Cink-oxid levezető

Cink-oxid levezetőegyvillámhárítójó védelmi teljesítménnyel.

ACink-oxid levezetőa világ legfejlettebb túlfeszültség-védője. Ez a cink-oxid beépítésének köszönhető.levezetőmint a mag ellenállás tárcsaEz lehetővé teszi az ellenállás tárcsa volt-amper karakterisztikájának javítását és az átmenő áram képességének növekedését túlfeszültség-helyzetekben, ami drasztikus javulás a hagyományos szilícium-karbidhoz képest.leállítókNormál üzemi feszültség mellett a levezetőn átfolyó áram mindössze egy mikroamper. Amikor alevezetőÁtfeszültség esetén a kiváló nemlineáris karakterisztika több ezerszeresére növeli a levezetőn átfolyó áramot.levezetővezető állapotban van, és a túlfeszültség energiáját a földbe vezeti, ezáltal védve az erőátviteli berendezéseket a túlfeszültség hatásaitól.

Cink-oxid levezetőegy új típusú levezető, amelyet az 1970-es években fejlesztettek ki, és főként cink-oxid varisztorból áll. Minden varisztornak van egy bizonyos kapcsolási feszültsége (varisztorfeszültségnek nevezik) a gyártásától kezdve. Normál üzemi feszültség alatt (azaz a varisztorfeszültségnél kisebb) a varisztor értéke nagyon nagy, ami egyenértékű a szigetelési állapottal. De ütési feszültség alatt (nagyobb, mint a varisztorfeszültség) a varisztor alacsony értéken meghibásodik, ami egyenértékű a rövidzárlati állapottal. Azonban, miután a varisztort megütik, visszaállíthatja a szigetelési állapotot; amikor a varisztor feletti feszültség megszűnik, visszatér a nagy ellenállású állapotba. Ezért, ha a cink-oxid levezetőt a távvezetékre telepítik, villámcsapáskor a villámhullám nagyfeszültsége a varisztort lekapcsolja, és a villámáram a varisztoron keresztül a földbe folyik. A távvezeték feszültsége biztonságos tartományon belül szabályozható, így védve az elektromos berendezések biztonságát.

A cink-oxid levezető hét jellemzője:

Áramlási kapacitás

Ez főként abban tükröződik, hogy a villámhárító képes elnyelni mindenféle villám túlfeszültséget, teljesítményfrekvenciás tranziens túlfeszültséget és üzemi túlfeszültséget.

Védő tulajdonságok

A cink-oxid levezetőt mindenféle elektromos berendezés védelmére használják az energiaellátó rendszerben az elektromos termékek túlfeszültség okozta károsodása ellen, jó védelmi teljesítménnyel rendelkezik. A cink-oxid szeleplemez kiváló nemlineáris voltammetriai jellemzőinek köszönhetően normál üzemi feszültség alatt csak néhány száz mikroamper áram halad át, így könnyen kialakítható egy résmentes szerkezet, amely jó védelmi teljesítménnyel, könnyű súlyával és kis méretével rendelkezik. Túlfeszültség esetén a szeleplemezen átfolyó áram gyorsan megnő, korlátozza a túlfeszültség amplitúdóját és felszabadítja a túlfeszültség energiáját. Ezután a cink-oxid szeleplemez visszaállítja a nagy ellenállás állapotát, hogy az energiaellátó rendszer normálisan működjön.

A tömítési teljesítmény

Jó öregedési tulajdonságokkal rendelkező, jó légtömörséggel rendelkező, kiváló minőségű kompozit bevonattal ellátott villámhárító alkatrészek, tömítőgyűrű-összenyomódás és bevonatos tömítőanyag, valamint egyéb intézkedések alkalmazásával, kerámia bevonattal tömítőanyagként a megbízható tömítés biztosítása érdekében, így a villámhárító teljesítménye stabil.

Mechanikai tulajdonságai

A következő három tényezőt elsősorban figyelembe veszik: a fellépő szeizmikus erő;

Maximális szélnyomás a levezetőn;

A levezető teteje viseli a huzal maximálisan megengedett feszültségét.

fertőtlenítő ingatlan

A résmentes cink-oxid-levezető nagyfokú szennyeződésállósággal rendelkezik.

A nemzeti szabvány által előírt fajlagos kúszóáramút: II. osztályú közepesen szennyezett terület: fajlagos kúszóáramút 20 mm/kV;

III. osztályú, erősen szennyezett terület: fajlagos kúszóáramút 25 mm/kV;

IV. osztályú, rendkívül erősen szennyezett terület: fajlagos kúszóáramút 31 mm/kV.

Magas üzembiztonság

A hosszú távú működés megbízhatósága a termékek minőségétől és a termékek ésszerű kiválasztásától függ. A termék minőségét elsősorban a következő három szempont befolyásolja: a villámhárító szerkezetének racionalitása; a cink-oxid szelep voltammetrikus jellemzői és öregedésállósága; a villámhárító tömítőképessége.

