Arrestatore a base di ossido di zinco

Arrestatore a base di ossido di zincoè unparafulminecon buone prestazioni di protezione.

ILArrestatore a base di ossido di zincoè il dispositivo di protezione da sovratensione più avanzato al mondo. Ciò è dovuto all'incorporazione dell'ossido di zinco.arrestatorecome disco resistivo centrale Ciò consente un miglioramento delle caratteristiche volt-ampere del disco resistivo e un aumento della capacità di corrente passante in situazioni di sovratensione, il che rappresenta un miglioramento drastico rispetto al carburo di silicio convenzionalearrestatori.A tensione di esercizio normale, la corrente attraverso lo scaricatore è di solo un microampere grado. Quando ilarrestatoresperimenta una situazione di tensione media, le eccellenti caratteristiche non lineari aumenteranno la corrente attraverso il limitatore diverse migliaia di volte.arrestatoreè in stato conduttivo e rilascerà l'energia della sovratensione verso terra, proteggendo così le apparecchiature di trasmissione di energia dagli effetti della sovratensione.

Scaricatore di ossido di zincoSi tratta di un nuovo tipo di scaricatore di sovratensione sviluppato negli anni '70, composto principalmente da un varistore all'ossido di zinco. Ogni varistore ha una specifica tensione di commutazione (chiamata tensione del varistore) fin dalla sua fabbricazione. In condizioni di normale tensione di lavoro (ovvero, inferiore alla tensione del varistore), il valore del varistore è molto elevato, equivalente allo stato di isolamento. Tuttavia, in presenza di una tensione di picco (superiore alla tensione del varistore), il varistore subisce una scarica a un valore basso, equivalente allo stato di cortocircuito. Dopo la scarica, il varistore torna allo stato di isolamento; quando la tensione viene rimossa, ritorna allo stato di alta resistenza. Pertanto, se uno scaricatore di sovratensione all'ossido di zinco è installato sulla linea elettrica, in caso di fulmine, l'alta tensione dell'onda di fulmine provoca la scarica del varistore e la corrente del fulmine fluisce attraverso il varistore verso terra. In questo modo, la tensione sulla linea elettrica può essere mantenuta entro un intervallo di sicurezza, proteggendo così le apparecchiature elettriche.

Sette caratteristiche del limitatore di sovratensione all'ossido di zinco:

Capacità di flusso

Ciò si riflette principalmente nella capacità del parafulmine di assorbire tutti i tipi di sovratensione da fulmine, sovratensione transitoria a frequenza di rete e sovratensione di esercizio.

Proprietà protettive

Il limitatore di sovratensione all'ossido di zinco viene utilizzato per proteggere tutti i tipi di apparecchiature elettriche nei sistemi di alimentazione dai danni da sovratensione, offrendo ottime prestazioni di protezione. Grazie alle eccellenti caratteristiche voltammetriche non lineari della piastra a valvola in ossido di zinco, solo poche centinaia di microampere di corrente passano sotto la normale tensione di esercizio, consentendo di progettare facilmente una struttura senza intercapedini, che presenta quindi buone prestazioni di protezione, peso ridotto e dimensioni compatte. Quando si verifica una sovratensione, la corrente che scorre attraverso la piastra a valvola aumenta rapidamente, limitando l'ampiezza della sovratensione e rilasciando l'energia in eccesso. Successivamente, la piastra a valvola in ossido di zinco ripristina lo stato di alta resistenza, consentendo al sistema di alimentazione di funzionare normalmente.

Le prestazioni di tenuta

Componenti del parafulmine con buone prestazioni di invecchiamento, buona tenuta all'aria del rivestimento composito di alta qualità, utilizzo del controllo della compressione dell'anello di tenuta e del sigillante di rivestimento e altre misure, rivestimento ceramico come materiale di tenuta, per garantire una tenuta affidabile in modo che le prestazioni del parafulmine siano stabili.

