Ogranicznik tlenku cynku

Ogranicznik tlenku cynkujestodgromnikz dobrą wydajnością ochronną.

TenOgranicznik tlenku cynkuto najnowocześniejszy ochronnik przeciwprzepięciowy na świecie. Dzięki zastosowaniu tlenku cynku.ogranicznikjako dysk rezystora rdzeniowego. Pozwala to na poprawę charakterystyki woltoamperowej dysku rezystorowego i zwiększenie zdolności przepływu prądu w sytuacjach przepięciowych, co stanowi znaczną poprawę w porównaniu z konwencjonalnym węglikiem krzemu.ogranicznikiPrzy normalnym napięciu roboczym prąd przepływający przez ogranicznik wynosi zaledwie jeden mikroamperometr. Gdyogranicznikdoświadcza sytuacji wysokiego napięcia, doskonałe właściwości nieliniowe zwiększą prąd przepływający przez ogranicznik kilka tysięcy razy.ogranicznikjest w stanie przewodzącym i będzie odprowadzał energię przepięcia do ziemi, chroniąc w ten sposób urządzenia przesyłowe przed skutkami przepięcia.

Odgromnik z tlenku cynkuTo nowy typ ogranicznika przepięć opracowany w latach 70. XX wieku, który składa się głównie z warystora z tlenku cynku. Każdy warystor ma określone napięcie przełączania (zwane napięciem warystora) od momentu produkcji. Przy normalnym napięciu roboczym (tj. niższym niż napięcie warystora) wartość warystora jest bardzo duża, co odpowiada stanowi izolacji. Natomiast pod wpływem napięcia udarowego (większego niż napięcie warystora) warystor ulega przebiciu przy niskiej wartości, co odpowiada stanowi zwarcia. Jednak po uderzeniu warystor może przywrócić stan izolacji; po ustąpieniu napięcia powyżej warystora powraca on do stanu wysokiej rezystancji. Dlatego też, jeśli ogranicznik przepięć z tlenku cynku jest zainstalowany na linii elektroenergetycznej, w momencie uderzenia pioruna wysokie napięcie fali piorunowej powoduje przebicie warystora, a prąd piorunowy przepływa przez warystor do ziemi. Napięcie w linii elektroenergetycznej można kontrolować w bezpiecznym zakresie, aby chronić bezpieczeństwo urządzeń elektrycznych.

Siedem cech ogranicznika przepięć z tlenku cynku:

Przepustowość

Odzwierciedla się to przede wszystkim w zdolności odgromnika do pochłaniania wszelkiego rodzaju przepięć piorunowych, przejściowych przepięć o częstotliwości sieciowej i przepięć roboczych.

Właściwości ochronne

Ogranicznik z tlenku cynku służy do ochrony wszelkiego rodzaju urządzeń elektrycznych w systemie elektroenergetycznym przed uszkodzeniami spowodowanymi przepięciami. Charakteryzuje się on dobrą skutecznością ochrony. Dzięki doskonałym nieliniowym charakterystykom woltamperometrii blachy zaworowej z tlenku cynku, przepływa przez nią zaledwie kilkaset mikroamperów prądu poniżej normalnego napięcia roboczego, łatwo jest zaprojektować konstrukcję bezprzerwową, co zapewnia dobre parametry ochrony, lekkość i niewielkie rozmiary. W przypadku wystąpienia przepięcia, prąd przepływający przez płytę zaworową gwałtownie wzrasta, ograniczając amplitudę przepięcia i uwalniając energię przepięcia. Następnie płyta zaworowa z tlenku cynku przywraca stan wysokiej rezystancji, umożliwiając prawidłową pracę systemu elektroenergetycznego.

Wydajność uszczelnienia

Komponenty odgromnika o dobrej odporności na starzenie, dobra szczelność powietrzna wysokiej jakości powłoki kompozytowej, kontrola kompresji pierścienia uszczelniającego i powlekanego uszczelniacza oraz inne środki, powłoka ceramiczna jako materiał uszczelniający, aby zapewnić niezawodne uszczelnienie, dzięki czemu wydajność odgromnika jest stabilna.