Teljesítményfrekvencia-tűrés

Az olyan energiaellátó rendszer okok miatt, mint az egyfázisú földelés, a hosszúvezetékes kapacitáshatás, a terheléselutasítás és egyéb okok, a teljesítményfrekvenciás feszültség növekedését vagy nagy amplitúdójú tranziens túlfeszültséget okozhatnak, ezért a villámhárítónak bizonyos ideig kell ellenállnia egy bizonyos teljesítményfrekvenciás feszültségemelkedésnek.

Funkció

Minden típusú levezetőnek megvannak a maga előnyei és jellemzői, és a jó szigetelési hatás elérése érdekében különböző környezetekben kell használni őket. Névleges feszültség alatt a levezető egyenértékű egy szigetelővel, és nem működik. Vészhelyzet vagy magas feszültség esetén a villámhárító működik, és az áramot a földbe vezeti, hatékonyan védve az erősáramú berendezéseket.

Osztályozás

A feszültségszint szerint

A cink-oxid levezetőket a névleges feszültségérték szerint osztályozzák, és három kategóriába sorolhatók:

Nagyfeszültségű kategória: A 66 kV feletti cink-oxid levezetők sorozatára utal, amelyek nagyjából hét osztályba sorolhatók: 1000 kV, 750 kV, 500 kV, 330 kV, 220 kV, 110 kV és 66 kV.

Közepes feszültségű kategória: A 3 kV és 66 kV közötti feszültségtartományú cink-oxid levezető sorozatra vonatkozik (a 66 kV-os sorozatú termékek kivételével), amely nagyjából négy feszültségszintre osztható: 3 kV, 6 kV, 10 kV és 35 kV.

Alacsony feszültségű kategória: A 3 kV alatti cink-oxid levezető sorozatú termékekre vonatkozik (a 3 kV-os sorozatú termékek kivételével), amelyek nagyjából négy feszültségszintre oszthatók: 1 kV, 0,5 kV, 0,38 kV és 0,22 kV.

A névleges kisülési áram szerint

A névleges kisülési áram szerint a cink-oxid levezetők öt osztályba sorolhatók: 20, 10, 5, 2,5, 1,5 kA.

Szerinthasználat

A cink-oxid levezetők felhasználásuk szerint hét típusba sorolhatók: rendszeráramköri típus, rendszererőművi típus, rendszerelosztó típus, söntkompenzáló kondenzátortelep-védelmi típus, villamosított vasúti típus, motor és motor nullapont típusú típus, transzformátor nullapont típusú típus.

A szerkezet szerint

A cink-oxid levezetők szerkezetük szerint két kategóriába sorolhatók.

A cink-oxid levezetők szennyeződésállósági teljesítményük alapján négy osztályba sorolhatók. Az I osztály a gyakori típus, az I osztály közepesen szennyezett területeken (fajlagos kúszóáramút 20 mm/KV), az I osztály erősen szennyezett területeken (fajlagos kúszóáramút 25 mm/KV), az I osztály pedig rendkívül erősen szennyezett területeken (fajlagos kúszóáramút 31 mm/KV) használatos.

Kompozit bevonat: A cink-oxid levezető kompozit bevonatú, szilikon gumi anyagból készül, és a nagy teljesítményű cink-oxid ellenálláslemez kiválasztása, a speciális szerkezet belső használata, fejlett technológiával összeszerelve, kettős előnnyel rendelkezik: szilikon gumi anyag és cink-oxid ellenálláslemez. A porcelán cink-oxid levezető összes előnye mellett a termékcsalád jó szigetelési teljesítményt, magas szennyeződésállóságot, jó robbanásbiztos teljesítményt és kis méretet, könnyű súlyt, karbantartásmentességet, nem könnyen károsodó tulajdonságokat, megbízható tömítést, kiváló öregedésállóságot és egyéb előnyöket kínál.

A szerkezet teljesítménye szerint

A cink-oxid levezetők szerkezetük és teljesítményük szerint három típusra oszthatók: hézag nélküli (W), soros hézagú (C), párhuzamos hézagú (B).

1. A múltban a villámhárítók kiválasztása és hátrányai csak az üzemi túlfeszültséget és a villám túlfeszültségi szintjét vették figyelembe.

A nemzeti szabvány előírja, hogy a rendszer tápfeszültségének feszültsége valamivel magasabb legyen, mint a rendszer névleges feszültségének (vagy névleges feszültségének) Un K-szorosa, azaz K=Um/Un (Um a rendszer legmagasabb feszültsége). Az elektromos berendezések szigetelésének hosszú ideig Un feszültség alatt is működnie kell. A 220 kV-os és az alatti rendszerekhez tartozó K érték 1,15, a 330 kV-os és afeletti rendszerekhez pedig K=1,1. A fent említett elveket a levezető tervezésének kezdeti szakaszában is betartják.