Proprietà meccaniche di

Si prendono in considerazione principalmente i seguenti tre fattori: la forza sismica da sopportare;

Pressione massima del vento sul dispositivo di arresto;

La parte superiore del dispositivo di arresto sopporta la massima tensione ammissibile del filo.

Proprietà di decontaminazione

Il limitatore di sovratensione all'ossido di zinco senza intercapedine presenta un'elevata resistenza all'inquinamento.

La distanza di dispersione specifica prevista dalla norma nazionale è: area mediamente inquinata di classe II: distanza di dispersione specifica 20 mm/kV;

Area di inquinamento elevato di classe III: distanza di dispersione specifica 25 mm/kV;

Area di classe IV estremamente inquinata: distanza di dispersione specifica 31 mm/kV.

Elevata affidabilità operativa

L'affidabilità del funzionamento a lungo termine dipende dalla qualità dei prodotti e dalla loro selezione oculata. La qualità del prodotto è influenzata principalmente dai seguenti tre aspetti: la razionalità della struttura complessiva del parafulmine; le caratteristiche voltammetriche e la resistenza all'invecchiamento della valvola all'ossido di zinco; le prestazioni di tenuta del parafulmine.

Tolleranza della frequenza di potenza

A causa di fattori quali la messa a terra monofase, l'effetto di capacità delle linee lunghe e il distacco del carico, si verifica un aumento della tensione a frequenza di rete o la produzione di sovratensioni transitorie di elevata ampiezza; il parafulmine ha un tempo limitato per resistere a un determinato aumento della tensione a frequenza di rete.

Funzione

Ogni tipo di scaricatore di sovratensione ha i propri vantaggi e caratteristiche, e deve essere utilizzato in ambienti diversi per ottenere un buon effetto di isolamento. Al di sotto della tensione nominale, lo scaricatore di sovratensione si comporta come un isolante e non interviene. In caso di emergenza o di sovratensione, lo scaricatore di sovratensione si attiva e convoglia la corrente a terra per proteggere efficacemente le apparecchiature elettriche.

Classificazione

In base al livello di tensione

I limitatori di sovratensione all'ossido di zinco sono classificati in base al valore della tensione nominale e possono essere suddivisi in tre categorie:

Categoria alta tensione: si riferisce alla serie di scaricatori ad ossido di zinco superiori a 66 kV, che possono essere suddivisi approssimativamente in sette classi: 1000 kV, 750 kV, 500 kV, 330 kV, 220 kV, 110 kV e 66 kV.

Categoria di media tensione: si riferisce ai prodotti della serie di scaricatori a ossido di zinco nella gamma da 3 kV a 66 kV (esclusi i prodotti della serie da 66 kV), che possono essere suddivisi approssimativamente in quattro livelli di tensione: 3 kV, 6 kV, 10 kV e 35 kV.

Categoria bassa tensione: si riferisce ai prodotti della serie di scaricatori a ossido di zinco al di sotto di 3 kV (esclusi i prodotti della serie da 3 kV), che possono essere suddivisi approssimativamente in quattro livelli di tensione: 1 kV, 0,5 kV, 0,38 kV e 0,22 kV.

Secondo la corrente di scarica nominale

In base alla corrente di scarica nominale, i limitatori di sovratensione all'ossido di zinco possono essere suddivisi in cinque classi: 20, 10, 5, 2,5, 1,5 kA.

Secondoutilizzo

Gli scaricatori di sovratensione all'ossido di zinco possono essere suddivisi in sette tipologie in base al loro utilizzo: tipo per circuiti di sistema, tipo per centrali elettriche, tipo per sistemi di distribuzione, tipo per la protezione di banchi di condensatori di compensazione in parallelo, tipo per ferrovie elettrificate, tipo per motori e punti neutri di motori, tipo per trasformatori con punti neutri.

Secondo la struttura

I dispositivi di arresto di emergenza a base di ossido di zinco possono essere suddivisi in due categorie in base alla loro struttura.

