Классификация разрядников: Классификация и характеристики | Вентильные разрядники

8. Разрядники

8.1. Назначение и классификация разрядников

Разрядники
служат для ограничения атмосферных
перенапряжений, воздействующих на
изоляцию линии и подстанций. Основным
элементом разрядника являет­ся
искровой промежуток ИП,
отделяющий
рабочий провод от заземления. Проходящая
волна высокой амплитуды вызывает
срабатывание искрового промежутка,
который срезает волну перенапряжения.

В
функцию разрядника входит не только
ограниче­ние волны перенапряжения,
но и гашение дуги сопро­вождающего
тока промышленной частоты, протекаю­щего
через искровой промежуток вслед за
импульсным пробоем. Разрядники с гашением
сопровождающего тока подразделяются
на вентильные и трубчатые.

8.2. Основные элементы вентильных разрядников серий рвс и рвп

Вентильные
разрядники (РВ) предназначаются для
защиты подстанционной изоляции. В
настоящее время уровни изоляции
трансформаторов и аппаратов устанавливаются
в соответствии с защитными характеристиками,
вентильных разрядников. Вентильные
разрядники приобретают в силу этого
большое экономическое значение; защитные
свойства разрядников оказывают
непосред­ственное влияние на стоимость
высоковольтного обору­дования.
Электропромышленность в послевоен­ные
годы выпускает для сетей 3—220 кв
вентильные
раз­ рядники серии РВС и РВП, известные
под названием, «вилитовые».

Основными
элементами вентильного разрядника
яв­ляются искровой промежуток и
рабочее сопротивление. Искровой
промежуток срезает волну опасного
перенапряжения. Протекающий вслед за
пробоем искрового промежутка импульсный
ток создает на рабочем сопротивлении
подъем напряжения. Это напряжение,
воздейст­вующее на изоляцию, не должно
существенно превышать пробивного
напряжения искрового промежутка, так
как иначе защитное действие разрядника
было 6ы снижено.

Импульсные
токи, протекающие через вентильные
разрядники, могут достигать нескольких
тысяч ампер, а в разрядниках распределительных
сетей, где отсутствует надежная защита
линейных подходов, в редких
случаях
даже десятков тысяч ампер.

Большой
диапазон возможных импульсных токов
означает, что напряжение на рабочем
сопротивлении должно быть связано с
током нелинейной зависимостью, так,
чтобы повышение тока приводило только
к незначительному повышению напряжения
на сопротивлении. Соответствующей
«вентильной» характеристикой обладает
материал вилит.

Тело
вилитовых сопротивлений состоит из
зерен электротехнического карборунда,
скрепленных керамической массой, которая
носит название связки. Отдельные зерна
соприкасаются между собой; площадь
соприкосновения не превышает десятой
части поверхности зерна.

Многочисленные
исследования показали, что зерна
карборунда обладают резко выраженной
нелинейной характеристикой.

Рабочие
сопротивления вентильных разрядников
выполняются обычно в форме дисков из
карборундовых порошков (зернистой
массы) с
кварцевой
связкой (материал оцелит), глинистой
связкой с добавлением графитового
порошка (материал тирит), со связкой из
органического стекла (материал вилит)
и другими видами связки.

После
прохождения волны перенапряжения
разрядник оказывается приключенным к
рабочему напряжению провода. Снижение
напряжения приводит к резкому возрастанию
сопротивления и ограничению
тока
промышленной частоты, протекающего
через разрядник (сопровождающего тока),
до нескольких десят­ков ампер.

Рис. 35 Единичный
искровой промежуток вентильного
разрядника.

К
искровым промежуткам вентильных
разрядников предъявляются требования:
а) обладать пологой вольт-секундной
характеристикой; б) гасить дугу
сопровож­дающего тока 90—80 А. Требованиям
пп. «а» и «б» удовлетворяют многократные
искровые промежутки, единичный элемент
которых показан на рис. 35. Разрядный
промежуток образуется двумя ла­тунными
штампованными шайбами, разделенными
миканитовой прокладкой толщиной 0,5—1,0
мм.
Электриче­ское
поле между электродами близко к
равномерному. При приложении импульсного
напряжения на грани кон­тактов латунных
электродов с миканитовой прокладкой
возникает свечение, активизирующее
межэлектродное пространство. Равномерное
поле и подсвечивание являются
необходимыми и достаточными условиями
для пологой формы вольт-секундной
характеристики про­межутка. Эта
характеристика (нижняя и верхняя
огибающие) приведена на рис, 36.
Коэффициент импульса единичного
промежутка равен примерно единице.

Рис. 36
Импульсные разрядные напряжения
единичного искрового промежутка.

Гашение
искровым промежутком сопровож­дающего
тока промышленной частоты происхо­дит
при первом прохождении тока нулевое
зна­чение.

Серия
разрядников РВС построена на принципе
унификации деталей и стандартности
характеристик элементов. Номенклатура
серии состоит из шести еди­ниц,
отвечающих номинальным напряжениям
15, 20, 33, 35 и 60 кв.
Из
различных комбинаций этих элемен­тов
собираются разрядники для всех классов
напряже­ний (рис. 37).

Каждый
элемент разрядника содержит искровые
промежутки и блоки вилитовых дисков —
рабочее со­противление. Группа из
единичных промежутков, поме­шенная
в фарфоровый цилиндр, образует стандартный
комплект промежутков (рис. 38).

Фарфоровый
цилиндр с комплектом промежутков имеет
две бронзовые крышки с вырезанными в
них пру­жинящими контактами. Крышки
не имеют жесткого крепления к цилиндру.
К крышкам цилиндра прикреп­ляется
комплект керамических сопротивлений,
шунти­рующий искровые промежутки.

Рабочие
сопротивления разрядника состоят из
блоков вилитовых дисков. Диски связываются
в блоки с по­мощью керамической
обмазки. Контакт между блоками
осуществляется через металлизированные
торцовые по­верхности дисков.

Вилит
невлагостоек и во влажной атмосфере
происходит ухудшение его характеристик.
Поэтому конструкций с вилитовыми
сопротивлениями должны быть
герметизированы.

Рис.
37 Вентильные разрядники РВС на напряжения
35—220 кв.

Размещение
внутренних деталей в элементе РВС-20
показано на Рис.39.
Искровой промежуток РВ разбит на две
части, между которыми (в центре чехла)
размещены блоки рабочего сопротивления.
В верхней части чехла находится сжимающая
все детали спиральная
коническая
пружина. Для уменьшения индуктивности
разрядника пружина шунтируется медной
лентой.

Рис. 38. Стандартный
элемент искрового промежутка разрядника
типа

РВС.

1
— единичный
искровой промежуток; 2
— латунная
крышка; 3
— подковообразное
кар­борундовое сопротивление; 4
— цилиндр.

Рис. 39. Размещение
внутренних деталей в разряднике РВС-20.

Для
подстанций 3—10 кв
с 1960
г. выпускаются облегченные разрядники
серии РВП. Эти разрядники имеют рабочие
сопротивления, составленные из вилитовых
дисков диаметром 55 мм.
Искровые
промежутки имеют ту же конструкцию, что
и в разрядниках РВС. Изоляционные
прокладки намечено изготовлять из
электрокартона (вместо миканита). Все
разрядни­ки РВП не имеют шунтирующих
сопротивлений. Рас­пределение
напряжения по единичным промежуткам
управляется их собственными емкостями.
Разрядни­ки РВП снабжаются хомутом
для крепления их на конструкциях опор
и подстанций. Они могут работать также,
будучи подвешенными к проводу.

Лекция 17.

Разрядник. Типы, виды, устройство высоковольтных разрядников.

При коммутациях, а также вследствие атмосферных разрядов в электротехнических установках часто возникают импульсы напряжения — перенапряжения, существенно превышающие номинальное. Электрическая изоляция оборудования не должна повреждаться при этом и выбирается с соответствующим запасом. Однако возникающие перенапряжения зачастую превосходят этот запас, и изоляция тогда повреждается — пробивается, что может привести к тяжелым авариям. Для ограничения возникающих перенапряжений, а следовательно, и снижения требований к уровню электрической изоляции (снижения стоимости оборудования) применяются разрядники.

Разрядник — это электрический аппарат, искровой промежуток которого пробивается при определенном значении приложенного напряжения, ограничивая тем самым перенапряжения в установке.

Разрядник состоит из электродов с искровым промежутком между ними и дугогасительного устройства. Один из электродов присоединяется к защищаемой цепи, другой — заземляется.

Если кривая 1 (рис. 3-6) — номинальное напряжение, а кривая 3 — вольт-секундная характеристика изоляции оборудования (т. е. время, в течение которого изоляция может выдержать данное перенапряжение не повреждаясь), то вольт-секундная характеристика разрядника должна определяться кривой 2. При возникновении перенапряжения (кривая 4) искровой промежуток разрядника пробивается раньше (точка О), чем изоляция оборудования. После пробоя линия (сеть) заземляется через сопротивление разрядника или накоротко. При этом напряжение на линии определяется значением тока через разрядник, сопротивлением разрядника и заземления.

Падение напряжения на разряднике при протекании импульсного тока данного значения и формы называется остающимся напряжением. Чем меньше это напряжение, тем лучше качество разрядника.

После пробоя разрядника от импульса напряжения его искровой промежуток ионизирован и легко пробивается фазным напряжением. Возникает короткое замыкание на землю, и через разрядник протекает ток промышленной частоты, который называется сопровождающим. Чтобы избежать срабатывания защиты и отключения оборудования, разрядник должен отключить сопровождающий ток в возможно малое время (примерно в полупериод промышленной частоты).

Рис. 3-6. Вольт-секундные характеристики.

К разрядникам предъявляются следующие требования:

1. Вольт-секундная характеристика разрядника должна быть ниже, чем у защищаемого объекта.

2. Искровой промежуток разрядника должен иметь определенную гарантированную электрическую прочность при промышленной частоте.

3. Остающееся напряжение на разряднике, и характеризующее его ограничивающую способность, не должно превышать значений, которые опасны для изоляции оборудования.

4. Сопровождающий ток должен отключаться на малое время.

5. Разрядник должен допускать большое число срабатываний без осмотра и ремонта.

Трубчатые разрядники. Разрядник (рис. 3-7) представляет собой дугогасительную трубку 3из полихлорвинила марки «винипласт», на концах которой закреплены металлические наконечники: верхний, закрытый, 2 и нижний, открытый, 7. Внутри трубки помещается стержневой электрод 4, который крепится в хвостовике 9 верхнего наконечника. Вторым электродом внутреннего искрового промежутка служит шайба б, закрепленная в нижнем наконечнике. При помощи хомутов 5 нижний наконечник (разрядник) крепится к заземленной конструкции. К нижнему же наконечнику крепится ленточный указатель срабатывания 8, свободный конец которого изгибается и заводится внутрь наконечника. При срабатывании разрядника конец указателя выбрасывается газовым дутьем, и лента выпрямляется.

Рис. 3-7. Общий вид трубчатого разрядника.

С целью разгрузки изоляционного материала разрядника от электрического поля при номинальном режиме разрядник отделяется от линии наружным (lнар) искровым промежутком, для регулирования которого служит удлинитель (рог) 1.

При возникновении перенапряжения пробиваются оба промежутка (lвн и lнар). Возникающая в трубке дуга вызывает сильную газогенерацию из стенок трубки. Газы устремляются через выхлопное отверстие в шайбе б и открытый наконечник, образуя интенсивное продольное дутье, которое гасит дугу при прохождении тока через нуль, одновременно гаснет дуга и на промежутке lнар. Отключение сопровождается большим выбросом пламени и газов (при U = 35 кВ А = 3 м, В = 1,5 м). В объеме, занимаемом пламенем и газами, не должны располагаться какие-либо токоведущие части. Предельный отключаемый ток определяется прочностью трубки и, например, для разрядников серии РТВ на 6-35 кВ составляет 12 кА. Предельные токи отключения разрядников с фибробакелитовыми трубками меньше, чем у разрядников с винипластовыми трубками.

Вентильные разрядники. Вентильный разрядник (рис. 3-8, а) состоит из двух основных частей: блока искровых промежутков 4, в который входит несколько последовательно соединенных единичных искровых промежутков 3 (рис. 3-8, б), шунтированных подковообразными нелинейными резисторами 9, предназначенными для выравнивания распределения напряжения, и рабочего резистора, составленного из набора последовательно включенных вилитовых дисков 2. Искровые промежутки заключены в фарфоровые цилиндры 5.

Блок искровых промежутков соединен последовательно с рабочим резистором, закрыт фарфоровым кожухом 1, сжат спиральной пружиной 6 и герметизирован озоностойкой резиной 7. Необходимость герметизации обусловлена гигроскопичностью вилита, который меняет свои характеристики при увлажнении. Разрядник крепится при помощи фланцев 8 к чугунному основанию (на рисунке не показано).

Провод фазы линии высокого напряжения подключается к болту на крышке. Заземляющий проводник присоединяется к чугунному основанию разрядника непосредственно или через счетчик срабатываний.

Разрядник работает следующим образом. При возникновении перенапряжения пробиваются искровые промежутки и импульсный ток через рабочий резистор уходит в землю. Сопровождающий ток ограничивается рабочим резистором до значения, при котором дуга может быть погашена искровыми промежутками. Единичный промежуток способен отключить ток с амплитудой 80—100. А при действующем восстанавливающемся напряжении 1—1,5 кВ. Число искровых про­межутков и число дисков резистора выбираются исходя из указанных условий. Дуга при этом погаснет за один полупериод.

Рис. 3-8. Вентельный разрядник.

Рис. 3-9. Блок с магнитными искровыми промежутками.

Резистор из вилита характеризуется нелинейностью своего сопротивления. С ростом тока значение сопротивления падает. Это позволяет пропустить через резистор большой ток при малом падении напряжения (из-за этого разрядники получили название вентильных). Напряжение на разряднике практически мало меняется в широком диапазоне изменения токов. По мере приближения тока к нулю сопротивление резко возрастает, снижая ток до нуля ранее его естественного перехода через нуль. Это обстоятельство облегчает гашение дуги в единичных искровых промежутках.