2. Villámhárító kiválasztása és szükségessége az egyfázisú földelési túlfeszültség esetén történő működés és az energiarendszer biztonságának biztosítása érdekében

A biztonságos üzemeltetés szempontjából a levezető névleges feszültségének kiválasztásánál a következő elveket is figyelembe kell venni:

(1) A cink-oxid levezető névleges feszültségének magasabbnak kell lennie, mint a telepítéskor megjelenő hálózati frekvencia tranziens feszültsége. 110 kV-os és nagyobb feszültségű semleges földelőrendszerben a fenti módszer szerint választható ki.

(2) 110 kV-os és az alatti semleges közvetett földelőrendszerben az elektromos áramszolgáltató előírásai szerint egyfázisú földelés esetén 2 órán át működhet, sőt, néha szakaszos íves földelés esetén is 2 óránál tovább tarthat a hibakeresés. Az ilyen típusú rendszer működési jellemzői miatt a cink-oxid villámhárító biztonságos működése 10 s névleges feszültség alatt komoly veszélyt jelent. A cink-oxid és a SiC levezetők felépítése és kialakítása eltérő (az utóbbi ívkioltó réses, az előbbinek nincs vagy csak elválasztási rése van), így a gyakorlatban a cink-oxid levezetők hőösszeomlást és akár súlyos robbanásokat is okozhatnak. Ezzel a helyzettel szembesülve számos energiaellátó iroda és villamosenergia-tervező intézet a helyi villamosenergia-hálózat körülményei szerint számos névleges feszültségértéket javasol (például 14,4 kV, 14,7 kV stb.). Számos nemzeti szabványvitairat terheléses vizsgálata során a 10 s-os névleges feszültségtűrés 1,2–1,3-szorosára nőtt, így a cink-oxid levezető alkalmazkodóképessége a semleges ponthoz javult. a nem közvetlen földelési rendszer javult.

Mivel a cink-oxid levezető névleges feszültsége túl alacsony, a levezető egyfázisú földelési túlfeszültség vagy akár számos tranziens túlfeszültség alatt is működni fog. A Villamosenergia-ügyi Minisztérium Biztonsági Felügyeleti és Termeléskoordinációs Osztálya már az 1993. október 30-i 17. biztonsági közleményében javasolta a levezető felülvizsgálatát.

Az új szabvány bejelentése és felülvizsgálata közötti átmeneti időszakban a következő tervezési szabályokat javasolják a cink-oxid levezető névleges feszültségének és folyamatos üzemi feszültségének kiválasztására a semleges, nem földelt rendszerben: a névleges feszültség a referencia SiC levezető ívoltási feszültségének 1,2-1,3-szorosa, a folyamatos üzemi feszültség pedig a rendszer működésének legmagasabb hálózati feszültsége.

Mivel a fenti alapadatokra nincs egységes szabvány, eltérés lesz a villámhárító gyártója és a felhasználó között a tervezés és a gyártás során.

3, a 2000-es kiadású új szabvány, a villámhárító valóságának biztonságos és ésszerű kiválasztása megvalósítása

Kína 2000-es új szabványában (GB11032-2000) elismerték az 1,2-1,3-szoros névleges feszültség kiválasztásának elvét, de a folyamatos üzemi feszültség kiválasztása új rendelkezést tartalmaz: a levezető élettartamának 1,5Un//U1mA referenciaértékének figyelembevételével kell kiválasztani (tervezéskor) a levezető folyamatos üzemi feszültségét. A háztartási levezetők tervezési és gyártási szintjén az általános érték 80%, így a folyamatos üzemi feszültséget a névleges feszültség 0,8-szorosára választják. Ezt a voltammetriai görbe kis áramtartománya is alátámasztja.

Ezért a gyakorlatban az 1 órás egyfázisú földelési működés túlfeszültségi szintjét figyelembe kell venni a szimulációs számítások elvégzésekor az adott körülmények között, vagy a levezető tapasztalatok és gyakorlat alapján történő kiválasztásakor. A felhasználók műszaki megállapodásaiban, sőt az energiatervező intézetek rajzain is számos névleges feszültségérték található, amelyek kissé eltérnek a fenti értékektől, és amelyeket feleslegesnek tartok (például 16,5 kV és 16,7 kV 10 kV-ban stb.). Ennek az az oka, hogy a villámhárító tényleges tervezési folyamatában a volt-amper görbén szereplő névleges feszültségérték a kis áramtartományban van, ami kisebb, mint az U1mAAC érték, így a finom különbségek keresése a villámhárító tényleges tervezése során nem valósítható meg. Ezenkívül a következő megbeszélésből kitűnik, hogy az új nemzeti szabvány követelményeivel összhangban a megengedett túlfeszültség alatti biztonságos használatot kell választani (ez a földeletlen rendszerre vonatkozik).