I limitatori di sovratensione all'ossido di zinco possono essere suddivisi in quattro classi in base alla resistenza all'inquinamento. La classe I è il tipo comune, la classe II è utilizzata in aree a medio inquinamento (distanza di dispersione specifica 20 mm/kV), la classe III è utilizzata in aree ad alto inquinamento (distanza di dispersione specifica 25 mm/kV) e la classe III è utilizzata in aree a inquinamento estremamente elevato (distanza di dispersione specifica 31 mm/kV).

Rivestimento composito: il parafulmine a ossido di zinco con rivestimento composito è realizzato con un materiale composito in gomma siliconica come rivestimento e con una lamina di resistenza all'ossido di zinco ad alte prestazioni, utilizzando una struttura interna speciale e assemblato con tecnologia avanzata, che offre i doppi vantaggi del materiale in gomma siliconica e della lamina di resistenza all'ossido di zinco. Oltre a tutti i vantaggi del parafulmine a ossido di zinco in porcellana, questa serie di prodotti presenta buone prestazioni di isolamento, elevata resistenza alla contaminazione, buone prestazioni antideflagranti, dimensioni ridotte, peso contenuto, assenza di manutenzione, resistenza ai danni, tenuta affidabile ed eccellente resistenza all'invecchiamento.

Secondo le prestazioni della struttura

I dispositivi di arresto di emergenza a base di ossido di zinco possono essere suddivisi in tre tipologie in base alla struttura e alle prestazioni: senza gioco (W), con gioco in serie (C), con gioco in parallelo (B).

1. In passato, la selezione e gli svantaggi dei parafulmini che consideravano solo i livelli di sovratensione di esercizio e di sovratensione da fulmine.

La norma nazionale stabilisce che la tensione del terminale di alimentazione del sistema deve essere leggermente superiore a K volte la tensione nominale (o tensione di esercizio) Un del sistema, ovvero K = Um/Un (dove Um è la tensione massima del sistema). L'isolamento delle apparecchiature elettriche deve essere in grado di funzionare a lungo a Un. Il valore di K per i sistemi a 220 kV e inferiori è 1,15, mentre per i sistemi a 330 kV e superiori è K = 1,1. I principi sopracitati vengono osservati anche nella fase iniziale della progettazione dello scaricatore di sovratensione.

2. Selezione e necessità di un parafulmine per garantire il funzionamento in caso di sovratensione di terra monofase e la sicurezza del sistema elettrico.

Dal punto di vista della sicurezza operativa, la scelta della tensione nominale del limitatore di sovratensione deve inoltre essere conforme ai seguenti principi:

(1) La tensione nominale del limitatore di sovratensione all'ossido di zinco deve essere superiore alla tensione transitoria a frequenza di rete che può verificarsi durante la sua installazione. Nei sistemi di messa a terra del neutro da 110 kV in su, la selezione può essere effettuata secondo il metodo sopra descritto.

(2) nel sistema di messa a terra indiretta del neutro a 110 kV e inferiori, il dipartimento dell'energia elettrica stabilisce che nelle condizioni di messa a terra monofase è consentito un funzionamento di 2 ore, e talvolta anche in presenza di una sovratensione di messa a terra ad arco intermittente prodotta per più di 2 ore per trovare un guasto, questo tipo di caratteristiche operative del sistema di scaricatori di fulmini all'ossido di zinco per un funzionamento sicuro sotto tensione nominale di 10 s rappresenta una seria minaccia. Inoltre, la struttura e il design degli scaricatori all'ossido di zinco e degli scaricatori SiC sono diversi (quest'ultimo è un'estinzione dell'arco a gap, il primo non ha gap o solo gap di separazione), quindi in pratica gli scaricatori all'ossido di zinco subiscono un collasso termico e persino gravi incidenti di esplosione. Di fronte a questa situazione, molti uffici di fornitura di energia e istituti di progettazione di energia elettrica hanno proposto molti tipi di valori di tensione nominale (come 14,4 kV, 14,7 kV, ecc.) in base alle condizioni della rete elettrica locale. Nel test di carico di azione di diversi documenti di discussione sugli standard nazionali, la tolleranza della tensione nominale di 10 s è aumentata di 1,2 ~ 1,3 volte, in modo che l'adattabilità dell'ossido di zinco Il sistema di messa a terra non diretta del limitatore di sovratensione al punto neutro è stato migliorato.