Вентильные разрядники работают бесшумно и без какого-либо выброса газов и пламени. Для фиксации числа срабатываний устанавливаются специальные (электромагнитные, электромеханические и др.) счетчики. Вентильные разрядники выполняются на напряжения до 220 кВ и предназначены для защиты изоляции элек­трооборудования от атмосферных перенапряжений. Они применяются в открытых и закрытых электроустановках с частотой 50 Гц. Разрядники на 3, 6 и 10 кВ отличаются Друг от друга только числом искровых промежутков и числом вилитовых резисторов, а также габаритами. Разрядники на номинальные напряжения 15, 20 и 35 кВ состоят из одного стандартного элемента, аналогичного изображенному на рис. 3-8, а; разрядники на напряжение 60 кВ и выше—из трех и более соединенных последовательно стандартных элементов номинальным напряжением 15, 20 или 35 кВ.

Разрядники магнитовентнльные (РМВГ). Эти разрядники выполняются на номинальные напряжения 150—500 кВ. Они комплектуются из стандартных блоков (на 30 кВ) с магнитными искровыми промежутками и соответствующего числа дисков вилитовых резисторов.

Блок магнитных искровых промежутков (рис. 3-9) представляет собой набор (здесь четыре) единичных искровых промежутков 2, расположенных вперемежку с постоянными магнитами 3 кольцевой формы. Все устройство размещено в фарфоровом цилиндре 1 и закрыто стальными крышками 5. Крепление всех элементов внутри цилиндра осуществляется за счет давления пружины 4. Каждый блок шунтируется резисторами с высокоомным нелинейным сопротивлением.

Единичный магнитный искровой промежуток состоит из двух концентрически расположенных медных электродов б и 8. Щель 7 между ними образует искровой зазор. Кольцевые магниты 3 создают в щели магнитное поле (480—640 А/см).

Возникающая в щели дуга начинает вращаться по кольцевой щели с большой скоростью. По сравнению с обычными искровыми промежутками пропускная и дугогасительная способность магнитного искрового промежутка много выше.

Разрядники постоянного тока. Применение разрядников с обычными искровыми промежутками для защиты электрооборудования постоянного тока невозможно. Падение напряжения на искровом промежутке после его пробоя составит всего 20-30 В, и для гашения дуги потребуется чрезвычайно большое число промежутков; напряжение пробоя будет чрезмерно высоким, и не будет обеспечена защита изоляции.

Разрядники постоянного тока выполняются с устройствами для гашения дуги. Так, магнитные разрядники постоянного тока серии РМБВ состоят из искровых промежутков с дугогасящей камерой (шунтированных или не шунтированных резисторами с высокоомными нелинейными сопротивлениями), блока рабочего нелинейного вилитового резистора и дугогасящего искрового промежутка с постоянными магнитами. Конструктивно они выполняются аналогично вентильным разрядникам.

Магнитный разрядник типа РАН-1 — разрядник многократного действия с пониженным давлением внутри корпуса, предназначен для защиты от перенапряжений обмоток возбуждения синхронных машин. Разрядник имеет диапазон регулирования уставки по пробивному напряжению 1200-3500 В (амплитудное значение) и позволяет пропускать ток до 5000 А (амплитудное значение) при среднем значении тока в течение 1 с до 1000 А. Номинальное напряжение разрядника 1000 В постоянного тока.

Разрядники вентильные — облегченные РВО-10, РВО-6; станционные РВС-35, РВС-110; низковольтные РВН-0,5.

Вентильные разрядники являются испытанным и надёжным средством защиты от коммутационных и грозовых перенапряжений в электросетях.
Защитные свойства вентильного разрядника обусловлены последовательным соединением искровых промежутков и рабочего сопротивления, имеющего нелинейную вольт-амперную характеристику. Рабочее сопротивление выполнено из полупроводникового материала – вилита – изготовленного на основе многофазных структур из порошка карбида кремния SiC и изоляционной связки на основе жидкого стекла.

Рисунок 1. ВАХ тервита, вилита, тирита

Существуют исполнения вентильных разрядников с сопротивлениями, шунтирующими искровые промежутки, для выравнивания распределения напряжения по искровым промежуткам. Шунтирующие сопротивления выполняются из тирита.

Основные параметры. Конструкция

К основным параметрам вентильных разрядников относят:

• Номинальное напряжение Uнр – наибольшее допустимое напряжение промышленной частоты (действующее значение) на зажимах разрядника, при котором гарантируется его правильная работа.
• Номинальный разрядный ток Iр – максимальное значение грозового разрядного тока, имеющего форму волны 8/20 мкс, которое используется для классификации разрядника.
• Импульсное пробивное напряжение – наибольшее значение импульсного напряжения на разряднике до пробоя его искровых промежутков.
• Пробивное напряжение разрядника при частоте 50 Гц – наибольшая величина напряжения частоты 50 Гц (действующее значение), плавно нарастающего до момента пробоя искровых промежутков.
• Остающееся напряжение разрядника Uост – наибольшее значение напряжения на разряднике при протекании через него импульсного тока с данной амплитудой и длиной фронта.
• Ток проводимости – ток через разрядник при приложении к нему напряжения постоянного тока заданного значения – для разрядника, искровые промежутки которого шунтированы.
• Ток утечки – для разрядников, не имеющих шунтирующих сопротивлений.

Конструктивно вентильные разрядники РВ состоят из латунных искровых промежутков и последовательно соединённого с ними рабочего вилитового сопротивления. В разрядниках РВС-35 есть также сопротивления из тирита, шунтирующие искровые промежутки. Вся эта конструкция заключена в фарфоровый корпус.

Именно конструкцией электродов искровых промежутков и размерами вилитовых цилиндров и определяются защитные электрические свойства разрядников.

Защитные свойства

Классификация вентильных разрядников РВ – то есть оценка его защитных свойств – производится по коэффициенту защиты, который определяется остающимся напряжением Uост. Чем меньше коэффициент защиты (и остающееся напряжение), тем выше защитные свойства. По величине коэффициента защиты вентильные разрядники переменного тока делятся на 4 группы.

Разрядники, производимые Северной Торговой Компанией, согласно ГОСТ 16357-83 относятся к III и IV группам.
Этим группам соответствует значение номинального разрядного тока не более 5 кА.

Изолированный вывод предназначен для подключения измерительных приборов – регистратора срабатываний и датчика тока утечки, также предлагаемых Северной Торговой Компанией.

Структура условного обозначения вентильного разрядника:

Буква, указывающая на повышенную надёжность разрядника, ставится в том случае, когда в качестве материала прокладки искровых промежутков используется слюдопласт, который при пропускании больших импульсов тока через себя не теряет своих свойств. В обычном же исполнении используется синтофлекс.

Ещё одним важным параметром является категория длины пути утечки внешней изоляции. Этот параметр зависит от степени загрязнения окружающих условий на работу в которых рассчитан данный вентильный разрядник.

Наиболее востребованные позиции вентильных разрядников – это вентильные разрядники на средние напряжения – вентильный разрядник РВО-10 для сетей напряжения 10 кВ, а также ещё один представитель – вентильный разрядник РВС-35 для сетей напряжением 35 кВ. Ознакомится с электро-механическими характеристиками этих разрядников можно на соответствующих страницах.

Таблица 1. Категории длины пути утечки внешней изоляции

В скобках указаны буквы, обозначающие категорию длины пути утечки в структурном обозначении вентильного разрядника.

Вентильные разрядники, производимые Северной Торговой Компанией, соответствуют IV категории длины пути утечки внешней изоляции, что в маркировке обозначается буквой В.

Контроль состояния РВ и подключение регистратора срабатывания

С течением времени при воздействии на материал рабочего сопротивления вилит импульсов тока перенапряжения происходят разрушения в структуре материала, что приводит к потере нелинейных свойств, а значит – и защитных. При этом ток проводимости (утечки), протекающий через разрядник возрастает. Для контроля значения этого тока, а также отображения количества импульсов перенапряжений к вентильным разрядникам подключают измерительные приборы – регистраторы срабатывания.

Согласно ГОСТ 16357-83 разрядники групп I, II и III должны изготовляться с изоляцией от земли для присоединения регистраторов срабатывания. Разрядники группы III на номинальные напряжения выше 40,5 (35) кВ комплектуются с регистраторами срабатывания по требованию заказчика.

Гарантийный срок эксплуатации вентильных разрядников – 5 лет со дня ввода в эксплуатацию, но не более 5,5 лет со дня выпуска при условии соблюдения потребителем правил монтажа, эксплуатации, транспортирования и хранения.

Как указано на нашем сайте – вся продукция задекларирована. Мы предоставляем декларации на конкретный вид оборудования по требованию заказчика.

Грозозащитные разрядники — выбор и применение | Подстанции

Защита от перенапряжений является первоочередной задачей при подключении устройств и оборудования к энергосистемам низкого, среднего и высокого напряжения. Поскольку сегодня все чаще применяется оборудование, элементы и системы изоляции которого чувствительны к перепадам и скачкам напряжения, возрастают требования к способности ограничителей перенапряжения обеспечить надлежащую защиту от негативных последствий ударов молнии, явлений электрического переключения и т.д. Любая аппаратура, от персональных компьютеров до систем передачи и распределения энергии, подвержена разрушительному воздействию резких изменений напряжения в электросети. Данная тема очень обширна, в ней необходимо затронуть множество моментов, поэтому в одной статье можно рассмотреть только основные аспекты выбора и применения. Таким образом, эта статья будет сосредоточена на электросетях/системах с напряжением 1000В и выше, с целью предоставить читателю общие рекомендации по правильному выбору и применению молниеотводов и ограничителей перенапряжения.

Определение

Согласно NEC 2005, разрядник определен как: «Защитное устройство для ограничения перепадов напряжения за счет подавления импульсного тока, которое также предотвращает протекание сопровождающего тока, при этом сохраняя способность к повторению данных функций».

Типы/Классификация

Существует три основных типа ограничителей перенапряжения:

1. Трубчатые разрядники
2. Вентильные разрядники (изначально нелинейный резисторный тип с искровыми промежутками, в настоящее время – карбидокремниевый тип без искровых промежутков)
3. ОПН — ограничители перенапряжения нелинейные (металлооксидный тип без искровых промежутков)

Выделяют четыре (4) класса разрядников:

1. Станционный класс
2. Промежуточный класс
3. Распределительный класс (высокой, средней и малой нагрузки)
4. Вспомогательный класс

Из трех указанных выше типов разрядников трубчатый тип больше не используется. Вентильные разрядники нелинейного резисторного типа с искровыми промежутками использовались в середине 1970-ых годов и к настоящему времени их применение также прекращено. Традиционный тип с карбидкремниевыми блоками/дисками используется до сих пор. Сегодня наиболее широко распространены металлооксидные ограничители перенапряжения без искровых промежутков. В этой статье мы не рассматриваем вспомогательный класс.

Что касается четырех классов разрядников, рассматриваемых в этой статье, разрядники станционного класса являются наилучшими, учитывая их стоимость, долговечность и качество защиты в целом. Он имеет самую низкую (наилучшую) степень защиты и энергию разряда по сравнению с более высокими (худшими) уровнями защиты у других классов. Как указано выше, распределительный класс имеет несколько степеней нагрузки.

Разрядники высокой производительности более долговечны и имеют более низкие защитные характеристики. Корпус такого разрядника может быть полимерным либо фарфоровым.

Мы сосредоточимся на металлооксидных ограничителях перенапряжения (ОПН) без искровых промежутков, поскольку они наиболее надежны и производительны. Пожалуйста, учитывайте, что разрядники с искровыми промежутками и без таковых служат для одних и тех же целей, поэтому процесс их выбора и применения аналогичен. Тем не менее, необходимость использовать более высокие уровни напряжения для вентильных разрядников и возможность контаминации искрового промежутка означает, что степень защиты и надежности будет несколько ниже. В случае отказа вентильных разрядников, читателю стоит рассмотреть возможность замены их металлооксидными ОПН без искровых промежутков.

Стандарты/Правила

Ограничители перенапряжения разрабатываются и тестируются в соответствии с ГОСТ 16357-83 — разрядники вентильные переменного тока и ГОСТ Р 52725-2007 — Ограничители перенапряжений нелинейные (ОПН) для электроустановок переменного тока напряжением от 3 до 750 кВ (ANSI/IEEE: ANSI/IEEE C62.1 — стандарт для вентильных разрядников переменного тока с искровыми промежутками, а также с ANSI / IEEE C62.ll – стандарт ограничителей перенапряжения нелинейных для электроустановок переменного тока). Статья 280 NFPA70/National Electrical Code регламентирует основные требования к ограничителям перенапряжения, а также правила их установки и подключения. В дополнение к этому, ограничители перенапряжения перечислены Лабораторией по технике безопасности США в категории «ограничители перенапряжения» (OWHX), а также другими национально признанными испытательными лабораториями в соответствующих разделах вышеуказанных стандартов ANSI/IEEE.

Выбор и применение

Основная цель применения разрядника – выбрать устройство с самым низким порогом перенапряжения, которое бы обеспечивало надлежащую защиту изоляции оборудования и, будучи подключенным к энергосистеме, имело удовлетворительный номинальный срок службы. Стоит отдавать предпочтение разрядникам с минимальным порогом срабатывания, поскольку они обеспечивают наивысший уровень защиты изоляции оборудования. Между степенью защиты и сроком эксплуатации ограничителя перенапряжения есть тонкая грань. Высокий порог срабатывания увеличит срок службы разрядника на конкретной энергоустановке, но снизит степень защиты изоляции оборудования. Таким образом, при выборе ограничителя перенапряжения читателю необходимо принять во внимание оба момента – и срок эксплуатации разрядника, и безопасность оборудования.