Właściwości mechaniczne

Pod uwagę brane są głównie trzy następujące czynniki: siła sejsmiczna, jaką należy wytrzymać;

Maksymalne ciśnienie wiatru na ogranicznik;

Górna część ogranicznika podtrzymuje maksymalne dopuszczalne napięcie drutu.

Nieruchomość do dekontaminacji

Bezprzerwowy ogranicznik przepięć wykonany z tlenku cynku charakteryzuje się wysoką odpornością na zanieczyszczenia.

Określona w normie krajowej właściwa droga upływu wynosi: Klasa II obszaru średnio zanieczyszczonego: właściwa droga upływu 20 mm/kV;

Obszar o dużym zanieczyszczeniu klasy III: właściwa droga upływu 25 mm/kV;

Klasa IV, obszar ekstremalnie zanieczyszczony: właściwa droga upływu 31 mm/kV.

Wysoka niezawodność operacyjna

Niezawodność długotrwałej pracy zależy od jakości produktów i ich rozsądnego doboru. Na jakość produktu wpływają głównie trzy następujące aspekty: racjonalność ogólnej konstrukcji odgromnika; charakterystyki woltamperometryczna i odporność na starzenie zaworu z tlenku cynku; skuteczność uszczelnienia odgromnika.

Tolerancja częstotliwości zasilania

Ze względu na system zasilania, taki jak uziemienie jednofazowe, efekt długiej pojemności linii i odrzucenie obciążenia oraz inne przyczyny, które powodują wzrost napięcia o częstotliwości sieciowej lub wytwarzają przejściowe przepięcia o dużej amplitudzie, odgromnik ma określony czas, aby wytrzymać określony wzrost napięcia o częstotliwości sieciowej.

Funkcjonować

Każdy typ odgromnika ma swoje zalety i cechy charakterystyczne, a każdy z nich musi być stosowany w różnych środowiskach, aby uzyskać dobry efekt izolacji. Przy napięciu znamionowym odgromnik działa jak izolator i nie będzie działał. W przypadku awarii lub wysokiego napięcia odgromnik zadziała i odprowadzi prąd do ziemi, skutecznie chroniąc urządzenia elektroenergetyczne.

Klasyfikacja

Według poziomu napięcia

Odgromniki z tlenku cynku klasyfikuje się według wartości napięcia znamionowego i można je podzielić na trzy kategorie:

Kategoria wysokiego napięcia: odnosi się do serii odgromników z tlenku cynku powyżej 66 kV, które można podzielić na siedem klas: 1000 kV, 750 kV, 500 kV, 330 kV, 220 kV, 110 kV i 66 kV.

Kategoria średniego napięcia: odnosi się do serii produktów z ogranicznikami przepięć z tlenku cynku w zakresie napięcia od 3 kV do 66 kV (z wyłączeniem serii 66 kV), które można ogólnie podzielić na cztery poziomy napięcia: 3 kV, 6 kV, 10 kV i 35 kV.

Kategoria niskiego napięcia: odnosi się do serii ograniczników przepięć z tlenku cynku poniżej 3 kV (z wyłączeniem serii 3 kV), które można ogólnie podzielić na cztery poziomy napięcia: 1 kV, 0,5 kV, 0,38 kV i 0,22 kV.

Zgodnie z nominalnym prądem rozładowania

Ze względu na znamionowy prąd rozładowania odgromniki z tlenku cynku można podzielić na pięć klas: 20, 10, 5, 2,5, 1,5 kA.

Wedługużywać

Ograniczniki z tlenku cynku można podzielić na siedem typów w zależności od zastosowania: typ obwodowy, typ elektrowni, typ dystrybucyjny, typ zabezpieczający baterię kondensatorów kompensacyjnych, typ dla kolei zelektryfikowanych, typ z punktem neutralnym silnika i silnika, typ z punktem neutralnym transformatora.

Zgodnie ze strukturą

Ograniczniki z tlenku cynku można podzielić na dwie kategorie ze względu na ich strukturę.

