-afleider

Zinkoxide-afleideris eenbliksemafleidermet goede beschermingsprestaties.

DeZinkoxide-afleideris de meest geavanceerde overspanningsbeveiliging ter wereld. Dit is te danken aan de toepassing van zinkoxide.bliksemafleiderDoordat de kernweerstandsschijf is vervangen, worden de spannings-stroomkarakteristieken van de weerstandsschijf verbeterd en de doorstroomcapaciteit bij overspanning vergroot. Dit is een aanzienlijke verbetering ten opzichte van conventioneel siliciumcarbide.arrestantenBij normale bedrijfsspanning bedraagt ​​de stroom door de overspanningsbeveiliging slechts één microampère. Wanneer debliksemafleiderAls er sprake is van een overspanningssituatie, zullen de uitstekende niet-lineaire eigenschappen de stroom door de overspanningsbeveiliging met duizenden keren verhogen.bliksemafleiderbevindt zich in geleidende toestand en zal de overspanningsenergie naar aarde afvoeren, waardoor de stroomtransmissieapparatuur wordt beschermd tegen de effecten van overspanning.

Zinkoxide-afleiderDit is een nieuw type bliksemafleider, ontwikkeld in de jaren 70, dat hoofdzakelijk bestaat uit zinkoxidevaristoren. Elke varistor heeft vanaf het moment van fabricage een bepaalde schakelspanning (varistorspanning genoemd). Bij normale werkspanning (dat wil zeggen, lager dan de varistorspanning) is de varistorwaarde zeer hoog, wat overeenkomt met de isolatietoestand. Bij een piekspanning (hoger dan de varistorspanning) slaat de varistor echter door bij een lage waarde, wat overeenkomt met een kortsluiting. Na een blikseminslag kan de varistor echter de isolatietoestand herstellen; wanneer de spanning boven de varistor wordt weggenomen, keert deze terug naar de hoge weerstandstoestand. Daarom, als een zinkoxide-bliksemafleider op een hoogspanningslijn is geïnstalleerd, zorgt de hoge spanning van de bliksemgolf bij een blikseminslag ervoor dat de varistor doorslaat en de bliksemstroom via de varistor naar de aarde vloeit. Hierdoor kan de spanning op de hoogspanningslijn binnen een veilig bereik worden gehouden, wat de veiligheid van elektrische apparatuur waarborgt.

Zeven kenmerken van een zinkoxide-afleider:

Doorstroomcapaciteit

Dit komt vooral tot uiting in het vermogen van de bliksemafleider om alle soorten bliksemoverspanning, netfrequentie-transiënte overspanning en bedrijfsoverspanning te absorberen.

Beschermende eigenschappen

Een zinkoxide-overspanningsbeveiliging wordt gebruikt om allerlei elektrische apparatuur in een energiesysteem te beschermen tegen schade door overspanning. Deze beveiliging biedt goede beschermingsprestaties. Dankzij de uitstekende niet-lineaire voltammetrische eigenschappen van de zinkoxide-overspanningsplaat loopt er onder normale bedrijfsspanning slechts een stroom van enkele honderden microampères. Hierdoor is een structuur zonder luchtspleten eenvoudig te ontwerpen, wat resulteert in goede beschermingsprestaties, een laag gewicht en een compact formaat. Bij overspanning neemt de stroom door de overspanningsplaat snel toe, waardoor de amplitude van de overspanning wordt beperkt en de overspanningsenergie wordt afgevoerd. Vervolgens herstelt de zinkoxide-overspanningsplaat zijn hoge weerstand, waardoor het energiesysteem weer normaal kan functioneren.

De afdichtingsprestaties

De bliksemafleidercomponenten hebben een goede verouderingsbestendigheid, een goede luchtdichtheid dankzij een hoogwaardige composietcoating, en door het gebruik van gecontroleerde compressie van de afdichtingsring en een gecoate kit, en andere maatregelen, waarbij een keramische coating als afdichtingsmateriaal wordt toegepast, wordt een betrouwbare afdichting gegarandeerd, waardoor de prestaties van de bliksemafleider stabiel blijven.