Лучше всего устанавливать разрядник как можно ближе к защищаемому оборудованию, предпочтительно во вспомогательном распределительном щите. Такое требование основано на математике волновой теории, согласно которой падающая и отраженная волна направляются в узловую точку (или щитовую защищаемого оборудования). Длина проводов для заземления соединения ограничителей перенапряжения с терминалами оборудования должна быть минимальной. Провода необходимо прокладывать прямо, по возможности избегая изгибов. Этим гарантируется, что всплеск энергии уйдет в землю по самому короткому пути. Увеличение длинны провода снизит защитную способность ограничителя перенапряжения в связи с дополнительным сопротивлением в проводе.

Чтобы правильно подобрать ограничитель перенапряжения с учетом условий применения, необходимо принять во внимание следующие основные моменты:

1. Постоянное напряжение сети
2. Временные перенапряжения
3. Коммутационные перенапряжения (чаще всего берутся во внимание для конденсаторных батарей, кабелей, а также для передачи напряжения 345 кВт и выше)
4. Грозовые перенапряжения
5. *Конфигурация системы (заземлена или не заземлена/заземление с изолированной нейтралью)

В Таблице 1 представлены уровни срабатывания разрядников, обычно применяемые для систем с различным линейным напряжением. Мощность разрядника определяется среднеквадратичным напряжением, с которым он прошел испытание рабочего цикла, в соответствии с указаниями соответствующего стандарта.

Постоянное напряжение сети

Когда ограничители перенапряжения подключены к энергосистеме, они находятся под постоянным воздействием рабочего напряжения. В зависимости от характеристик разрядника, существуют разные пределы уровня постоянного напряжения. Это называется максимальное длительное рабочее напряжение (MCOV) разрядника. Необходимо выбирать ограничитель перенапряжения с такими характеристиками, чтобы максимальное длительно напряжение в энергосистеме, где будет установлено устройство, равнялось или было ниже MCOV разрядника. Следует учитывать как конфигурацию электросети (звезда или треугольник), так и тип подключения разрядника (линейное или фазное). В большинстве случаев ограничители перенапряжения имеют соединение «фаза-земля». Если же устройство имеет линейное подключение, стоит обратить внимание на межфазное напряжение. В дополнение к этому, для определения оптимальных параметров разрядника необходимо принимать в расчет также и конфигурацию заземления системы – глухое заземление или эффективное заземление (резистивное заземление, временное заземление, отсутствие заземления). Это ключевой фактор при выборе и применении ограничителя перенапряжения. Если конфигурация заземления системы неизвестна, читатель должен предположить, что система не заземлена. В таком случае стоит выбрать разрядник с более высоким постоянным напряжением сети и/или уровнем MCOV. Также необходимо обратить особое внимание он на особые области применения разрядника, как, например, третичная обмотка трансформатора, где один из углов треугольника имеет постоянное заземление. В данном случае нормальное напряжение, постоянно воздействующее на разрядник, будет полностью линейным, даже если ограничитель перенапряжения имеет подключение «фаза-земля».

Примеры некоторых из оценок максимальных длительных рабочих напряжений для полимерных разрядников TRANQUELL® Дженерал Электрик отмечены в Таблице 2 ниже.

Временные перенапряжения

Временные перенапряжения могут быть вызваны многочисленными проблемами в системе, например, коммутационными перенапряжениями, однофазным коротким замыканием на землю, сбросом нагрузки и феррорезонансом. Чтобы определить наиболее вероятные формы и причины временных перенапряжений, необходимо оценить характеристики системы и обычные условия эксплуатации. Если подробные исследования временных процессов в системе и расчеты отсутствуют, допустимо, как минимум, оценить перенапряжение из-за однофазного короткого замыкания на землю. Информация о конфигурации заземления системы и ее элементах поможет установить перенапряжения, связанные с однофазным коротким замыканием на землю. Читатель может найти рекомендации по определению величины перенапряжения, связанного с однофазным коротким замыканием на землю, в стандарте ANSI 62.22, согласно которому производится применение ограничителей перенапряжения. Главным результатом воздействия временных перенапряжений на металлооксидные ОПН является увеличение тока и рассеиваемой мощности, а также повышение температуры разрядника.

Способность разрядника выдерживать временные перенапряжения должна соответствовать или превышать ожидаемые временные перенапряжения в системе.

Представленная ниже Таблица 3 определяет устойчивость к временным перенапряжениям всех моделей разрядников GE в расчете на единицу MCOV. В таблице указана максимальная продолжительность и величина временного перенапряжения, которое может быть приложено к разряднику до момента, когда напряжение должно быть снижено до допустимых рабочих показателей. Устойчивость к временным перенапряжениям определена независимо от сопротивления системы и действительна для напряжений, применяемых в месте установки разрядника.

* Уровни предшествующей нагрузки определяют по Таблице 4

Коммутационные перенапряжения

Способность разрядника к рассеиванию энергии коммутационных перенапряжений можно определить количественно. Единица для количественного определения энергетических возможностей ОПН – килоджоули/киловатт (кДж/кВт). Максимально количество энергии, которое может быть рассеяно разрядниками GE TRANQUELL®, указано ниже в Таблице 4. При определении таких возможностей принимаются во внимание множественные разряды, распространенные за одну минуту. В случаях, когда разряды распространяются на протяжении более длительного периода времени, разрядники GE TRANQUELL® имеют гораздо больший потенциал. Как уже отмечалось ранее, при правильном применении разрядники могут повторять эти способности, таким образом, после минутного перерыва разряды можно повторить. Минутный перерыв необходим для достижения однородной температуры диска (дисков). Такие энергетические показатели предполагаю возникновение коммутационных перенапряжений в системах с волновым сопротивлением в несколько сотен Ом, типичным для воздушных линий электропередач. В электросетях с низким волновым сопротивлением, которые имеют такие элементы, как шунтирующие конденсаторы или кабели, возможно снижение энергетической емкости металлооксидных ограничителей перенапряжения, поскольку токи могут превышать значения, указанные ниже в Таблице 4.

Информация о конфигурации системы, типе соединения (звезда/треугольник), наличии или отсутствии заземления является ключевым фактором при выборе уровня срабатывания разрядника. Как указано в Таблице 1, номинальная мощность для систем с различным (линейным) напряжением зависит от конфигурации заземления. Если система имеет глухое заземление, можно использовать разрядник с более низким уровнем срабатывания. Если же система не заземлена, используется временное заземление или заземление через активное сопротивление, стоит отдавать предпочтение более высокому уровню срабатывания, чтобы компенсировать длительное воздействие потенциально высокого постоянного напряжения или MCOV. Кроме систем с глухозаземленной нейтралью, все системы считаются эффективно заземленными, для них необходимо выбирать более высокий уровень срабатывания. Владение информацией о параметрах системы и выбор подходящего уровня срабатывания имеет критическое значение для предотвращения такого использования, которое может привести к резкому сокращению срока службы или отказу разрядника. Если параметры системы неизвестны, читатель должен предположить, что система не заземлена.

Отказ разрядника и сброс давления

Если превышен потенциал ограничителя перенапряжения, металооксидный диск может треснуть или проколоться. Такое повреждение приведет к снижению внутреннего сопротивления разрядника и снизит его устойчивость к будущим проблемам в системе, но не ставит под угрозу защиту изоляции, которая обеспечивается ограничителем перенапряжения.

В маловероятном случае полного отказа разрядника, на месте замыкания на землю возникнет электрическая дуга и давление внутри корпуса будет расти. При условии, что ток короткого замыкания находится в пределах возможностей разрядника, такое давление будет благополучно высвобождено наружу и установится внешняя электрическая дуга. Эта низковольтная дуга будет поддерживать защиту оборудования. Когда разрядник будет успешно провентилирован, он потеряет способность сброса давления/ограничения тока короткого замыкания и должен быть незамедлительно заменен. Для данных целей требуется выбирать ограничитель напряжения, который способен выдерживать большее давление/больший ток короткого замыкания, чем максимальный ток короткого замыкания в месте установки устройства. Также необходимо также учитывать будущее развитие системы.

В таблице 5 ниже приводится перечень сброса давления / ток взрывобезопасности для различных разрядников Дженерал Электрик TRANQUELL ®.

Выводы по выбору и применению ограничителей перенапряжения

В процессе выбора и применения ограничителей перенапряжения необходимо принять во внимание напряжение в системе, ожидаемые условия эксплуатации, и параметры заземления системы (глухо заземленная или эффективно заземленная), в которую будет установлен разрядник. Понятие напряжения в системе охватывает постоянное напряжение в сети, временные и коммутационные перенапряжения. Если этим индивидуальным критериям соответствуют разрядники с разными характеристиками, в результате необходимо выбрать устройство с наилучшими параметрами.

Газонаполненные разрядники Epcos | «ЛЭПКОС», ИЦ «Северо-Западная Лаборатория»

Разрядники защиты от перенапряжения Hager

Представительство компании Hager в лице компании ООО Электроконтроль предоставляет продукцию торговых марок Hager (Хагер), Berker (Беркер), Tehalit (Техалит), Polo (Поло) в ассортименте: модульные автоматические выключатели, корпусные автоматические выключатели, дифференциальные автоматические выключатели, диф.реле, рубильники, перекидные рубильники, выключатели нагрузки, устройства защитного отключения, реле времени, импульсное реле, суточное реле, сумеречное реле, контакторы, бесшумные контакторы, магнитные пускатели, индикаторы, измерительные приборы, вольтметры, амперметры, разрядники, кнопки, диммеры, датчики движения, проходные клеммы, наборные клеммы, монтажные клеммы, клеммники, вводно-распределительные блоки, фазные шины, кабельные разветвители, промышленные автоматические выключатели, таймеры, минищитки, настенные щитки, напольные щиты, секционные щиты, распределительные щитки, квартирные щитки, щитки электрические, щитки модульные, щиты с монтажной панелью, щиты учетно распределительные, щиты этажные, шкафы монтажные, шкафы распределения электроэнергии, влагозащитные щитки, щитки серий: Volta, Golf, Vector, Orion, Univers, кабельные каналы, перфорированные кабельные каналы, электромонтажные колоны, короба, гибкий офис, напольные кабельные каналы, рулонный канал, универсальные кабельные каналы, кабельные каналы tehalit серий: DA200, BRP, LFR, LFF, BA7A, LFR, DAP, SL, розетки, выключатели, электротехническая продукция серий Polo: Regina, Fiorena, Optima, Hermetica, 5655, Systo, термостаты, розетки для подзарятки USB, розетки VGA, HDMI, S-video, радиосистемы («Радиошин»), системы KNX, светорегуляторы и многое другое для инженерии в отрасли электромонтажа.

Всё предоставляемое оборудование, компания Электроконтроль поддерживает наличие на складе широкого ассортимента продукции и осуществляет доставку в города на территории Украины, такие как: Автономная республика Крым, Винница, Волынь, Днепропетровск, Донецк, Житомир, Закарпатье, Запорожье, Ивано-Франковск, Киев, Кировоград, Луганск, Львов, Николаев, Одесса, Полтава, Ровно, Суммы, Тернополь, Харьков, Херсон, Хмельницк, Черкассы, Чернигов, Севастополь, Кривой Рог и др. города Украины.

Классификация туристов — от чайника до разрядника

   Матрас. Лучший вариант для  Матраса — путешествие на машине. Матрас малоподвижен,
любит вкусно поесть и сладко поспать.
   На природе страдает без ванны,
телевизора и дивана. Тяжело переносит разлуку с бытовыми электроприборами.
   Матрас  любит чистоту, тепло и боится сырости. Не
верит в существование зимних походов.
   Возможно, согласится подняться на
вершину горы, но при поддержке вертолета.

   Чайник: Чайника
отличается повышенной активностью. Чаще всего находится в кипении, поэтому  хватается за любую работу, хотя делать ничего
не умеет.  Чайник постоянно и
одновременно страдает от голода, холода и жары, жажды и недосыпания.
   Чайник  ко всем пристает с вопросами типа:
«Долго еще идти?», «Скоро будем кушать?», «Где я буду
спать?». Самому себе задает один вопрос: «Зачем мне это надо?»
Ночью из его спальника часто слышится скрежет ложки о чашку и хруст сухарей.
Верит в Зубастика, Черного альпиниста и Белого спелеолога.

   Утюг. Утюг – это промежуточная ступень. Хотя  Утюг еще подвержен дурному влиянию и
покупается на туристские шутки, но уже смирился с судьбой туриста. Изо всех сил
старается выжить. Делает счастливое лицо, когда слышит хлюпанье воды в своих
ботинках и когда ест подгоревшую и пересоленную кашу.
   Утюг,  сжав кулаки, поднимается на перевал, молча,
стиснув зубы, смотрит на догорающие кроссовки. Честно пытается уснуть в мокром
и холодном спальнике.
   Утюг  часто видит сны, как он становится крутым и
всемогущим.

   Шнурок. Шнурок – это  турист, у которого нет проблем. Всеяден.
Спокойно спит под дождем, на земле и на снегу.

   Шнурок  обладает неограниченной грузоподъемностью.
Способен к переноске любых тяжестей на любые расстояния.
   Шнурок  в воде не тонет и в огне не горит. Считает,
что знает и может все. Со снисходительным презрением относится к Утюгам. Любит
учить всех уму-разуму. Чаще других нарывается на неприятности.

   Разрядник. Разрядник обладает олимпийским
спокойствием и хорошо развитым вкусом.
   В походе обожает деликатесы в виде
ветчины под майонезом, жареную картошечку и кофе с тортиком.
   Разрядник  любит уют, сухую палатку и теплый спальник.
Подчеркнуто скромен, но всегда возьмет лучшее.
   Разрядник  никогда не унывает и не любит отступать.
Разрядник, в  отличие от Шнурка, хорошо
знает, что до вершин мастерства ему еще расти и расти.