Odgromniki z tlenku cynku można podzielić na cztery klasy w zależności od odporności na zanieczyszczenia. Klasa I to typ powszechny, klasa I jest stosowana w obszarach o średnim zanieczyszczeniu (właściwa droga upływu 20 mm/KV), klasa I jest stosowana w obszarach o dużym zanieczyszczeniu (właściwa droga upływu 25 mm/KV), a klasa II jest stosowana w obszarach o bardzo dużym zanieczyszczeniu (właściwa droga upływu 31 mm/KV).

Powłoka kompozytowa: odgromnik z tlenku cynku wykonany jest z kompozytowego materiału z gumy silikonowej jako powłoki, a dobór wysokowydajnej blachy oporowej z tlenku cynku, wewnętrzne zastosowanie specjalnej konstrukcji, montaż przy użyciu zaawansowanej technologii, ma podwójne zalety materiału z gumy silikonowej i blachy oporowej z tlenku cynku. Oprócz wszystkich zalet porcelanowego odgromnika z tlenku cynku, seria produktów ma dobre właściwości izolacyjne, wysoką odporność na zanieczyszczenia, dobre właściwości przeciwwybuchowe i niewielkie rozmiary, lekkość, brak konieczności konserwacji, odporność na uszkodzenia, niezawodne uszczelnienie, doskonałą odporność na starzenie i inne zalety.

Zgodnie z wydajnością konstrukcji

Ograniczniki z tlenku cynku można podzielić na trzy typy ze względu na budowę i wydajność: bez luzu (W), z luzem szeregowym (C), z luzem równoległym (B).

1. W przeszłości wybór i wady odgromników, które uwzględniały jedynie przepięcia robocze i poziomy przepięć piorunowych

Norma krajowa stanowi, że napięcie na zaciskach zasilania systemu powinno być nieznacznie wyższe niż K-krotność napięcia nominalnego (lub napięcia znamionowego) Un systemu, tj. K = Um/Un (Um to najwyższe napięcie systemu). Izolacja urządzeń elektrycznych powinna zapewniać długotrwałą pracę pod napięciem Un. Współczynnik K dla systemów o napięciu 220 kV i niższym wynosi 1,15, a dla 330 kV i wyższych – 1,1. Powyższe zasady są również przestrzegane na wstępnym etapie projektowania ogranicznika przepięć.

2. Dobór i konieczność zastosowania odgromnika w celu zapewnienia pracy przy przepięciach uziemienia jednofazowego i bezpieczeństwa systemu elektroenergetycznego

Z punktu widzenia bezpieczeństwa eksploatacji, dobór napięcia znamionowego ogranicznika powinien być zgodny także z następującymi zasadami:

(1) Napięcie znamionowe ogranicznika z tlenku cynku powinno być wyższe niż napięcie przejściowe o częstotliwości sieciowej, które może wystąpić podczas jego instalacji. W systemie uziemienia punktu neutralnego o napięciu 110 kV i wyższym można je dobrać zgodnie z powyższą metodą.

(2) w systemie z uziemieniem pośrednim przewodu neutralnego o napięciu 110 kV i poniżej, przepisy dotyczące energii elektrycznej dopuszczają, aby uziemienie jednofazowe działało przez 2 godziny, a czasami nawet w przypadku wystąpienia przerywanego łuku uziemiającego przepięcie trwające ponad 2 godziny w celu znalezienia usterki, tego rodzaju charakterystyka działania systemu bezpiecznej pracy odgromnika z tlenku cynku pod napięciem znamionowym 10 s stanowi poważne zagrożenie. Zarówno odgromnik z tlenku cynku, jak i odgromnik z SiC różnią się konstrukcją (ten drugi ma szczelinę gaszenia łuku, pierwszy nie ma szczeliny lub ma tylko szczelinę rozdzielającą), co w praktyce powoduje termiczne załamanie się odgromnika z tlenku cynku, a nawet poważne wypadki wybuchowe. W obliczu tej sytuacji wiele biur zasilania i instytutów projektowania elektroenergetycznego proponuje wiele typów wartości napięcia znamionowego (takich jak 14,4 kV, 14,7 kV itd.) zgodnie z lokalnymi warunkami sieci energetycznej. W teście obciążenia roboczego kilku krajowych dokumentów dyskusyjnych dotyczących norm, znamionowa tolerancja napięcia 10 s jest zwiększona do 1,2 ~ 1,3 razy, w celu zwiększenia możliwości adaptacji ogranicznika przepięć z tlenku cynku do systemu uziemienia pośredniego punktu neutralnego.