Mechanische eigenschappen van

De volgende drie factoren worden hoofdzakelijk in overweging genomen: de te weerstaan ​​seismische kracht;

Maximale winddruk op de reminrichting;

De bovenkant van de overspanningsbeveiliging draagt ​​de maximaal toelaatbare spanning van de draad.

Ontsmettingslocatie

De zinkoxide-afleider zonder luchtspleet heeft een hoge weerstand tegen vervuiling.

De specifieke kruipafstand die in de nationale norm is vastgelegd, is: Klasse II middelmatig vervuild gebied: specifieke kruipafstand 20 mm/kV;

Zwaar vervuild gebied klasse III: specifieke kruipafstand 25 mm/kV;

Klasse IV extreem zwaar vervuild gebied: specifieke kruipafstand 31 mm/kV.

Hoge operationele betrouwbaarheid

De betrouwbaarheid van een bliksemafleider op de lange termijn hangt af van de kwaliteit van de producten en de verstandige productselectie. De productkwaliteit wordt hoofdzakelijk beïnvloed door de volgende drie aspecten: de rationaliteit van de algehele structuur van de bliksemafleider; de voltammetrische eigenschappen en verouderingsbestendigheid van de zinkoxideklep; en de afdichtingsprestaties van de bliksemafleider.

Netfrequentietolerantie

Door factoren in het voedingssysteem, zoals eenfasige aarding, het effect van lange leidingcapaciteit en belastingafschakeling, kan de netfrequentiespanning stijgen of kunnen er kortstondige overspanningen met een hoge amplitude ontstaan. Een bliksemafleider heeft een bepaalde tijd nodig om een ​​dergelijke stijging van de netfrequentiespanning te weerstaan.

Functie

Elk type bliksemafleider heeft zijn eigen voordelen en kenmerken, en ze moeten in verschillende omgevingen worden gebruikt om een ​​goede isolatie te bereiken. Onder de nominale spanning is de bliksemafleider een isolator en heeft deze geen werking. In geval van een noodsituatie of hoge spanning treedt de bliksemafleider in werking en leidt de stroom naar de aarde om de elektrische apparatuur effectief te beschermen.

Classificatie

Afhankelijk van het spanningsniveau

Zinkoxide-overspanningsbeveiligers worden ingedeeld op basis van de nominale spanning en kunnen worden onderverdeeld in drie categorieën:

Hoogspanningscategorie: Deze categorie omvat de serie zinkoxide-afleiders boven de 66 kV, die grofweg in zeven categorieën kunnen worden onderverdeeld: 1000 kV, 750 kV, 500 kV, 330 kV, 220 kV, 110 kV en 66 kV.

Middenspanningscategorie: Deze categorie omvat de zinkoxide-afleiders in het spanningsbereik van 3 kV tot 66 kV (exclusief de 66 kV-serie), die grofweg kunnen worden onderverdeeld in vier spanningsniveaus: 3 kV, 6 kV, 10 kV en 35 kV.

Laagspanningscategorie: Deze categorie omvat de zinkoxide-afleiders voor spanningen lager dan 3 kV (met uitzondering van de 3 kV-serie), die grofweg in vier spanningsniveaus kunnen worden onderverdeeld: 1 kV, 0,5 kV, 0,38 kV en 0,22 kV.

Volgens de nominale ontladingsstroom

Op basis van de nominale ontladingsstroom kunnen zinkoxide-afleiders in vijf klassen worden ingedeeld: 20, 10, 5, 2,5 en 1,5 kA.

Volgensgebruik

Zinkoxide-afleiders kunnen op basis van hun toepassing in zeven typen worden onderverdeeld: systeemcircuittype, systeemkrachtcentraletype, systeemdistributietype, shuntcompensatiecondensatorbankbeveiligingstype, type voor elektrische spoorwegen, motor- en motorneutraalpunttype en transformatorneutraalpunttype.

Volgens de structuur

Zinkoxide-afleiders kunnen op basis van hun structuur in twee categorieën worden verdeeld.