   Источник: портал «Алтайский турист»

типов грозозащитных разрядников — Circuit Globe

Молниезащитный разрядник защищает электрооборудование от молнии. Он размещается очень близко к оборудованию, и при возникновении молнии разрядник направляет высоковольтную волну молнии на землю. Выбор разрядника зависит от различных факторов, таких как напряжение, ток, надежность и т. Д. Грозовые разрядники в основном подразделяются на двенадцать типов. Эти типы:

1. Устройство защиты от зазоров
2. Сферический разрядник
3. Рупорный разрядник
4. Множественный разрядник
5. Импульсный защитный зазор
6. Электролитический разрядник
7. Грозозащитный разрядник вытяжного типа
8. Молниеотводы вентильного типа
9. Тиритовый грозозащитный разрядник
10. Автоматический предохранитель клапана
11. Оксидно-пленочный разрядник
12. Металлооксидные молниеотводы

Их типы подробно описаны ниже.

1. Стержневой ограничитель зазоров

Это одна из самых простых форм разрядника. В таком типе разрядника между концами двух стержней имеется воздушный зазор. Один конец разрядника подсоединяется к линии, а второй конец стержня подсоединяется к земле. Установка зазора разрядника должна быть такой, чтобы он сломался до повреждения. Когда в линии появляется высокое напряжение, в промежутке возникает искра, и ток короткого замыкания проходит на землю. Следовательно, оборудование защищено от повреждений.

Сложность стержневого разрядника заключается в том, что после возникновения искры она может продолжаться некоторое время даже при низких напряжениях. Чтобы избежать этого, используется токоограничивающий реактор, включенный последовательно со стержнем. Сопротивление ограничивает ток до такой степени, что его достаточно для поддержания дуги. Другая трудность, связанная с зазором дороги, заключается в том, что зазор стержня может быть поврежден из-за высокой температуры дуги, которая может вызвать плавление стержня.

2. Ограничитель сферических зазоров

В устройствах такого типа воздушный зазор предусмотрен между двумя разными сферами.Одна из сфер подключена к линии, а другая сфера связана с землей. Расстояние между двумя сферами очень мало. Между фазной обмоткой трансформатора вставляется дроссельная катушка, и сферы подключаются к линии.

Воздушный зазор между разрядником установлен таким образом, чтобы разряд не происходил при нормальных рабочих условиях. Дуга будет перемещаться вверх по сфере, поскольку нагретый воздух около дуги имеет тенденцию подниматься вверх и удлиняться, пока не прервется автоматически.

3. Рупорный разрядник

Он состоит из двух металлических частей с заштрихованными рожками, разделенных небольшим воздушным зазором и соединенных шунтом между каждым проводником и землей. Расстояние между двумя электродами таково, что нормального напряжения между линией и землей недостаточно для преодоления зазора. Но аномально высокое напряжение разорвет зазор и найдет путь к земле.

4. Множественный разрядник

Множественный разрядник состоит из небольших металлических цилиндров, изолированных друг от друга и разделенных воздушным зазором.Первый и последний из серии соединены с землей. Количество необходимых промежутков зависит от сетевого напряжения.

5. Импульсный защитный зазор

Защитный импульсный разрядник рассчитан на низкое соотношение импульсов напряжения, даже меньше единицы, и на гашение дуги. Принцип их работы очень прост, как показано на рисунке ниже. Он состоит из двух сферических электродов S ₁ и S ₂ , которые подключены соответственно к линии и разряднику.

Вспомогательная игла помещается между серединой двух сфер S ₁ и S ₂ . На нормальной частоте сопротивление емкости C ₁ довольно велико по сравнению с сопротивлением резистора R. Если C ₁ и C ₂ равны, потенциал вспомогательного электрода будет посередине между потенциалами S ₁ и S ₂ и электрод не влияет на вспышку между ними.

Когда возникает переходный процесс, сопротивление конденсаторов C ₁ и C ₂ уменьшается, и теперь полное сопротивление резистора становится действующим.Благодаря этому все напряжение сосредоточено в промежутке между E и S ₁ . Разрыв сразу пробой, оставшаяся часть отрезка между E и S ₂ сразу же последует.

6. Электролитный разрядник

В разрядниках такого типа имеется большая разрядная емкость. Он основан на том, что тонкая пленка гидроксида алюминия осаждается на алюминиевых пластинах, погруженных в электролит. Пластина действует как высокое сопротивление при низком значении, но низкое сопротивление при напряжении выше критического значения.

Напряжение более 400 вольт вызывает прокол и свободный ток на землю. Когда напряжение остается нормальным, равным 440 вольт, разрядник снова обеспечивает высокое сопротивление на пути и прекращается утечка.

7. Грозозащитный разрядник вытяжного типа

Разрядник вытяжного типа является усовершенствованием по сравнению со стержневым зазором в том, что он изолирует поток промышленной частоты, следующий за током. Этот разрядник состоит из трубки, состоящей из волокна, которое очень эффективно изолирует искровой разрядник и прерывающий искровой промежуток внутри волоконной трубки.

Во время работы дуга, возникающая из-за импульсной искры внутри волокнистой трубки, приводит к тому, что некоторый волокнистый материал трубки становится летучим в виде газа, который выходит через вентиляционное отверстие снизу трубки. Таким образом, гашение дуги происходит так же, как в автоматических выключателях.

8. Грозозащитный разрядник вентильного типа

Такой тип резистора называется нелинейным дивертором. По сути, он состоит из разделенного искрового разрядника, включенного последовательно с резистивным элементом, имеющим нелинейную характеристику.

Разделенный искровой разрядник состоит из нескольких идентичных элементов, соединенных последовательно. Каждый из них состоит из двух электродов с устройством предварительной ионизации. Между каждым элементом параллельно подключен резистор с высоким сопротивлением.

Во время медленных колебаний напряжения искры в промежутке отсутствуют. Но когда происходит быстрое изменение напряжения, потенциал в последовательном зазоре перестает быть равномерным. Влияние несимметричной емкости между искровыми промежутками и землей преобладает над сопротивлением заземления.Импульсное напряжение в основном сосредоточено на верхнем искровом промежутке, который при искре вызывает искрение всего разрядника.

9. Тиритовый грозозащитный разрядник

Разрядники такого типа чаще всего используются для защиты от опасного высокого напряжения. Он состоит из тирита, который представляет собой неорганическое соединение керамического материала. Сопротивление такого материала быстро снижается от высокого значения до низкого значения, а для тока — от низкого значения до высокого значения.

Он состоит из диска, обе стороны которого распыляются таким образом, чтобы обеспечить электрический контакт между следующими друг за другом дисками.Диск собирается внутри стеклянной посуды из фарфора. Используется совместно с тарой.

Когда происходит молния, напряжение повышается и происходят пробои промежутков, сопротивление падает до очень низкого значения, и волна разряжается на землю. После того, как выброс прошел, тирит снова возвращается в исходное положение.

10 Автоклапан разрядник

Разрядник такого типа состоит из нескольких плоских дисков из пористого материала, установленных друг на друга и разделенных тонкими слюдяными кольцами.Материал диска неоднороден, также был добавлен проводящий материал. Поэтому тлеющий разряд возникает в капиллярах материала, и напряжение падает примерно до 350 вольт на единицу. Диски расположены таким образом, что нормальное напряжение не может вызвать разряд.

11. Оксидно-пленочный разрядник

Он состоит из гранул перекиси свинца с тонким пористым покрытием из глета, расположенных в виде колонны и заключенных в трубку диаметром. Из двух проводов верхний соединен с линией, а нижний — с землей.Трубка содержит последовательный разрядник.

Когда происходит перенапряжение, дуга проходит через последовательный искровой разрядник, и на столбик гранул прикладывается дополнительное напряжение, и возникает разряд. После разряда сопротивление пистолета-гранулятора увеличивается до тех пор, пока через него не протекает только очень небольшой ток. Этот небольшой ток, наконец, прерывается последовательными искровыми разрядниками.

12. Металлооксидный молниеотвод

Такие типы переключателей также известны как переключатели перенапряжения без зазоров или переключатели из оксида цинка.Основным материалом для изготовления металлооксидного резистора является оксид цинка. Это полупроводниковый материал N-типа. Материал легирован добавлением тонкой изолирующей способности оксидов. Порошок обрабатывают с помощью некоторых процессов, а затем прессуют в диск. Затем диск помещается в фарфоровый корпус, заполненный газообразным азотом или SF6.

Этот разрядник представляет собой потенциальный барьер на границах каждого диска ZNO. Этот потенциальный барьер контролирует прохождение тока.В нормальном рабочем состоянии потенциальный барьер не пропускает ток. При возникновении перенапряжения происходит обрушение барьера и резкий переход от изоляционного к проводящему. Ток начинает течь, и скачок перенаправляется на землю.

Выбор, применение и обзор испытаний

Руководство по выбору, применению, техническому обслуживанию и тестированию ОПН.

Ограничители перенапряжения — это устройства ограничения напряжения, используемые для защиты электрической изоляции от скачков напряжения в энергосистеме.

Подобно тому, как предохранитель работает для защиты электрической системы от повреждений из-за условий перегрузки по току, задача ограничителя перенапряжения заключается в защите системы от повреждений из-за условий перенапряжения.

В прошлом разрядники для перенапряжения назывались грозозащитными разрядниками, это название было основано на их основной цели — защите электрической изоляции от ударов молнии в системе. Более общий термин «разрядник для защиты от перенапряжений» теперь используется для обозначения условий перенапряжения, которые могут возникать из множества других источников, таких как операции переключения и замыкания на землю.

Все, от персональных компьютеров до систем передачи и распределения высокого напряжения, подвержено скачкам напряжения и их разрушительным эффектам.

Что такое скачок напряжения?

«Скачок» в электрической системе возникает в результате воздействия на систему энергии в какой-то момент, что может быть результатом ударов молнии или работы системы. Запечатленная энергия распространяется по системе в виде волн со скоростью и величиной, которые меняются вместе с параметрами системы.

«Скачок» в электрической системе возникает в результате воздействия на систему энергии в какой-то момент, что может быть результатом ударов молнии или системных операций . Фотография: Schnider Electric.

Каждый тип перенапряжения может по-разному повлиять на ОПН и систему изоляции. Молния приводит к высокой скорости нарастания, потому что это настоящий источник кулоновской энергии, в то время как операции переключения приводят к относительно медленной скорости нарастания, потому что ее энергия хранится в магнитных полях системы.

Наряду с явлениями перенапряжения в системе также могут возникать длительные перенапряжения из-за электрических неисправностей. В зависимости от конфигурации и заземления системы одиночное замыкание линии на землю вызовет повышение напряжения системы на незатронутых фазах.

Конструкция, типы, классы и свойства разрядников для защиты от перенапряжений

Согласно Национальному электротехническому кодексу (NEC) разрядник для защиты от перенапряжений определяется как: «Защитное устройство для ограничения перенапряжения путем разряда или обхода импульсного тока, а также предотвращает прохождение последующего тока, сохраняя при этом способность повторять эти функции» .

Первоначальный молниеотвод представлял собой не что иное, как искровой воздушный промежуток, одна сторона которого была подключена к линейному проводу, а другая сторона была подключена к заземлению. Когда напряжение между фазой и землей достигнет уровня искрового пробоя, скачок напряжения будет разряжаться на землю.

Старые разрядники для защиты от перенапряжений обычно состоят из блоков резисторов из карбида кремния, соединенных последовательно с воздушными зазорами. Эти разрядники обычно не пропускают ток и имеют одно номинальное напряжение. За некоторыми исключениями, выбрать эти ОПН довольно просто:

Для глухозаземленных систем используется разрядник на следующий уровень выше, чем напряжение между фазой и нейтралью системы.Для систем, заземленных через сопротивление или незаземленных, используется следующий более высокий номинал, превышающий линейное напряжение системы.

Металлооксидные ограничители перенапряжения содержат блоки из материала с переменным сопротивлением, обычно оксида цинка, без воздушных зазоров. Между линейным и заземляющим зажимами разрядника непрерывно подается линейное напряжение, эти разрядники несут минимальный ток утечки, который может выдерживаться на постоянной основе.

Металлооксидные ограничители перенапряжения содержат блоки из материала с переменным сопротивлением, обычно оксида цинка, без воздушных зазоров.Фото: EATON / Cooper Power Systems.

При возникновении перенапряжения разрядник немедленно ограничивает или фиксирует состояние перенапряжения, проводя импульсный ток на землю. После прохождения перенапряжения ОПН возвращается в исходное состояние.

Минимальный ток утечки ОПН в основном емкостный с небольшой резистивной составляющей.

Оксид металла имеет много преимуществ в качестве устройства защиты от перенапряжений, но его правильное применение несколько сложнее, чем у разрядников предыдущего поколения.Вместо одного номинального напряжения металлооксидные ОПН имеют три номинала:

1. Номинальное напряжение
2. Максимальное продолжительное рабочее напряжение (MCOV) — около 85% от номинального значения
3. Возможность временного перенапряжения в течение одной секунды. — около 120% от номинала

Как это сделано: конструкция ограничителя перенапряжения

Классы разрядников

Класс ограничителя перенапряжения, применяемого в системе, зависит от важности и стоимости защищаемого оборудования, уровня импульсной изоляции и ожидаемых разрядных токов, которые должен выдерживать разрядник.

Важно использовать ограничители перенапряжения с правильным номинальным напряжением. Фото: pxhere.

• Разрядники станционного класса предназначены для защиты оборудования, которое может подвергаться значительному воздействию энергии из-за скачков переключения линии и в местах, где имеется значительный ток короткого замыкания. Они обладают превосходными электрическими характеристиками, поскольку обладают большей способностью поглощать энергию. Разрядники станционного класса — лучший выбор для защиты ценного оборудования, где требуется высокая надежность.
• Разрядники среднего класса предназначены для обеспечения экономичной и надежной защиты электрооборудования среднего класса напряжения. Промежуточные разрядники обычно используются для защиты сухих трансформаторов, для использования в коммутационном и секционирующем оборудовании, а также для защиты кабелей URD.
• Разрядники распределительного класса можно найти на небольших жидкостных и сухих трансформаторах мощностью 1000 кВА и менее.Эти разрядники также могут использоваться для подключения к клеммам вращающихся машин мощностью менее 1000 кВА, если они доступны с надлежащим номинальным напряжением. Распределительный разрядник часто используется на открытых линиях, напрямую подключенных к вращающимся машинам.
• Разрядники вторичного класса используются для напряжений 999 В или меньше. Они применяются в низковольтных распределительных сетях, электроприборах и обмотках низковольтных распределительных трансформаторов.