Ponieważ napięcie znamionowe ogranicznika z tlenku cynku jest zbyt niskie, ogranicznik będzie pracował pod jednofazowym przepięciem uziemiającym, a nawet wieloma przepięciami przejściowymi. Departament Nadzoru Bezpieczeństwa i Koordynacji Produkcji Ministerstwa Energii Elektrycznej zaproponował rewizję ogranicznika już w 17. biuletynie bezpieczeństwa z dnia 30 października 1993 r.

W okresie przejściowym pomiędzy ogłoszeniem a rewizją nowej normy zaproponowano następujące zasady projektowania dotyczące wyboru napięcia znamionowego i napięcia pracy ciągłej odgromnika z tlenkiem cynku w układzie neutralnym nieuziemionym: napięcie znamionowe stanowi 1,2–1,3-krotność napięcia gaszenia łuku elektrycznego odgromnika SiC, a napięcie pracy ciągłej jest najwyższym napięciem liniowym w układzie.

Ponieważ nie ma jednolitego standardu dla powyższych podstawowych danych, mogą pojawić się rozbieżności pomiędzy producentem odgromnika a użytkownikiem na etapie projektowania i produkcji.

3. Wdrożenie wydania nowego standardu z 2000 r., bezpieczny i rozsądny wybór odgromnika w rzeczywistości

W nowej chińskiej normie z 2000 r. (GB11032-2000) uznano zasadę doboru napięcia znamionowego powyżej 1,2–1,3-krotności, ale dobór napięcia pracy ciągłej ma nowe postanowienie: przy wyborze (projektowaniu) napięcia pracy ciągłej ogranicznika należy wziąć pod uwagę okres jego eksploatacji wynoszący 1,5Un/U1mA jako wartość odniesienia. Przy projektowaniu i produkcji krajowego ogranicznika ogólna wartość wynosi 80%, więc napięcie pracy ciągłej wybiera się jako 0,8-krotność napięcia znamionowego. Potwierdza to mały zakres prądu na krzywej woltamperometrii.

Dlatego w praktyce poziom przepięcia 1h jednofazowej operacji uziemienia powinien być brany pod uwagę podczas przeprowadzania obliczeń symulacyjnych zgodnie z określonymi warunkami lub wybierania ogranicznika zgodnie z doświadczeniem i praktyką. Jednak w umowach technicznych użytkowników, a nawet na rysunkach instytutów projektowania mocy występuje wiele wartości napięcia znamionowego nieznacznie różniących się od powyższych wartości, które moim zdaniem są zbędne (takie jak 16,5 kV i 16,7 kV przy 10 kV itd.). Powodem jest to, że w rzeczywistym procesie projektowania odgromnika, wartość napięcia znamionowego na krzywej woltoamperowej znajduje się w obszarze małego prądu, który jest mniejszy niż wartość U1mAAC, pogoń za subtelną różnicą nie może być zrealizowana w rzeczywistym projekcie odgromnika; Ponadto, z poniższej dyskusji, zgodnie z wymogami nowej normy krajowej, aby wybrać bezpieczne zastosowanie w ramach dozwolonego przepięcia (dotyczy to systemu nieuziemionego).

4. Dobór naukowy nieuziemionego odgromnika z tlenku cynku według nowej normy z roku 2000

(1) Napięcie znamionowe należy dobrać i zaprojektować zgodnie z maksymalną skuteczną wartością dopuszczalnego napięcia częstotliwości sieciowej przyłożonego do zacisków ogranicznika, tak aby mógł on prawidłowo pracować pod przejściowym przepięciem określonym w określonym teście obciążenia roboczego. Ciągłe napięcie robocze należy dobrać w taki sposób, aby umożliwić stałą wartość skuteczną (RMS) między zaciskami ogranicznika. Jednocześnie napięcie rozładowania częstotliwości sieciowej powinno być wystarczająco wysokie, aby zapobiec działaniu izolacji chronionego sprzętu pod przepięciem roboczym bez zabezpieczenia i przedłużyć żywotność, a także należy wziąć pod uwagę rzeczywisty poziom szybkości ładowania i napięcie resztkowe ogranicznika z tlenku cynku wyprodukowanego w Chinach.