Zinkoxide-afleiders kunnen worden onderverdeeld in vier klassen op basis van hun weerstand tegen vervuiling. Klasse 4 is het meest voorkomende type, klasse 2 wordt gebruikt in gebieden met gemiddelde vervuiling (specifieke kruipafstand 20 mm/kV), klasse 3 in gebieden met hoge vervuiling (specifieke kruipafstand 25 mm/kV) en klasse 6 in gebieden met extreem hoge vervuiling (specifieke kruipafstand 31 mm/kV).

Composietcoating: De zinkoxide-afleider met composietcoating is gemaakt van composiet siliconenrubber als coating, en van hoogwaardig zinkoxidebestendig plaatstaal. De interne structuur is speciaal ontworpen en geassembleerd met behulp van geavanceerde technologie, waardoor de dubbele voordelen van siliconenrubber en zinkoxidebestendig plaatstaal worden gecombineerd. Naast alle voordelen van de porseleinen zinkoxide-afleider, biedt deze productserie goede isolatieprestaties, hoge vervuilingsbestendigheid, goede explosiebestendigheid, een compact formaat, een laag gewicht, geen onderhoud, een hoge mate van beschadigingsgevaar, een betrouwbare afdichting en een uitstekende verouderingsbestendigheid.

Afhankelijk van de prestaties van de structuur

Zinkoxide-afleiders kunnen op basis van structuur en prestaties in drie typen worden onderverdeeld: zonder speling (W), met seriële speling (C) en met parallelle speling (B).

1. In het verleden werd bij de selectie en de nadelen van bliksemafleiders alleen rekening gehouden met de bedrijfsoverspanning en de bliksemoverspanning.

De nationale norm schrijft voor dat de spanning aan de voedingsaansluiting van het systeem iets hoger moet zijn dan K maal de nominale spanning (of nominale spanning) Un van het systeem, oftewel K = Um/Un (waarbij Um de hoogste spanning van het systeem is). De isolatie van elektrische apparatuur moet bestand zijn tegen een lange werkingsduur bij Un. Voor systemen van 220 kV en lager is K 1,15, en voor systemen van 330 kV en hoger is K = 1,1. De bovengenoemde principes worden ook in acht genomen in de beginfase van het ontwerp van de overspanningsbeveiliging.

2. Selectie en noodzaak van bliksemafleiders om de werking te garanderen bij eenfasige aardoverspanning en de veiligheid van het elektriciteitsnet.

Vanuit het oogpunt van veilige werking moet de keuze van de nominale spanning van de overspanningsbeveiliging ook aan de volgende principes voldoen:

(1) De nominale spanning van de zinkoxide-afleider moet hoger zijn dan de netfrequentie-transiënte spanning die bij de installatie ervan kan optreden. In een neutraal aardingssysteem van 110 kV en hoger kan deze volgens bovenstaande methode worden geselecteerd.

(2) In systemen met een neutrale indirecte aarding van 110 kV en lager staat de elektriciteitsmaatschappij onder de voorwaarde van eenfasige aarding een bedrijfsduur van 2 uur toe, en soms zelfs langer dan 2 uur om een ​​storing te vinden bij een intermitterende vlamboogoverspanning. Deze systeemeigenschappen vormen een ernstige bedreiging voor de veilige werking van zinkoxide bliksemafleiders bij een nominale spanning van 10 s. Bovendien verschillen de structuur en het ontwerp van zinkoxide bliksemafleiders en SiC bliksemafleiders (de laatste heeft een spleetboogdoving, de eerste heeft geen spleet of slechts een scheidingsspleet), waardoor zinkoxide bliksemafleiders in de praktijk thermisch kunnen bezwijken en zelfs ernstige explosies kunnen veroorzaken. Gezien deze situatie hebben veel elektriciteitsbedrijven en ontwerpinstituten voor elektrische energie verschillende nominale spanningswaarden (zoals 14,4 kV, 14,7 kV, enz.) voorgesteld, afhankelijk van de lokale netomstandigheden. In de praktijk is de nominale spanningstolerantie van 10 s verhoogd tot 1,2 à 1,3 keer de nominale spanning, waardoor de aanpasbaarheid van De zinkoxide-afleider voor het niet-directe aardingssysteem naar het neutrale punt is verbeterd.