Выбор и применение разрядника

Основная цель в применении ОПН — выбрать ОПН с наименьшим номиналом, который обеспечит адекватную защиту изоляции оборудования и будет иметь такой номинал, что он будет иметь удовлетворительный срок службы при подключении к энергосистеме.

Различные типы ограничителей перенапряжения. Фото: Wikimedia Commons.

Надлежащее номинальное напряжение разрядников для защиты от перенапряжений зависит от:

1. Линейное напряжение системы
2. Способ системного заземления
3. Тип используемого ОПН

Лучшее место для установки разрядника для защиты от перенапряжений — как можно ближе к оборудованию, которое оно защищает, предпочтительно на клеммах, где служба подключается к оборудованию.Важно использовать ограничители перенапряжения с правильным номинальным напряжением.

Зависимость защиты оборудования от срока службы разрядника

Существует тонкий баланс между защитой оборудования и сроком службы ОПН:

• Предпочтительны более низкие номиналы ОПН, поскольку они обеспечивают наивысший запас защиты для системы изоляции оборудования, но увеличивают вероятность отказа.
• Более высокие номиналы ОПН могут продлить срок службы ОПН, но снизить запас защиты, обеспечиваемый для оборудования, которое оно защищает.

При выборе ОПН следует учитывать как срок службы ОПН, так и защиту оборудования. Если требуются разные номиналы, следует выбрать самый высокий результирующий номинал ОПН.

Выбор ограничителя перенапряжения и процесс применения

Комплексный процесс выбора и подачи заявки на ОПН должен включать проверку:

1. Все системные напряжения (постоянное рабочее напряжение, временные перенапряжения и коммутационные скачки)
2. Ожидаемые условия эксплуатации
3. Конфигурация заземления системы (заземленное или эффективно незаземленное) в месте установки разрядника.

Знание конфигурации системы (звезда / треугольник, заземленный или незаземленный) является ключевым фактором при выборе номинала ОПН. Номинальные параметры разрядника для различных напряжений системы использования (между фазами) основаны на конфигурации заземления системы.

Выбор правильного номинала ОПН имеет решающее значение для предотвращения применения, в котором ОПН может потенциально серьезно выйти из строя. Любая система, отличная от конфигурации с глухим заземлением, считается эффективно незаземленной, и следует выбирать более высокий номинал ОПН.

MCOV Рейтинг

Разрядники

во время нормальной работы постоянно подвергаются воздействию рабочего напряжения энергосистемы. Для каждого номинала ОПН существует рекомендуемый предел величины напряжения, которое может применяться непрерывно. Это называется максимальным непрерывным рабочим напряжением (MCOV).

Номинал ОПН выбирается таким образом, чтобы максимальное продолжительное напряжение системы электроснабжения, подаваемое на ОПН, было меньше или равно номиналу MCOV ОПН.Учитываются как конфигурация цепи (звезда или треугольник), так и подключение ОПН (линия-земля или линия-линия).

• В большинстве случаев разрядники заземляются.
• Если ОПН подключаются линейно, необходимо учитывать межфазное напряжение.

Особое внимание следует уделить конфигурации заземления системы: глухозаземленной или эффективно незаземленной (полное сопротивление / сопротивление заземлено, незаземлено или временно незаземлено).Это ключевой фактор при выборе и применении разрядника.

Если конфигурация заземления системы неизвестна, предположим, что система не заземлена. Это приведет к выбору разрядника с более высоким постоянным напряжением системы и / или номиналом MCOV.

Номинал ОПН выбирается таким образом, чтобы максимальное продолжительное напряжение системы электроснабжения, подаваемое на ОПН, было меньше или равно номиналу MCOV ОПН. Фотография: General Electric.

MCOV Пример 1:13.Система с твердым заземлением 8 кВ

Продолжительное рабочее напряжение составляет 13 800, деленное на квадратный корень из 3, или 7970 В. Это выше MCOV 7650 В для разрядника на 9 кВ.

В зависимости от величины и продолжительности системных перенапряжений может потребоваться использование разрядника на 10 кВ с MCOV 8,4 кВ или разрядника на 12 кВ с MCOV 10,2 кВ.

MCOV Пример 2: Система 13,8 кВ с заземлением через сопротивление

В зависимости от времени, необходимого защитным реле для устранения замыканий на землю в системе, выбор будет между разрядниками на 12 кВ, 15 кВ и 18 кВ.

MCOV Пример 3: Незаземленная система 13,8 кВ

MCOV 12,7 кВ ОПН на 15 кВ не подходит для номинального напряжения 13,8 кВ. Используйте разрядник на 18 кВ с MCOV 15,3 кВ.

Временные перенапряжения (TOV) Рейтинг

Временные перенапряжения могут быть вызваны многочисленными системными событиями, такими как скачки переключения, замыкания на землю, отклонение нагрузки и феррорезонанс. Конфигурация системы и методы эксплуатации оцениваются для выявления форм и причин TOV.

Основным эффектом временных перенапряжений в металлооксидных разрядниках является повышенный ток, рассеиваемая мощность и повышенная температура разрядников. Эти условия влияют на характеристики защиты и живучести ОПН.

Фото: EATON / Cooper Power Systems.

TOV ОПН должен соответствовать или превышать ожидаемые временные перенапряжения системы.

Базовый импульсный уровень (BIL) и ограничители перенапряжения

Ограничители перенапряжения выбираются в соответствии со стандартными уровнями изоляции электрического оборудования, чтобы они защищали изоляцию от перенапряжения.Эта координация основана на выборе разрядника, который будет разряжаться при более низком уровне напряжения, чем импульсное напряжение, необходимое для пробоя изоляции.

Большинство электрического оборудования рассчитано на уровни импульсов, определенные отраслевыми стандартами. Базовый уровень импульсной изоляции (BIL) оборудования определяется путем приложения к изоляции оборудования двухполупериодного скачка напряжения определенного пикового значения, это называется импульсным испытанием.

Ограничитель отказа и сброс давления

Если эксплуатационная способность разрядника превышена, металлооксидный диск (диски) может треснуть или проколоть, уменьшив внутреннее электрическое сопротивление разрядника.Это уменьшение сопротивления ограничит способность ОПН выдерживать перенапряжения в будущем, но не поставит под угрозу изоляционные свойства ОПН.

Пример паспортной таблички и номиналов ограничителя перенапряжения. Фото: EATON / Cooper Power Systems.

В случае выхода разрядника из строя разовьется дуга заземления, и давление будет расти внутри корпуса разрядника. Давление безопасно сбрасывается наружу, и возникает внешняя дуга, обеспечивающая защиту оборудования.

После того, как разрядник безопасно вентилируется, он больше не может сбрасывать давление и должен быть немедленно заменен. Разрядники должны выдерживать давление / ток короткого замыкания, превышающее максимальный ток короткого замыкания, доступный в предполагаемом месте расположения ОПН.

Техническое обслуживание и испытание ОПН в полевых условиях

Для обеспечения максимального срока службы и снижения вероятности внезапного отказа ограничители перенапряжения должны регулярно обслуживаться и подвергаться электрическому тестированию.Перед вводом в эксплуатацию в рамках новых установок также следует проводить осмотр и испытания.

Полевые испытания разрядников для защиты от перенапряжений могут помочь продлить срок службы и снизить вероятность внезапного отказа. На фото: старший летчик Перри Астон (ВВС США).

Подробное описание испытаний разрядников для защиты от перенапряжений приведено ниже. Эти задачи должны выполнять только квалифицированные рабочие, прошедшие соответствующую подготовку по технике безопасности и откалиброванное испытательное оборудование.

Визуальный / механический осмотр

Перед проведением любых испытаний необходимо оценить физическое и механическое состояние разрядника для защиты от перенапряжения.Для новых установок сравните данные паспортной таблички разрядника с проектными чертежами и спецификациями.

Проверьте корпус разрядника, монтаж, выравнивание, заземление и необходимые зазоры. Ограничители перенапряжения должны быть чистыми и не иметь препятствий, чтобы свести к минимуму загрязнения, которые могут привести к слежению или повредить изоляционные свойства ОПН. Перед очисткой устройства выполните проверок при обнаружении , чтобы сравнить результаты.

Перед проведением любых испытаний необходимо оценить физическое и механическое состояние разрядника для защиты от перенапряжения.Фото: Павел Черниховский через Flickr.

Проверка выводов ОПН

Длина проводов для подключения ОПН к клеммам оборудования и к земле должна быть минимальной и должна быть прямой, с минимизацией изгибов проводов, насколько это возможно. Увеличение длины вывода снижает защитные возможности ОПН из-за дополнительного увеличения импеданса в выводе.

Проверьте болтовые соединения

Болтовые электрические соединения следует проверять на высокое сопротивление с помощью омметра с низким сопротивлением.Сравните измеренные значения сопротивления со значениями аналогичных соединений.

Значения, которые отличаются от аналогичных болтовых соединений более чем на 50 процентов от самого низкого значения, должны быть исследованы.

Герметичность доступных болтовых электрических соединений также может быть проверена с помощью калиброванного динамометрического ключа в соответствии с данными производителя или таблицей 100.12 NETA.

Проверки заземления

Убедитесь, что каждый заземляющий провод разрядника индивидуально подключен к шине заземления или заземляющему электроду.Для определения сопротивления между основной системой заземления и отдельными точками заземления разрядника могут быть выполнены двухточечные испытания. Сопротивление между клеммой заземления ограничителя перенапряжения и системой заземления должно быть менее 0,5 Ом в соответствии со стандартами NETA.

Сопротивление изоляции

Проведите испытания сопротивления изоляции каждого разрядника, фаза-земля. Подайте напряжение в соответствии с инструкциями производителя. Если данные производителя ОПН недоступны, NETA Table 100.1 можно использовать как добавку. Значения сопротивления изоляции ниже рекомендаций производителя или значений в таблице 100.1 NETA должны быть исследованы.

Рекомендуемые ANSI / NETA значения сопротивления изоляции для ограничителей перенапряжения. Фото: НЕТА-МТС 2015.

Тест потери мощности

Измерение диэлектрических потерь эффективно для обнаружения дефектных, загрязненных и вышедших из строя разрядников. Значения потерь в ваттах оцениваются на основе сравнения с данными, опубликованными производителями аналогичных устройств и испытательного оборудования.

Сборки разрядников

, состоящие из отдельных блоков на фазу, обычно испытываются методом испытания заземленным образцом (GST). Все ОПН следует испытывать индивидуально, а не параллельно. Тест потери мощности является дополнительным тестом в соответствии со стандартами тестирования 2015 года при приемке и техническом обслуживании NETA 2017.

Соединения для проверки потери мощности разрядника для защиты от импульсных перенапряжений. Фото: Doble.

Пример процедуры испытания потери мощности разрядника для защиты от перенапряжения. Фотография: Doble.

Рекомендуемое испытательное напряжение при потере мощности ОПН.Фотография: Doble.

Счетчик хода

Счетчики ударов молнии измеряют удары молнии по индукции тока и не требуют использования какого-либо внешнего источника питания. Убедитесь, что счетчик ходов, если имеется, правильно установлен и электрически подключен. Запишите показания счетчика ходов для сравнения с предыдущими записями.

Стандарты и коды ОПН

• Ограничители перенапряжения разработаны и испытаны в соответствии со стандартом ANSI / IEEE C62.1, стандартом для разрядников из карбида кремния с зазором для цепей питания переменного тока для разрядников и ANSI / IEEE C62.11, Стандарт на металлооксидные ограничители перенапряжения для систем переменного тока, для беззазорного типа.
• Статья 280 NFPA 70 / Национального электротехнического кодекса регулирует общие требования к ОПН, требования к установке и подключению.

Ограничители перенапряжения

• перечислены UL в категории «Ограничители перенапряжения (OWHX)» и других NRTL (национально признанные испытательные лаборатории) с использованием соответствующих разделов стандартов ANSI / IEEE, указанных выше.

Список литературы

Комментарии

Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы комментировать.

Шпаргалка по расчету разрядников для грозовых перенапряжений

Вы подбираете разрядник для грозовых перенапряжений для установки внутри подстанции? Электрические параметры: MCOV, TOV и напряжение разряда; должен быть первым в вашем списке — для правильного применения. Если вы не знакомы с этими параметрами, ознакомьтесь с приведенной ниже инфографикой и статьей, в которых показано, как выбрать их значения.

Шпаргалка для расчета номиналов разрядников для грозовых перенапряжений

Терминология разрядников Контекст

Сначала вы устанавливаете разрядники между линиями под напряжением и землей. Таким образом вы получите номинальное напряжение на клеммах, выраженное в соотношении фаза-земля.

Рисунок 1: Применение грозозащитного разрядника

Затем взгляните на различные термины, используемые в спецификации разрядника, и получите представление — в какой момент срабатывания разрядника они применяются. Для этой цели используйте кривую VI ОПН, показанную ниже.

Рисунок 2: Кривая VI ограничителя перенапряжения. Источник графики: Основы координации изоляции — NEMAarresters.org. Параметры разрядника: разрядник ABB.

Электрические свойства

Номинальное напряжение или номинальное напряжение рабочего цикла

Архаичный термин, обычно связанный с разрядниками из карбида кремния, описывающий пиковое напряжение для работы. Для разрядников типа металлооксидного варистора (MOV) начните с номинала MCOV, показанного ниже.

Максимальное длительное рабочее напряжение (MCOV) Номинальное значение

Это номинальное напряжение между фазой и землей , выше которого срабатывает ОПН.Следовательно, выберите номинальное значение, превышающее максимальное напряжение вашей системы (фаза-земля). Однако какую высоту вы бы выбрали? Вот где на сцену выходит временное перенапряжение.

Список всех номинальных напряжений системы и максимального диапазона можно найти в стандарте NEMA C84.1.