4. A földeletlen cink-oxid levezetők tudományos kiválasztása a 2000-es kiadású új szabvány szerint

(1) A névleges feszültséget a levezető kapcsaira alkalmazott megengedett teljesítményfrekvenciás feszültség maximális effektív értéke szerint kell kiválasztani és méretezni, hogy a megadott hatásterhelési vizsgálat során meghatározott átmeneti túlfeszültség alatt megfelelően működjön. A folyamatos üzemi feszültséget úgy kell megválasztani, hogy állandó effektív érték legyen a levezető kapcsai között. Ekkor a teljesítményfrekvenciás kisülési feszültségnek elég magasnak kell lennie ahhoz, hogy elkerülje a védett berendezés szigetelésének védelem nélküli működését üzemi túlfeszültség alatt, és meghosszabbítsa az élettartamot, figyelembe véve a Kínában gyártott cink-oxid levezető tényleges töltési sebességét és maradékfeszültségét.

(2) Amennyiben a hálózati frekvencia feszültsége jelentősen megemelkedik, vagy a berendezés szigetelési vizsgálati feszültsége magasabb, a cink-oxid-levezető magasabb névleges feszültségét kell választani. A hálózati frekvencia referenciafeszültségének egyenlőnek vagy nagyobbnak kell lennie a névleges feszültségnél. Az új NEMZETI szabvány követelményeinek e két pontja jobban teljesül, és a következő számítás is megfelel a túlfeszültség követelményeinek. A nemzeti szabvány követelményei biztosítják, hogy az egyfázisú földelés 2 órán át művelet nélkül működjön. A legsúlyosabb esetben, amikor az egyfázisú földelés és a terheléselhárító egyidejűleg történik, az elméletileg számított maximális lehetséges túlfeszültség 1,99-szeres, és a cink-oxid-levezető megengedett folyamatos üzemi feszültsége UC (effektív érték) a következőképpen kerül kiválasztásra:

A névleges feszültséget (Ur≈1,25 UC) a 0,8-as nemzeti szabvány szerinti töltési sebesség szerint választottuk ki, amely mindegyik követelménynek megfelelt. Ha íves földelést és nagy kitörési valószínűségű rezonáns túlfeszültséget használnak, a névleges feszültségnek meg kell felelnie a következőnek: nyomja meg újra? = 0,8 Válasszon folyamatos üzemi feszültséget, amely szintén megfelel a követelményeknek.

Összefoglalva, a levezető kiválasztásának fő nehézsége az átmeneti túlfeszültség mértékének meghatározása. Biztosítani kell a biztonságos és pontos működést nagy üzemi túlfeszültség és légköri túlfeszültség esetén, valamint azt, hogy a szeleptányér ne működjön átmeneti túlfeszültség alatt.

Jelenleg a levezető típusának kiválasztása és kialakítása során biztosítani kell, hogy a rendszer legnagyobb túlfeszültségű cink-oxid levezetője ne működjön 2 órás egyfázisú földelés esetén, különben a cink-oxid levezető termikus összeomlást vagy akár robbanást okozhat.

Ezért helyénvaló a földeletlen rendszert az új követelményeknek megfelelően kiválasztani.

De az ívvédő tekercs földelt kondenzátoros eszközében a földelési túlfeszültség sokkal alacsonyabb lesz, akkor a névleges feszültség és a folyamatos üzemi feszültség gyakorlati szimulációs számítása szerint alacsony értéket választhat, hogy a cink-oxid villámhárító alacsonyabb üzemi túlfeszültség mellett is működjön, kondenzátorvédő eszköz, de ha nem kényelmes, választhat földelés nélküli rendszert is.

Mivel a kondenzátor pólusának a földhöz való szigetelését úgy tekintették, hogy megfelel az egyfázisú 2 órás földelési követelményeknek.

A névleges feszültségnél kisebb feszültségen működve a levezető nem működik, és nem okoz túlfeszültség-károsodást a kondenzátoreszközben.

Összességében ez azért van, mert a cink-oxid sorozatú szeleplemezek hézag nélkül közvetlenül sorba vannak kötve, a cink-oxid villámhárító ellenállásokban nem bírják el az 1,99-szeres túlfeszültséget sem, amelyet a SiC ívfeszültség okoz. A cink-oxid villámhárító névleges feszültségének referenciaválasztása nem felel meg a követelményeknek, és a levezető biztonságának garantálása érdekében meg kell emelkednie, például nincsenek tényleges szimulációs adatok.

A nemzeti szabvány szellemében megtestesülő ajánlott érték a megfelelőbb, mert megfelel a határérték-követelményeknek.