Omdat de nominale spanning van de zinkoxide-overspanningsbeveiliging te laag is, zal deze alleen werken bij eenfasige aardoverspanning of zelfs bij meerdere kortstondige overspanningen. De afdeling Veiligheidstoezicht en Productiecoördinatie van het Ministerie van Elektriciteit heeft al in het 17e veiligheidsbulletin van 30 oktober 1993 een herziening van de overspanningsbeveiliging voorgesteld.

In de overgangsperiode tussen de aankondiging en de herziening van de nieuwe norm worden de volgende ontwerpvoorschriften voorgesteld voor de selectie van de nominale spanning en de continue bedrijfsspanning van de zinkoxide-afleider in een niet-geaard neutraal systeem: de nominale spanning is 1,2-1,3 keer de ontwerp-boogdovingsspanning van de referentie-SiC-afleider, en de continue bedrijfsspanning is de hoogste lijnspanning van het systeem.

Omdat er geen uniforme standaard is voor de bovengenoemde basisgegevens, zullen er verschillen bestaan ​​tussen de fabrikant van de bliksemafleider en de gebruiker in het ontwerp en de fabricage.

3. Implementeer de nieuwe norm uit 2000, veilige en redelijke selectie van de bliksemafleider.

In de nieuwe Chinese norm GB11032-2000 uit 2000 is het principe van het selecteren van een spanning die 1,2 tot 1,3 keer hoger is dan de nominale spanning erkend. De selectie van de continue bedrijfsspanning kent echter een nieuwe bepaling: de continue bedrijfsspanning van de overspanningsbeveiliging wordt geselecteerd (ontworpen) op basis van de levensduur van de beveiliging van 1,5 Un/U1mA als referentiewaarde. Gezien het ontwerp- en fabricageniveau van binnenlandse overspanningsbeveiligingen, dat doorgaans 80% bedraagt, wordt de continue bedrijfsspanning gekozen als 0,8 keer de nominale spanning. Dit wordt ondersteund door het lage stroomgebied van de voltammetrische curve.

Daarom moet in de praktijk rekening worden gehouden met het overspanningsniveau van een 1-uurs eenfasige aardingswerking bij het uitvoeren van simulatieberekeningen op basis van specifieke omstandigheden of bij het selecteren van de bliksemafleider op basis van ervaring en praktijk. Er zijn echter veel nominale spanningswaarden die enigszins afwijken van de bovenstaande waarden in technische overeenkomsten met gebruikers en zelfs in tekeningen van energieontwerpbureaus, wat naar mijn mening onnodig is (zoals 16,5 kV en 16,7 kV bij 10 kV, enz.). De reden hiervoor is dat in het daadwerkelijke ontwerpproces van de bliksemafleider de nominale spanningswaarde in de volt-ampèrecurve zich in het gebied met lage stromen bevindt, dat lager is dan de U1mAAC-waarde. Het nastreven van subtiele verschillen kan in de praktijk niet worden gerealiseerd. Bovendien blijkt uit de volgende discussie dat, in overeenstemming met de eisen van de nieuwe nationale norm, de bliksemafleider veilig moet worden geselecteerd onder de toegestane overspanning (dit heeft betrekking op een niet-geaard systeem).

4. Wetenschappelijke selectie van een niet-geaarde zinkoxide-afleider volgens de nieuwe norm van de editie van 2000.

(1) De nominale spanning moet worden gekozen en ontworpen op basis van de maximaal effectieve waarde van de toelaatbare netfrequentiespanning die op de klemmen van de overspanningsbeveiliging wordt toegepast, zodat deze correct kan functioneren onder de transiënte overspanning die is vastgesteld in de gespecificeerde belastingstest. De continue bedrijfsspanning moet zodanig worden gekozen dat een constante RMS-waarde tussen de klemmen van de overspanningsbeveiliging mogelijk is. In dit geval moet de netfrequentie-ontladingsspanning hoog genoeg zijn om te voorkomen dat de isolatie van de beschermde apparatuur onder de bedrijfsoverspanning zonder bescherming in werking treedt en om de levensduur te verlengen. Hierbij moet rekening worden gehouden met het werkelijke laadniveau en de restspanning van de in China gefabriceerde zinkoxide-overspanningsbeveiliging.