Номинальное значение временного перенапряжения (TOV)

Энергосистема подвержена временным перенапряжениям, подробно описанным в стандарте IEEE 142 — Заземление. Это не то же самое, что удар молнии или импульс переключения.Его тяжесть намного ниже и, в зависимости от продолжительности, не требует срабатывания разрядника.

Среди многих факторов, которые могут вызвать TOV (сбои в линии, отклонение нагрузки, потеря заземления, броски трансформатора и т. Д.), Заземление системы определяет, насколько серьезным оно будет.

В Северной Америке системы передачи высокого напряжения являются трехпроводными, при этом нейтраль источника либо жестко заземлена, либо заземлена через реактор с низким сопротивлением. Система распределения среднего напряжения обычно представляет собой четырехпроводную систему с несколькими заземлениями.Промышленные объекты среднего напряжения обычно имеют заземленные системы с высоким сопротивлением.

Знаете ли вы, как заземлена ваша система? Это важно, потому что у нас есть удобные множители (показанные в таблице ниже) для расчета TOV и выбора рейтинга из спецификации, который превышает этот расчетный рейтинг.

1: Коэффициенты замыкания на землю — указывает, насколько высокое напряжение в системе может возрасти в зависимости от того, как система заземлена. Ссылка: nemaarresters.org.

 ПРИМЕР:
Выберите разрядник в соответствии с TOV для системы с заземлением источника 138 кВ_ {L-L} с глухозаземленной нейтралью трансформатора.РЕШЕНИЕ:
Доступный TOV для этой конкретной системы =
\ frac {138} {\ sqrt {3}} \ times1.4 = 112 кВ_ {L-G}
Из таблицы на Рисунке 2 выше, разрядник 88 кВ_ {L-G} MCOV (с TOV 119 кВ - 1 с и 112 кВ - 10 с) является адекватным, если TOV не сохраняется дольше указанного периода времени. 

Знать фактическую величину ТОВ системы и ее продолжительность возможно. Эту информацию могут предоставить инженеры по применению реле, которые могут анализировать данные о событиях. Комбинируя этот факт и метод заземления нейтрали системы, вы сможете выбрать разрядник с рейтингом TOV выше, чем у имеющейся системы.Если таких данных нет, разумно выбрать ОПН, чьи возможности TOV равны полной межфазной величине, то есть использовать множитель 1,73. Однако при этом следите за разрядным напряжением!

Номинальное напряжение разряда или остаточного напряжения

Это напряжение появляется на клеммах разрядника во время его работы. Следовательно, на защищаемом оборудовании появляется одинаковая величина напряжения. Для правильного применения он должен быть ниже, чем BIL оборудования (плюс любая маржа.)

Рисунок 3: Разрядное или остаточное напряжение на ограничителе импульсных перенапряжений

В соответствии с рекомендациями IEEE C62.11, разрядники испытываются с использованием различных форм и длительностей импульсов тока. Если вы делаете , а не знаете, какова величина тока разряда (в точке установки — для импульса молнии), выберите столбец 10 кА и проверьте напряжение разряда, соответствующее напряжению MCOV. Чем ниже напряжение разряда, тем лучше.

 Продолжая приведенный выше пример, разрядник MCOV на 88 кВ при воздействии импульса молнии 10 кА генерирует разрядное напряжение 254 кВ на выводах разрядника.Это приемлемо, учитывая, что этот рейтинг намного ниже скорректированного рейтинга BIL для единицы оборудования 138 кВ (520 кВ). 

Подробную информацию о параметрах уровня защиты от молнии (LPL) и уровня защиты переключения можно найти на этом ресурсе.

Возможность управления энергией

Блоки MOV имеют тенденцию пропускать незначительную величину тока при рабочем напряжении, выделяя при этом тепло. При срабатывании разрядника, в зависимости от величины разрядного тока и его продолжительности, выделяется больше тепла.

Разрядники, изготовленные с высокой энергоемкостью, могут лучше рассеивать тепло и возобновлять нормальную работу после тяжелых условий эксплуатации. Ограничители с заниженным номиналом не могут.

Разрядник Специальная установка

В особых случаях разрядник устанавливается на клеммах оборудования (без заземления). Это довольно часто встречается в автоматических выключателях с живым баком сверхвысокого напряжения. В системе среднего напряжения он находится на регуляторах напряжения между клеммами источника и нагрузки.В этих случаях производитель определяет рейтинги.

Регулятор напряжения. Изображение предоставлено: Siemens Автоматический выключатель с конденсатором для подавления напряжения повторного пробоя, также известного как переходное восстанавливающееся напряжение. Учить больше. Обратите внимание на разрядник в камере прерывания выключателя.

Поддержите этот блог, поделившись статьей

Устраните проблемы с молниезащитой

Чтобы обеспечить надлежащую защиту, вы должны знать, какой тип молниеотвода использовать и каковы его характеристики.

Грозозащитные разрядники (LA)

являются одними из самых недооцененных и неправильно применяемых защитных устройств в нашей отрасли. Тем не менее, с ростом использования чувствительного электронного оборудования они становятся практически обязательными, поскольку они направляют на землю воздействие чрезвычайно кратковременных перенапряжений в электрической системе. Эти перенапряжения обычно возникают в результате ударов молнии.

Как молниеотводы отводят энергию, связанную с ударами молнии? Грозозащитные разрядники состоят из варисторов, сопротивление которых уменьшается с увеличением предполагаемого напряжения.Это снижение сопротивления продолжается до тех пор, пока грозозащитный разрядник не сработает как прямое замыкание на землю. При достижении этого состояния энергия молнии отводится на землю от защищаемого оборудования, тем самым уменьшая эффект перенапряжения. Тем не менее, как узнать, какой тип ЛА использовать? А что означают их рейтинги?

Что в классе? ANSI / IEEE C62.1 (Стандарт IEEE для кремниево-углеродных разрядников с зазорами для цепей питания переменного тока) и C62.11 (Стандарт IEEE для металлооксидных разрядников для цепей переменного тока) разделяют LA на четыре класса: станции, промежуточные , распределение и вторичный.

Каждый тип обеспечивает разные уровни защиты и отвода энергии. Класс станции предлагает лучший уровень защиты и способен отводить наибольшее количество энергии. У промежуточного класса следующий лучший уровень; но меньшая способность отвода энергии, чем у ЛА станционного типа. Класс распределения обеспечивает наихудшие уровни защиты и наименьшее отклонение энергии. Поскольку LA вторичного типа не перекрывается по диапазону напряжений ни с одним из других классов, прямое сравнение провести сложно.Имейте в виду: по мере перехода от станции к классу распределения стоимость значительно снижается, но вместе с тем снижается и уровень защиты. Сравнивая затраты и выгоду, вы можете получить наиболее эффективный разрядник для своего применения.

Что в рейтинге? Металлооксидный варисторный разрядник (MOV) имеет два номинальных напряжения: рабочий цикл и максимальное непрерывное рабочее напряжение, в отличие от карбида кремния, который имеет только номинальный рабочий цикл.

Номинальный рабочий цикл. Карбид кремния и разрядник MOV имеют номинальный рабочий цикл (в кВ), который установлен при испытаниях рабочего цикла.Это испытание подвергает разрядник действующему среднеквадратичному напряжению переменного тока, равному его номинальному значению, в течение 24 минут, в течение которых разрядник должен выдерживать грозовые скачки с интервалом в 1 минуту. Величина скачков напряжения составляет 10 кА (10 000 А) для разрядников станционного класса и 5 кА для разрядников промежуточного и распределительного классов. Форма волны всплеска составляет 8/20, что означает, что волна тока достигает пика за 8 мс (8 микросекунд или 0,000008 с) и уменьшается до половины значения пика за 20 мс.

Максимально допустимое продолжительное рабочее напряжение (MCOV). Рейтинг MCOV обычно составляет от 80% до 90% номинального значения рабочего цикла. В таблице 2 приведены характеристики MCOV различных разрядников MOV.

Рейтинг MCOV разрядника MOV важен, потому что это рекомендуемый предел величины непрерывно приложенного напряжения. Если вы эксплуатируете ОПН при уровне напряжения, превышающем его MCOV, металлооксидные элементы будут работать при температуре выше рекомендованной. Это может привести к преждевременному выходу из строя или сокращению срока службы.

Присмотритесь. Электропроводящие элементы большинства LA изготовлены из карбида кремния или оксида металла. Изолированный корпус (фарфор или резина на полимерной основе) окружает токопроводящие элементы.

Карбид кремния LA. В этой конструкции используются нелинейные резисторы из карбида кремния, соединенные последовательно с промежутками. Функция промежутков — изолировать резисторы от нормального установившегося напряжения системы. Одним из основных недостатков является то, что зазоры требуют сложной конструкции, чтобы гарантировать постоянный уровень искрообразования и положительную очистку (повторное уплотнение) после прохождения скачка напряжения.Эта конструкция потеряла популярность из-за появления разрядника MOV.

MOV LAs. Конструкция MOV обычно не требует последовательных зазоров для изоляции элементов от установившихся напряжений, поскольку материал (оксид цинка) более нелинейен, чем карбид кремния. Эта особенность приводит к незначительному току через элементы при подаче нормального напряжения. Это приводит к гораздо более простой конструкции разрядника.

Изолированный корпус окружает последовательные диски из оксида цинка в разряднике MOV.На плоские поверхности дисков нанесен проводящий слой (как правило, алюминий) для обеспечения надлежащего контакта и равномерного распределения тока внутри диска. Такой дизайн не дает никаких «зазоров»; таким образом, ссылка на разрядник MOV как разрядник без зазора. Конструкция разрядника MOV стала наиболее предпочтительной из-за своей простоты и, как следствие, снижения стоимости покупки.

Выбор и применение разрядника для защиты от перенапряжений

Электрооборудование, подключенное к энергосистеме, подвергается множеству нагрузок, и одной из основных задач является их защита от переходных перенапряжений.Переходные перенапряжения вызываются грозовыми разрядами и коммутационными операциями.

Ограничитель перенапряжения — это защитное устройство, подключенное параллельно с защищаемым системным оборудованием. Перенапряжения на защищаемом оборудовании ограничиваются разрядником, который проводит энергию, связанную с перенапряжениями, на землю и защищает оборудование. Сильно нелинейные характеристики разрядника позволяют ограничителю ограничивать напряжение на его выводе почти постоянным значением в широком диапазоне тока разрядника.Напряжение на защищаемом оборудовании почти такое же, как напряжение на ОПН (если только между ОПН и оборудованием, которое необходимо защищать, не существует большого расстояния разноса, и большой длины проводов).

Во время проведения импульсного тока разрядник показывает очень низкий импеданс и образует делитель напряжения для приложенного импульсного напряжения в сочетании с волновым сопротивлением линии. Пока ОПН находится в проводящем состоянии, большой процент импульсных перенапряжений появляется на полном сопротивлении линии, а не на защищаемом оборудовании.

При правильном применении разрядника изоляция оборудования не будет подвергаться разрушающему напряжению, что исключает возможность нарушения изоляции. Важно правильно выбрать параметры ОПН, чтобы он мог выполнять желаемую функцию защиты, не вызывая никаких неудобств в системе.

Перенапряжения в электросетях

A. Временное перенапряжение

Это происходит из-за замыканий на землю, отклонения нагрузки, резонанса и феррорезонанса или комбинации вышеперечисленного.В целях согласования изоляции считается, что типичное временное перенапряжение имеет форму стандартного кратковременного (1 мин) напряжения промышленной частоты. Как правило, их амплитуда не превышает 2,5 единиц, а продолжительность варьируется от нескольких циклов до нескольких часов в зависимости от конфигурации системы.

(1 о.е. = √2 Us / √3)

Где Us = максимальное напряжение системы

B. Коммутационное перенапряжение

Обычно они возникают из

• Подача напряжения на линию и повторное включение
• Неисправности и устранение неисправностей
• Отклонения нагрузки
• Коммутация емкостных и индуктивных токов
• Дистанционные удары молнии по проводнику воздушной линии

Типичная форма напряжения — стандартный импульс переключения (250/2500 мкс).Обычно амплитуда может доходить до 3 о.е.

Более крутые импульсы с очень высоким значением du / dt в диапазоне от 0,1 до 10 мкс и величиной до 4,0 о.е. возможны при коммутационных операциях в индуктивных силовых цепях.

C. Перенапряжения молнии

Они возникают в результате прямого удара по фазовому проводнику или обратного пробоя, либо вызваны ударами молнии в землю вблизи линии.

Индуцированный удар молнии обычно вызывает перенапряжение ниже 400 кВ на воздушной линии и поэтому имеет наибольшее значение для сетей среднего напряжения.

Типичная форма волны молнии составляет 1,2 / 50 мкс. В сети среднего напряжения амплитуда грозового напряжения может доходить до 10 о.е.

Выбор разрядника для защиты от перенапряжений

Пользователь, инженеры по применению должны знать о важных параметрах разрядника и о том, как его выбирать в соответствии с параметрами системы.

A) Постоянное рабочее напряжение, Uc —

— это максимально допустимое значение синусоидального напряжения промышленной частоты, которое может непрерывно подаваться между выводами разрядника.

Uc выбирается относительно максимального фактического напряжения системы Us или, если это напряжение неизвестно или изменяется с течением времени, в качестве опорного следует использовать максимальное напряжение для оборудования Um .

Обычно ОПН подключаются по фазе к земле, поэтому Uc должно быть равно или больше Um / √3. Кроме того, коэффициент гармонических искажений может составлять 1,05.

B) Номинальное напряжение, Ur —

Особого практического значения с точки зрения пользователя не имеет.Он определяется как максимально допустимое среднеквадратичное значение перенапряжения промышленной частоты в течение 10 секунд, которое может быть приложено между ОПН, что подтверждено в TOV и испытании в рабочем режиме.

Ur выбирается с учетом временного превышения напряжения промышленной частоты, ожидаемого в системе.

В трехфазной системе временные перенапряжения могут возникать из-за замыканий на землю. Замыкание одной линии на землю считается тяжелым состоянием, когда другие две фазы получают повышенное напряжение, и его величина зависит от заземления сетей.