(2) W przypadku, gdy napięcie częstotliwości sieciowej wzrasta znacznie bardziej lub napięcie próby izolacji urządzenia jest wyższe, należy wybrać wyższe napięcie znamionowe odgromnika z tlenku cynku. Wybór napięcia odniesienia częstotliwości sieciowej powinien być równy lub większy od napięcia znamionowego. Te dwa punkty w nowych wymaganiach normy krajowej są lepiej spełnione, można również znaleźć następujące obliczenie, aby spełnić wymagania dotyczące przepięć. Wymagania normy krajowej, aby zapewnić, że jednofazowa operacja uziemienia trwa 2 godziny bez działania. W najpoważniejszym przypadku, gdy jednofazowe uziemienie i odrzucenie obciążenia występują w tym samym czasie, maksymalne możliwe przepięcie obliczone teoretycznie wynosi 1,99 razy, a dopuszczalne ciągłe napięcie robocze UC (wartość skuteczna) odgromnika z tlenku cynku jest dobierane w następujący sposób:

Napięcie znamionowe (Ur≈1,25 UC) wybrano zgodnie z krajową normą ładowania wynoszącą 0,8, która spełnia wszystkie wymagania. Jeżeli zastosowano uziemienie łuku elektrycznego i przepięcie rezonansowe o dużym prawdopodobieństwie ucieczki, napięcie znamionowe powinno spełniać: naciśnij ponownie?=0,8 Wybrać napięcie pracy ciągłej, które również spełnia wymagania.

Podsumowując, główną trudnością przy doborze ogranicznika jest określenie zakresu przepięć doraźnych. Konieczne jest zapewnienie bezpiecznej i precyzyjnej pracy przy wysokich przepięciach roboczych i atmosferycznych, a także upewnienie się, że płytka zaworu nie zadziała pod wpływem przepięć doraźnych.

Obecnie dobór typu i konstrukcja ogranicznika muszą gwarantować, że najwyższy ogranicznik przepięć w systemie, wykonany z tlenku cynku, nie zadziała przy 2-godzinnym uziemieniu jednofazowym, w przeciwnym razie ogranicznik z tlenku cynku ulegnie zapadnięciu termicznemu lub nawet wybuchowi.

W związku z tym należy dokonać wyboru układu nieuziemionego zgodnie z nowymi wymaganiami.

Ale w przypadku cewki gaszącej łuk elektryczny z uziemionym kondensatorem, przepięcie uziemienia będzie znacznie niższe, wtedy można wybrać niższe napięcie zgodnie z praktycznym obliczeniem symulacji napięcia znamionowego i ciągłego napięcia roboczego, aby odgromnik z tlenku cynku działał przy niższym napięciu roboczym, urządzeniu zabezpieczającym kondensator, ale jeśli nie jest to wygodne, można również wybrać zgodnie z brakiem systemu uziemienia.

Ponieważ uznano, że izolacja biegunów kondensatora względem uziemienia spełnia wymagania 2h dla uziemienia jednofazowego.

Pracując przy napięciu niższym od znamionowego, ogranicznik nie działa i nie powoduje uszkodzeń kondensatora na skutek przepięcia.

Ogólnie rzecz biorąc, dzieje się tak, ponieważ płytki zaworowe z tlenku cynku bez luzu bezpośrednio w szeregu, w rezystorach odgromowych z tlenku cynku nie mogą wytrzymać nawet więcej niż 1,99-krotności przepięcia spowodowanego łukiem elektrycznym SiC. Wybór napięcia odniesienia odgromnika z tlenku cynku nie może spełnić wymagań, musi wzrosnąć, aby zapewnić bezpieczeństwo odgromnika, takiego jak brak rzeczywistych danych symulacyjnych,

Zalecana wartość zgodna z duchem normy krajowej jest bardziej odpowiednia, ponieważ spełnia wymagania graniczne.