(2) Wanneer de netfrequentiespanning ernstiger stijgt of de isolatietestspanning van de apparatuur hoger is, moet de zinkoxide-overspanningsbeveiliging met de hogere nominale spanning worden gekozen. De referentiespanning voor de netfrequentie moet gelijk zijn aan of groter zijn dan de nominale spanning. Aan deze twee punten in de nieuwe nationale norm wordt beter voldaan. De volgende berekening kan ook worden uitgevoerd om te voldoen aan de eisen voor overspanning. Volgens de nationale norm moet de eenfasige aarding gedurende 2 uur zonder onderbrekingen plaatsvinden. In het meest ernstige geval, wanneer eenfasige aarding en belastingafschakeling tegelijkertijd optreden, is de maximaal mogelijke overspanning volgens de theorie 1,99 keer de nominale spanning. De toelaatbare continue bedrijfsspanning UC (effectieve waarde) van de zinkoxide-overspanningsbeveiliging wordt als volgt gekozen:

De nominale spanning (Ur≈1,25 UC) werd gekozen op basis van de nationale standaard laadsnelheid van 0,8, wat aan alle eisen voldeed. Indien boogaarding en resonantie-overspanning met een hoge ontsnappingskans worden toegepast, moet de nominale spanning voldoen aan: druk nogmaals?=0,8. Selecteer de continue bedrijfsspanning, wat ook aan de eisen voldoet.

Samenvattend is de grootste moeilijkheid bij de selectie van een overspanningsbeveiliging het bepalen van de omvang van de tijdelijke overspanning. Het is noodzakelijk om een ​​veilige en nauwkeurige werking te garanderen bij hoge bedrijfsoverspanning en atmosferische overspanning, en ervoor te zorgen dat de klepplaat niet in werking treedt bij tijdelijke overspanning.

Momenteel moet bij de typekeuze en het ontwerp van de overspanningsbeveiliging ervoor gezorgd worden dat de zinkoxide-overspanningsbeveiliging met de hoogste overspanningsbeveiliging van het systeem niet in werking treedt bij een eenfasige aarding van 2 uur. Anders kan de zinkoxide-overspanningsbeveiliging thermisch bezwijken of zelfs een explosie veroorzaken.

Het is daarom passend om, conform de nieuwe eisen, te kiezen voor een systeem zonder aarding.

Maar bij een geaarde condensator in de vlamboogonderdrukkingsspoel is de aardoverspanning veel lager. Daarom kan, op basis van een praktische simulatieberekening van de nominale spanning en de continue bedrijfsspanning, een lagere spanning worden gekozen zodat de zinkoxide bliksemafleider onder een lagere bedrijfsoverspanning in werking treedt. Als dit niet mogelijk is, kan er ook gekozen worden voor een systeem zonder aarding.

Omdat de isolatie van de condensatorpool naar aarde voldoet aan de 2h-vereisten voor eenfasige aarding.

Bij een lagere spanning dan de nominale spanning treedt de overspanningsbeveiliging niet in werking en veroorzaakt deze geen overspanningsschade aan de condensator.

Al met al komt dit doordat de zinkoxide-seriekleppenplaten zonder speling direct in serie zijn geschakeld. De weerstanden in zinkoxide-bliksemafleiders kunnen zelfs niet meer dan 1,99 keer de overspanning verdragen. Dit wordt veroorzaakt door de keuze van de referentiespanning voor SiC-boogvorming, waardoor de nominale spanning van de zinkoxide-bliksemafleider niet aan de eisen voldoet. Dit leidt onvermijdelijk tot een verhoging van de veiligheidseisen van de bliksemafleider, aangezien er geen daadwerkelijke simulatiegegevens beschikbaar zijn.

De aanbevolen waarde, zoals die in de geest van de nationale norm is vastgelegd, is geschikter omdat deze aan de limieteisen voldoet.