Величина ожидаемого временного перенапряжения часто определяется с помощью коэффициента замыкания на землю, Kd.

Типичный диапазон коэффициента Kd для различных сетевых конфигураций приведен в таблице-1.

Также важно отметить, что заземление нейтрали на исходном трансформаторе — это конфигурация, на которую ссылаются при определении повышения напряжения в системе.

C) Выбор продолжительного рабочего напряжения Uc, номинального напряжения, Ur и TOV разрядника для защиты от перенапряжений

1. a) Системы с незаземленной или изолированной нейтралью — Kd 1.73 (до 2,3)

Как правило, в этих сетях напряжение между фазой и землей исправной фазы не должно превышать Um. Устранение замыкания на землю не производится, поэтому это напряжение может оставаться до тех пор, пока замыкание по времени не будет устранено вручную.

Постоянное рабочее напряжение
Uc ≥ Um (учитывая Kd = 1,73)

Следует отметить; однако коэффициент Kd может достигать более высоких значений при определенных обстоятельствах в результате резонансных явлений. В таких случаях следует соответственно увеличить значение Uc.

Номинальное напряжение — После выбора значения Uc, как указано выше, нет необходимости в особом внимании к выбору номинального напряжения, Ur. Обычно разница между Uc и Ur составляет 20%. Таким образом, Ur можно выбрать как

Ur = 1,25 * Uc
например, система с изолированной нейтралью 11 кВ
Uc ≥ 12 кВ
Ur = 15 кВ

b) Высокоомная заземленная система (с отключением замыкания на землю) — Kd 1,73

Здесь величина временного перенапряжения такая же, как и в системе с изолированной нейтралью, но, поскольку есть отключение от замыкания на землю, можно выбрать более низкие значения Uc и Ur, чтобы получить лучший запас защиты.

Ur = Um * Kd / √3
Uc = 0,8 * Ur
например, система с заземленным импедансом 11 кВ
Ur = 12 * 1,73 / √3 = 12 кВ
Uc = 12 * 0,8 = 9,6 кВ

c) С глухим заземлением трехпроводная система — Kd 1,4

При условии, что достаточное количество трансформаторов имеет заземленные нейтрали с низким сопротивлением, коэффициент Kd не будет превышать значение 1,4 для этой сети; разминирование в таких сетях происходит очень быстро, поэтому здесь также можно выбрать более низкие значения Uc и Ur, дающие лучший запас защиты.

Ur = Um * Kd / √3
Uc = 0,8 * Ur
например Система с глухим заземлением 11 кВ
Ur = 12 * 1,4 / √3 = 9,6 кВ

Ближайший номинал может быть выбран как 9 кВ или 10 кВ

Ur = 10 кВ
Uc = 8 кВ

Кривая временного перенапряжения, TOV

Обычно Производитель разрядника определяет кривую временного перенапряжения в зависимости от времени. Это означает, что ОПН может выдерживать указанные перенапряжения в течение заданного времени. Перенапряжение определяется на единицу номинального напряжения Ur, а также с предварительной энергией и без нее.

например TOV выдерживает предыдущую энергию

После того, как значения Ur и Uc выбраны в соответствии с конфигурацией сети, пользователь должен проверить значения, определенные на кривой TOV в таблице данных ОПН, с ожидаемыми перенапряжениями и их продолжительностью в месте расположения ОПН. Пользователь должен иметь в виду, что всегда гарантированные значения TOV разрядника должны быть больше, чем ожидаемое значение TOV в месте расположения разрядника, в противном случае разрядник Ur и Uc должен быть соответственно увеличен.

Фактически Uc, Ur и TOV разрядника — это все связанные параметры, которые должны быть получены из максимального напряжения системы, временных перенапряжений системы и времени устранения неисправности.

D) Номинальный ток разряда, In

Номинальный ток разряда — это пиковое значение импульса тока молнии с формой волны 8/20 мкс, которое используется для классификации разрядника. Это также основа для расчета импульса молнии. уровень защиты, LIPL ОПН.

Стандартные значения «In» — 2,5 кА, 5 кА, 10 кА и 20 кА, но одно только значение номинального тока разряда не дает достаточной информации о характеристиках разрядника.Требуется указать дополнительную информацию о приложении, будь то класс распределения или станции, низкий, средний или высокий режим работы, а также рейтинг повторяющейся передачи заряда «Qrs».

E) Номинальные значения импульсной и тепловой энергии —

Рейтинг повторяющейся передачи заряда, Qrs — максимальная заданная способность переноса заряда (в кулонах C) разрядника в виде одного события или группы скачков напряжения. которые могут передаваться через разрядник, не вызывая механических повреждений или неприемлемого электрического ухудшения МО резисторов.

Испытания с повторяющейся передачей заряда показывают способность разрядника выдерживать повторяющиеся разряды молнии или импульсные перенапряжения.

Это в основном импульсная способность обработки энергии, упомянутая в кулонах.

Рейтинг теплопередачи. Qth — максимальный заданный заряд, который может быть передан через разрядник или секцию разрядника в течение 3 минут при испытании на восстановление тепла, не вызывая теплового разгона. Это определено только для разрядников распределительного класса.

Номинальная тепловая энергия, Wth — максимальная указанная энергия, выраженная в кДж / кВ Ур, которая может быть введена в разрядник или его секцию в течение 3 минут при испытании на рекуперацию тепла, не вызывая теплового разгона. Это определено только для разрядников станционного класса.

И Qth, и Wth относятся к управлению тепловой энергией ОПН.

Согласно МЭК 60099-4 изд. 3.0 представлена ​​новая концепция классификации ОПН и испытаний на устойчивость к энергии: классификация линейного разряда была заменена классификацией, основанной на рейтинге периодической передачи заряда (Qrs), а также на рейтинге тепловой энергии (Wth) и рейтинге передачи теплового заряда (Qth), соответственно для статинов и разрядников распределительного класса.Требования зависят от предполагаемого применения разрядника, будь то разрядник распределительного класса (In = 2,5 кА; 5 кА или 10 кА) или разрядник подстанционного класса (In = 10 кА или 20 кА). В новой концепции четко различаются возможности управления импульсной и тепловой энергией, что отражено в требованиях, а также в соответствующих процедурах испытаний.

Теперь номинальный разряд разрядника и номинальную мощность ОПН можно просто выбрать в зависимости от применения ОПН в соответствии с приведенной ниже таблицей.

Буквы «H», «M» и «L» в обозначении обозначают «высокий», «средний» и «низкий» режим работы соответственно.

Эта новая система классификации теперь заменяет старую систему классификации Классы 1, 2, 3, 4 и 5.

Сравнение старой классификации и прибл. эквивалент новой классификации упомянут в Приложении L, таблица L.3 нового стандарта IEC 60099-4 ed.3.0

Согласно этой таблице теперь старый класс LDC 1 будет эквивалентен DH класса распределения и старому классу LDC 2, 3 и 4 эквивалента SL, SM и SH класса станции соответственно согласно новому IEC.

Выбор правильного номинала тепловой энергии «Wth» для ОПН класса станции —

Металлооксидные ОПН должны поглощать энергию, возникающую при переходных перенапряжениях в системе.

С помощью этой новой системы оценки энергопотребления можно определить требуемую номинальную мощность разрядника, сначала рассчитав уровень энергии, которую система будет отводить в разрядник, а затем выбрав разрядник с номинальной тепловой энергией Wth, превышающей разряд системы энергия.Предполагаемая энергия, которую система потребует от ОПН, может быть определена с помощью программного обеспечения для анализа переходных процессов, но если это недоступно, воспользуйтесь упрощенной формулой, приведенной в IEC 60099-5

Где

L = длина линии
C = скорость света
Zs = Импеданс линии
Ups = остаточное напряжение разрядника при меньшем из двух импульсных токов переключения
Urp = типичное максимальное напряжение переключения

Если расчетная энергия системы, как указано выше, составляет 7 кДж / кВ Ура, то желаемый рейтинг «Wth» должен быть минимум 7 кДж / кВ Ура.

F) Уровень защиты и защитные пределы —

Уровень защиты от грозовых импульсов, LIPL или Upl

максимальное остаточное напряжение разрядника для номинального тока разряда

Уровень коммутационной защиты или импульсной защиты, SIPL

максимальное остаточное напряжение разрядника для коммутирующего импульсного тока разряда, указанное для его класса

Уровень защиты от импульсов крутого тока, STIPL

максимальное остаточное напряжение разрядника для импульса крутого тока с величиной, равной величина номинального разрядного тока.

Указанные выше остаточные напряжения выбранных ограничителей перенапряжения должны быть значительно ниже допустимого уровня оборудования.

Например, для системы 33 кВ BIL трансформатора составляет 170 кВ, а LIPL ограничителя перенапряжения составляет 90 кВ, тогда 80 кВ является защитным запасом. Запас защиты должен быть достаточно высоким, чтобы учитывать длину проводов, расстояние разделения и эффекты старения оборудования, которое необходимо защитить.

G) Выбор корпуса разрядника —

Корпус разрядника защищает внутренние активные элементы от воздействия окружающей среды, а также обеспечивает необходимую длину пути утечки.м * (H / 8150)
Где
Ka = Поправочный коэффициент высоты
H = Высота над уровнем моря в метрах
m = 1,0 для выдерживаемых напряжений молнии и промышленной частоты

для коммутируемого напряжения значение m зависит от величины коммутации напряжение — и может быть отнесено к кривой, приведенной в IEC 71-2

Длина пути утечки корпуса — может быть выбрана в соответствии с уровнем загрязнения в месте расположения разрядника

Рекомендуемая длина пути утечки, как показано ниже:

H) Ток короткого замыкания

Номинальный ток короткого замыкания Is разрядника определяется как наивысший испытанный ток промышленной частоты, который может развиться в вышедшем из строя разряднике как ток короткого замыкания, не вызывая сильного разрушения корпуса или открытого пламени более двух раз. минут при указанных условиях испытаний.В таблице 7 стандарта IEC 60099-4 указан требуемый ток для испытания на короткое замыкание на основе номинального разрядного тока разрядника.

Пользователи должны сначала узнать ток короткого замыкания в системе в месте расположения разрядника, а затем выбрать разрядник с равным или более высоким номиналом короткого замыкания.

I) Механические аспекты

В процессе эксплуатации разрядник для защиты от перенапряжений подвергается различным механическим нагрузкам, например

1. a) Клеммные соединители — вместе с линейными проводниками создают нагрузку на клеммы, а также изгибающий момент на основании ОПН.
   b) Ветровая нагрузка — Сильный ветер увеличивает горизонтальную нагрузку на ОПН.
   c) Сейсмическая нагрузка — применение разрядника в сейсмоопасной зоне
   d) Использование разрядника в качестве опоры
   e) Вибрация
   f) Растягивающая нагрузка
   g) Торсионная нагрузка, если таковая имеется

Пользователи должны изучить все эти условия на площадке и правильно указывает значения SLL, SSL, крутящего момента на клеммах. Значения, проверенные производителем, должны быть больше, чем условия эксплуатации.

SLL = заданная длительная нагрузка
SSL = заданная краткосрочная нагрузка

Фарфоровый и полимерный разрядник подвергается испытанию на изгибающий момент и сейсмическим испытаниям в зависимости от требуемого класса напряжения разрядника согласно IEC 60099-4

E.g. Испытание на изгибающий момент в ОПН в полимерном корпусе (Us> 52 кВ состоит из следующей последовательности

Общее количество образцов — 3

1) 1000 циклов изгибающего момента (нагрузка SLL) — Все 3 образца

2) Изгиб испытание на момент — 2 образца из шага 1

3) Механическое термическое предварительное кондиционирование — балансировка 1 образец из шага 1

Предварительное кондиционирование конечного крутящего момента в течение 30 секунд

4) Испытание на погружение в воду — все 3 образца из шага 1

Термомеханическое предварительное кондиционирование

4) Испытание погружением в воду

5) Заключение испытания

1. a) Отсутствие физических повреждений
   b) Изменение потерь мощности менее 20%
   c) Частичное разряжение менее 10 пКл
   d ) Изменения остаточного напряжения менее 5%
   e) Отклонение 2-х импульсов остаточного напряжения менее 2%
   f) Изменения опорного напряжения менее 2%

Особые приложения

9016 5 A) Ограничитель перенапряжения для нейтрали трансформатора

Одним из наиболее широко используемых специальных применений разрядников является защита нейтрали трансформатора.

Каждая незаземленная нейтраль, выведенная через ввод, должна быть защищена от молнии и коммутационных перенапряжений разрядником. Изоляция нейтрали может быть перенапряжена в случае входящих многофазных перенапряжений молнии или в случае коммутационных перенапряжений из-за асимметричных повреждений в энергосистемах.

Uc разрядника для нейтрали трансформатора следует выбирать, как указано ниже.

Изолированная нейтраль

Uc ≥ Um / √3, а мощность должна быть такой же, как у ОПН.

Высокоомная заземленная система (с устранением замыкания на землю)

Uc ≥ Um / (√3 * T), где T = 1,25 с учетом устранения повреждения в течение 10 секунд и запаса 20% между Uc и Ur.

Низкоомная заземленная система

Uc ≥ 0,4 * Um / T, где T = 1,25 с учетом устранения неисправности в течение 10 секунд и запаса 20% между Uc и Ur.

B) Защита вращающихся машин —

Если генератор под нагрузкой отключен от сети, напряжение генератора будет резко повышаться до тех пор, пока регулятор времени не сработает и не отрегулирует его.Если ОПН подключен на стороне генератора, то при выборе следует соблюдать особую осторожность, так как это временное перенапряжение, соответствующее 1,5-кратному нормальному напряжению, будет появляться на ОПН в течение 10 секунд. Разрядник Ur и Uc следует выбирать соответственно для правильного функционирования ОПН.

Высоковольтные двигатели, подключенные через VCB, могут испытывать выбросы высокого напряжения во время операций переключения, особенно перенапряжения из-за многократного повторного зажигания.