Poiché la tensione nominale del limitatore di sovratensione all'ossido di zinco è troppo bassa, il limitatore funzionerà anche in caso di sovratensione monofase a terra o persino in presenza di molteplici sovratensioni transitorie. Il Dipartimento di Supervisione della Sicurezza e Coordinamento della Produzione del Ministero dell'Elettricità ha proposto la revisione del limitatore già nel 17° bollettino di sicurezza del 30 ottobre 1993.

Nel periodo di transizione tra l'annuncio e la revisione della nuova norma, si propongono le seguenti regole di progettazione per la selezione della tensione nominale e della tensione di funzionamento continuo del limitatore di sovratensione all'ossido di zinco nel sistema neutro non messo a terra: la tensione nominale è pari a 1,2-1,3 volte la tensione di progetto di estinzione dell'arco del limitatore di sovratensione al SiC di riferimento, e la tensione di funzionamento continuo è la tensione di linea più elevata del sistema operativo.

Poiché non esiste uno standard unificato per i dati di base sopra indicati, si verificheranno discrepanze tra il produttore del parafulmine e l'utente in fase di progettazione e produzione.

3, implementare l'edizione 2000 del nuovo standard, selezione sicura e ragionevole del parafulmine in realtà

Nella nuova norma cinese del 2000 (GB11032-2000), è stato riconosciuto il principio di selezione della tensione nominale superiore a 1,2-1,3 volte, ma la selezione della tensione di funzionamento continuo presenta una nuova disposizione: dal riflesso della durata di servizio dello scaricatore di 1,5Un//U1mA come valore di riferimento per selezionare (progettare) la tensione di funzionamento continuo dello scaricatore. Con il livello di progettazione e produzione degli scaricatori nazionali, il valore generale è dell'80%, quindi la tensione di funzionamento continuo viene selezionata come 0,8 volte la tensione nominale. Ciò è supportato dalla regione di bassa corrente della curva voltammetrica.

Pertanto, in pratica, il livello di sovratensione di 1 ora di funzionamento con messa a terra monofase dovrebbe essere preso in considerazione quando si effettuano calcoli di simulazione in base a condizioni specifiche o si seleziona lo scaricatore in base all'esperienza e alla pratica. Tuttavia, ci sono molti valori di tensione nominale leggermente diversi dai valori sopra indicati negli accordi tecnici degli utenti e persino nei disegni degli istituti di progettazione elettrica che ritengo superflui (come 16,5 kV e 16,7 kV in 10 kV, ecc.). Il motivo è che nel processo di progettazione effettivo dello scaricatore di sovratensione, il valore di tensione nominale nella curva volt-ampere si trova nell'area di bassa corrente, che è inferiore al valore U1mAAC, la ricerca di sottili differenze non può essere realizzata nella progettazione effettiva dello scaricatore di sovratensione; inoltre, dalla discussione successiva, in conformità con i requisiti della nuova norma nazionale per la selezione di un utilizzo sicuro in condizioni di sovratensione consentita (questo si riferisce al sistema non messo a terra).

4. Selezione scientifica del limitatore di sovratensione all'ossido di zinco non messo a terra secondo la nuova norma edizione 2000

(1) La tensione nominale deve essere selezionata e progettata in base al valore efficace massimo della tensione di frequenza di rete ammissibile applicata ai terminali dello scaricatore, in modo che possa funzionare correttamente sotto la sovratensione transitoria determinata nella prova di carico di azione specificata. La tensione di esercizio continua deve essere selezionata per consentire un valore RMS costante tra i terminali dello scaricatore. In questo caso, la tensione di scarica a frequenza di rete dovrebbe essere sufficientemente elevata da evitare il funzionamento dell'isolamento dell'apparecchiatura protetta sotto la sovratensione di esercizio senza protezione e prolungare la durata di servizio, e occorre tenere conto del livello effettivo della velocità di carica e della tensione residua dello scaricatore all'ossido di zinco prodotto in Cina.