Скачок из-за прерывания тока может иметь небольшую величину, но очень крутой.Скачки из-за прерывания тока могут иметь очень большую величину, но с меньшей крутизной, с которой можно справиться с помощью разрядника для защиты от перенапряжения.

Ur и Uc разрядника можно выбрать, как указано в «C».

C) Ограничитель перенапряжения для переключения конденсаторов

Ограничители перенапряжения устанавливаются на конденсаторных батареях по разным причинам.

• Для предотвращения отказов конденсаторов при повторном срабатывании выключателя
  • Для ограничения риска повторных пробоев выключателя
  • Для продления срока службы конденсаторов путем ограничения высокого перенапряжения
  • Для общего ограничения переходных процессов, связанных с переключением конденсаторных батарей, которые могут передаваться дальше в системе и вызывать помехи в чувствительном оборудовании.
  • Служит в качестве защиты от молнии для конденсаторных батарей, подключенных к линиям

Возможная энергия разряда разрядника является наиболее важным параметром, который необходимо учитывать.

Эта энергия зависит от конструкции конденсаторной батареи, заземление — незаземление, установки разрядника фаза-земля или фаза-нейтраль, характеристик выключателя.

Энергия разрядника W может быть приблизительно оценена следующим образом:

Где

C — однофазная емкость батареи, Uo — рабочее напряжение между фазой и землей; (пиковое напряжение)
Ur — номинальное напряжение разрядника (действующее значение).

Коэффициент «3» исходит из предположения о повторном пробое выключателя с полным напряжением противоположной полярности на конденсаторе из-за предыдущего отключения.

Кроме того, рабочее напряжение на конденсаторной батарее может быть на 5-10% выше, чем в других местах из-за последовательных реакторов, которые могут использоваться либо для ограничения тока при включении с параллельными батареями, либо для формирования фильтра с конденсаторами. Это повышенное напряжение необходимо учитывать при выборе продолжительного рабочего напряжения разрядника.

D) Защита оболочки кабеля

Ограничители перенапряжения для защиты оболочки кабеля иногда называют ограничителями напряжения оболочки (SVL).Из-за тепловых причин (потери мощности в оболочке кабеля) оболочки силовых кабелей в высоковольтных системах заземляются только с одной стороны (в большинстве случаев в зависимости от длины цепи). Открытую оболочку кабеля необходимо защитить от перенапряжения.

Продолжительное рабочее напряжение Uc разрядника для защиты от импульсных перенапряжений следует выбирать на основе индуцированного напряжения в оболочке в условиях короткого замыкания. Обычно ток короткого замыкания определяется в течение 3 секунд, поэтому способность выбранного ОПН в течение 10 секунд должна быть больше, чем расчетное напряжение оболочки во время короткого замыкания.

E) Ограничители перенапряжения между фазами

Значительное перенапряжение между фазными выводами трансформаторов или реакторов может возникнуть при отключении реактора или трансформатора с реактивной нагрузкой. Выдерживаемое напряжение реактора или трансформатора между фазами может быть превышено без срабатывания разрядников между фазой и землей. Если такие операции переключения ожидаются, между фазами должны быть применены ограничители перенапряжения в дополнение к применяемым между фазой и землей.Междуфазные разрядники должны иметь постоянное рабочее напряжение, равное или превышающее в 1,05 максимальное значение напряжения системы

F) Линейный разрядник, TLA — без зазоров

TLA в большинстве случаев подвешены непосредственно к линии провод рядом с изолятором. Заземление подключается к стальной конструкции башни. Важно понимать цель установки TLA. Должна быть одна или несколько возможных целей, перечисленных ниже, поэтому выбор должен соответствовать потребностям.

• Уменьшите общее количество отключений для линии до целевого уровня.
  · Уменьшите или исключите двойное отключение цепи.
  · Уменьшение количества отказов экранирования.

  Использование разъединителя последовательно с TLA обязательно. Электрические характеристики разъединителя в целом отличаются от таковых разъединителей для распределительных ОПН, поскольку рабочие режимы, при которых отключение не должно происходить, являются более сложными. Необходимо убедиться, что после отключения никакая часть (раскачивающаяся на ветру) не сможет произвести пробой на землю.

Выбор Ur —

Ur должен быть выбран таким образом, чтобы уровни защиты от грозовых разрядов и коммутационных перенапряжений согласовывались ниже LIWV и SIWV изоляции линии соответственно. Ur TLA обычно выше, чем Ur подстанционного ОПН, так как это снизит риск ненужного напряжения TLA из-за высокого напряжения промышленной частоты, здесь нет преимущества дополнительного запаса защиты, так как цель состоит в том, чтобы избежать пробоя линейных изоляторов из-за повреждения экрана или обратный пробой.

Выбор энергии —

На экранированных линиях TLA обычно имеют номинальный разрядный ток 5 кА или 10 кА в соответствии с IEC с энергетическим эквивалентом классов 1–3, в зависимости от их применения.

Устранение неисправностей и разъединитель для TLA — без зазоров

Разъединители используются для облегчения быстрого повторного включения, поскольку TLA подключаются непосредственно через линейные изоляторы, которые самовосстанавливаются. Разъединителям обычно не разрешается автоматически отключать разрядники подстанции высокого напряжения в случае отказа ОПН, поскольку изоляция оборудования подстанции, как правило, не самовосстанавливается и не должна включаться без защиты.

Эти разъединители, соединенные последовательно с TLA, также служат в качестве индикаторов, упрощающих поиск перегруженных TLA с помощью визуального осмотра. Разъединитель TLA должен выдерживать как более высокие импульсные токи, так и более длительные импульсы по сравнению с разъединителями для распределительных разрядников; Фактически, разъединители должны пройти все типовые испытания, на которые способен TLA, и должны знать, когда разъединитель должен срабатывать, а когда нет. Ниже приведены требования, которые необходимо выполнить для удовлетворительной отказоустойчивой работы TLA.

• Конструкция разъединителя должна быть такой, чтобы он всегда продолжал свою операцию отключения после срабатывания триггера, даже если напряжение в системе пропадает.
• Так как разъединитель обычно реагирует на нагрев от токов промышленной частоты. Он не может различить токи TOV, которые выдерживает разрядник, и реальные токи короткого замыкания, поэтому важно всегда выбирать достаточно высокое номинальное напряжение, чтобы NGLA не видел напряжения TOV, которые могут помешать работе его разъединителя.
• Разъединитель должен срабатывать перед отключением линии, а также должен срабатывать перед быстрым повторным включением линии.

  Разъединитель зачастую механически слабее, чем остальная часть установки. Следовательно, проводник, соединяющий TLA с землей или фазным проводом, должен быть достаточно длинным, чтобы гарантировать, что движения разрядников и / или линии передачи не вызовут риска поломки разъединителя из-за механической усталости.

Заключение

В этой статье кратко рассказывается о выборе ОПН для различных условий применения на основе предположений о некоторых параметрах системы, однако фактические условия эксплуатации в месте расположения ОПН могут быть хуже или лучше, чем предполагалось.

Для критически важных приложений пользователь должен хорошо знать системные условия, такие как TOV, энергия разряда в линии и т. Д., Которые могут помочь правильно подобрать разрядник для защиты от перенапряжений.

Только правильно подобранный разрядник для защиты от перенапряжений может выжить в нормальных условиях и защитить систему в случае ненормальных условий переключения и освещения, а также повторить эти функции в течение всего срока службы.

Abhijit Dhamale, P Kirushnaraj Raychem
RPG Pvt Ltd, Mumbai, India

Ограничитель перенапряжения в силиконовом корпусе PEXLIM

Принятая нами конструкция с открытым каркасом имеет одну из самых высоких механических характеристик среди литых полимерных разрядников, представленных на рынке.В конструкции Hitachi ABB Power Grids был выбран силиконовый полимер, обладающий высокой гидрофобностью и устойчивостью к УФ-излучению.

Каждый ОПН состоит из одного или нескольких блоков. Каждый блок представляет собой полимерный корпус, содержащий одну колонку дисков ZnO, каждый из которых по отдельности тщательно тестируется в процессе производства, с распределением необходимых прокладок, как это определено электрической схемой разрядника.

Для длинных разрядников часто требуются (и поставляются) внешние выравнивающие кольца для поддержания однородного и приемлемого напряжения напряжения по всей длине.

Силиконовый каучук обладает высокой гидрофобностью и устойчивостью к ультрафиолетовому излучению. На основании независимых лабораторных и полевых испытаний, проведенных во всем мире, независимые лабораторные и полевые испытания показали, что он является лучшей изоляцией (по сравнению с фарфором и другими полимерами). Hitachi ABB Power Grids использует специальные наполнители для улучшения этих свойств, а также для придания им высокой устойчивости к загрязнению, устойчивости к трекингу и свойств пожаротушения.

Для удовлетворительной работы важно, чтобы блоки ОПН были герметично закрыты.Процесс формования HTV под вакуумом обеспечивает это за счет эффективного соединения силикона со всеми внутренними частями по всей длине. Следовательно, прокладки или уплотнительные кольца не требуются.

Когда разрядник находится под напряжением, превышающим его расчетную способность, разрядник замыкается накоротко и возникает внутренняя дуга. Благодаря конструкции с открытым сепаратором дуга прожигает мягкий силиконовый материал, позволяя образовавшимся газам улетучиваться быстро и напрямую. В то же время арамидные волокна удерживают все внутренние части вместе и предотвращают выталкивание внутренних компонентов.Следовательно, для конструкции PEXLIM не требуются специальные вентиляционные отверстия для сброса давления.

Цвет кремния серый. Стандартная морская упаковка ОПН.

Статистические характеристики первого порядка Тепловизионные изображения для классификации отказов ОПН

[1]
С.Чудзик, Измерение тепловых параметров теплоизоляционного материала с помощью инфракрасной термографии, Инфракрасная физика и технологии, т. 55, стр.73-83, 1 / (2012).

DOI: 10.1016 / j.infrared.2011.09.005

[2]
Дж.Чен, Л. Хан и К. Ван, Метод извлечения информации, основанный на распознавании цели в инфракрасном диапазоне, Энергетические процедуры, т. 13, стр. 1548-1553, (2011).

DOI: 10.1016 / j.egypro.2011.11.217

[3]
Абдул-Малек З., Хавари А. Х., Набипур-Афрузи Х., Влияние температуры окружающей среды Мониторинг состояния разрядников из оксида цинка, Прикладная механика и материалы, Vol. 554 (2014), стр. 573-577. doi. 10. 4028 / www. научный. net / AMM. 554. 573.

DOI: 10.4028 / www.scientific.net / amm.554.573

[4]
Новизон, Абдул-Малек З., Башир Н., Асилах Н., Тепловизионное изображение и диагностика тока утечки как инструмент для тестирования и мониторинга состояния ZnO ОПН, Jurnal Teknologi, 64: 4 (2013), 27-32. doi. org / 10. 11113 / jt. v64. (2096).

DOI: 10.11113 / jt.v64.2096

[5]
Новизон, Абдул-Малек З., Корреляция между током утечки третьей гармоники и термографическим изображением разрядника перенапряжения из оксида цинка для мониторинга неисправностей с использованием искусственной нейронной сети, Прикладная механика и материалы, Vol. 554 (2014).

DOI: 10.4028 / www.scientific.net / amm.554.598

[6]
Дж.-п. Sun, W. Chen, F. -y. Ма, Ф. -з. Ван, Л. Тан и Ю. -ж. Лю, Классификация изображений угля на инфракрасных мониторах с использованием статистики структурных элементов и улучшенной сети BP, Журнал Китайского горно-технологического университета, т. 17, с. 489-493, 12 / (2007).

DOI: 10.1016 / s1006-1266 (07) 60131-x

[7]
Д.Форменти, Н. Людвиг, М. Гаргано, М. Гондола, Н. Деллерма, А. Каумо и др., Тепловизионное изображение изменений температуры кожи, связанных с физической нагрузкой, у обученных и нетренированных женщин, Annals of Biomedical Engineering, vol. 41, стр. 863-871, 2013/04/01 (2013).

DOI: 10.1007 / s10439-012-0718-x

[8]
А.Сенгур и Ю. Гуо, Сегментация цветных текстурных изображений на основе нейтрософного набора и вейвлет-преобразования, Компьютерное зрение и понимание изображений, т. 115, стр.1134-1144, (2011).

DOI: 10.1016 / j.cviu.2011.04.001

[9]
Т.Д’Орацио, К. Гуараньелла, М. Лео и П. Спаньоло, Обнаружение дефектов в авиационных композитах с использованием нейронного подхода к анализу термографических изображений, NDT & E International, vol. 38, стр. 665-673, 12 / (2005).

DOI: 10.1016 / j.ndteint.2005.04.005

[10]
Н.Санг и Т. Чжан, Сегментация изображений FLIR нейронной сетью Хопфилда с ограничением границ, Распознавание образов, т. 34, стр. 811-821, 4 / (2001).

DOI: 10.1016 / s0031-3203 (00) 00041-8

[11]
W.Т. Чан, К. С. Сим и К. П. Цо, Применение оптического распознавания символов при обработке тепловизионных изображений, Инфракрасная физика и технология, т. 54, стр 353-366, (2011).

DOI: 10.1016 / j.infrared.2011.04.001

[12]
М.Нака, Т. Имаи, Т. Шида, М. Сато, Р. Ито и И. Акамине, Обработка тепловых изображений с использованием нейронной сети, в Neural Networks, 1993. IJCNN, 93-Nagoya. Proceedings of 1993 International Joint Conference on , 1993, стр. 2065-2068, т. 3.

DOI: 10.1109 / ijcnn.1993.714129

[13]
К.Ян, З. Сюэ, Х. Ли, Т. Цзя и Ю. Цуй, Новая методология извлечения гиперспектральной информации и оценки точности на основе нейронной сети, Математическое и компьютерное моделирование, т. 58, с. 644-660, 8 / (2013).

DOI: 10.1016 / j.mcm.2011.10.037

.

alexxlab

Посмотреть все записи автора alexxlab →