(2) Laddove la tensione a frequenza di rete aumenti in modo più significativo o la tensione di prova di isolamento dell'apparecchiatura sia più elevata, è necessario selezionare la tensione nominale più alta dello scaricatore a ossido di zinco. La selezione della tensione di riferimento a frequenza di rete deve essere uguale o maggiore della tensione nominale. Questi due punti nei nuovi requisiti della norma NAZIONALE sono meglio soddisfatti, il seguente calcolo può anche essere trovato per soddisfare i requisiti di sovratensione. Requisiti della norma nazionale, per garantire che il funzionamento di messa a terra monofase 2h senza azione. Nel caso più grave, quando si verificano contemporaneamente la messa a terra monofase e il distacco del carico, la massima sovratensione possibile calcolata in teoria è 1,99 volte, e la tensione operativa continua ammissibile UC (valore efficace) dello scaricatore a ossido di zinco viene selezionata come segue:

La tensione nominale (Ur≈1,25 UC) è stata selezionata in base alla velocità di carica standard nazionale di 0,8, che soddisfa tutti i requisiti. Se si utilizza la messa a terra dell'arco e la sovratensione risonante con elevata probabilità di fuga, la tensione nominale deve soddisfare: premere di nuovo?=0,8 Selezionare la tensione di funzionamento continuo, che soddisfa anche i requisiti.

In sintesi, la principale difficoltà nella scelta di un limitatore di sovratensione risiede nella determinazione dell'intervallo di sovratensione temporanea. È necessario garantire un funzionamento sicuro e preciso in presenza di elevate sovratensioni di esercizio e di sovratensione atmosferica, nonché assicurarsi che la piastra della valvola non intervenga in presenza di sovratensioni temporanee.

Attualmente, la selezione e la progettazione del tipo di scaricatore devono garantire che lo scaricatore all'ossido di zinco con la sovratensione più elevata del sistema non intervenga in caso di messa a terra monofase per 2 ore, altrimenti lo scaricatore all'ossido di zinco potrebbe subire un collasso termico o addirittura un'esplosione.

Pertanto, in base ai nuovi requisiti, è opportuno selezionare il sistema non messo a terra.

Ma nel dispositivo a condensatore con messa a terra della bobina di soppressione dell'arco, la sovratensione di messa a terra sarà molto più bassa, quindi si può scegliere bassa in base al calcolo di simulazione pratica della tensione nominale e della tensione di funzionamento continuo per far sì che lo scaricatore di fulmini all'ossido di zinco agisca sotto la sovratensione di funzionamento inferiore, dispositivo di protezione del condensatore, ma se non è conveniente, si può anche scegliere in base a nessun sistema di messa a terra,

Poiché si è ritenuto che l'isolamento tra il polo del condensatore e la terra soddisfacesse i requisiti di messa a terra monofase 2h.

Funzionando a una tensione inferiore a quella nominale, il limitatore di sovratensione non si attiva e non provoca danni da sovratensione al condensatore.

Tutto sommato, questo è dovuto al fatto che le piastre della valvola in serie di ossido di zinco senza gioco direttamente in serie, nei resistori scaricatori di fulmini in ossido di zinco non possono sopportare nemmeno più di 1,99 volte la sovratensione, causata dalla scelta del riferimento di tensione di arco SiC della tensione nominale dello scaricatore di fulmini in ossido di zinco non può soddisfare i requisiti, è destinato ad aumentare per garantire la sicurezza dello scaricatore, come ad esempio nessun dato di simulazione effettivo,

Il valore raccomandato, in linea con lo spirito della norma nazionale, è più appropriato in quanto soddisfa i requisiti limite.