Çinko Oksit Tutucu

Çinko Oksit Tutucubiryıldırım önleyiciİyi koruma performansı ile.

OÇinko Oksit tutucuDünyanın en gelişmiş aşırı gerilim koruyucusudur. Bu, çinko oksitin entegrasyonundan kaynaklanmaktadır.tutuklayıcıÇekirdek direnç diskinin bu şekilde tasarlanması, direnç diskinin volt-amper özelliklerinde iyileşme ve aşırı gerilim durumlarında akım taşıma kapasitesinde artış sağlar; bu da geleneksel silisyum karbür ile karşılaştırıldığında önemli bir gelişmedir.tutuklayıcılarNormal çalışma voltajında, parafudrdan geçen akım yalnızca bir mikroamperdir.tutuklayıcıOrtalama gerilim durumunda, mükemmel doğrusal olmayan özellikler, parafudurdan geçen akımı birkaç bin kat artıracaktır.tutuklayıcıİletken haldedir ve aşırı gerilim enerjisini toprağa bırakarak güç iletim ekipmanını aşırı gerilimin etkilerinden koruyacaktır.

Çinko oksit parafudur1970'lerde geliştirilen yeni bir parafudr türü olan çinko oksit parafudr, esas olarak çinko oksit varistörden oluşmaktadır. Her varistörün, üretildiği andan itibaren belirli bir anahtarlama gerilimi (varistör gerilimi olarak adlandırılır) vardır. Normal çalışma gerilimi altında (yani varistör geriliminden düşük), varistör değeri çok büyüktür ve bu da yalıtım durumuna eşdeğerdir. Ancak darbe gerilimi altında (varistör geriliminden yüksek), varistör düşük bir değerde bozulur ve bu da kısa devre durumuna eşdeğerdir. Bununla birlikte, varistör darbe aldıktan sonra yalıtım durumuna geri dönebilir; varistörün üzerindeki gerilim çekildiğinde, yüksek direnç durumuna geri döner. Bu nedenle, çinko oksit parafudr elektrik hattına takılırsa, yıldırım düşmesi durumunda, yıldırım dalgasının yüksek gerilimi varistörün bozulmasına neden olur ve yıldırım akımı varistörden geçerek toprağa akar. Elektrik hattındaki gerilim güvenli bir aralıkta kontrol edilerek elektrikli ekipmanların güvenliği korunabilir.

Çinko oksit parafudrunun yedi özelliği:

Akış kapasitesi

Bu durum, özellikle yıldırım tutucunun her türlü yıldırım aşırı gerilimini, güç frekansı geçici aşırı gerilimini ve çalışma aşırı gerilimini absorbe edebilme özelliğinde kendini gösterir.

Koruyucu özellikler

Çinko oksit parafudr, elektrik şebekesindeki her türlü elektrikli ekipmanı aşırı gerilim hasarından korumak için kullanılır ve iyi bir koruma performansına sahiptir. Çinko oksit valf plakasının mükemmel doğrusal olmayan voltametrik özellikleri nedeniyle, normal çalışma gerilimi altında sadece birkaç yüz mikroamper akım geçer, bu da boşluksuz bir yapı tasarlamayı kolaylaştırır, böylece iyi koruma performansı, hafiflik ve küçük boyut özelliklerine sahiptir. Aşırı gerilim oluştuğunda, valf plakasından geçen akım hızla artar ve aşırı gerilimin genliğini sınırlar ve aşırı gerilim enerjisini serbest bırakır. Bundan sonra, çinko oksit valf plakası yüksek direnç durumuna geri döner ve elektrik şebekesinin normal çalışmasını sağlar.

Sızdırmazlık performansı

Yüksek kaliteli kompozit kaplamanın iyi yaşlanma performansı, iyi hava sızdırmazlığı, sızdırmazlık halkası sıkıştırmasının kontrolü ve kaplamalı sızdırmazlık malzemesi gibi önlemlerin kullanılmasıyla, seramik kaplama sızdırmazlık malzemesi olarak kullanılarak güvenilir sızdırmazlık sağlanır ve böylece yıldırım tutucunun performansı istikrarlı olur.

Mekanik özellikleri

Esas olarak aşağıdaki üç faktör dikkate alınır: taşınabilecek sismik kuvvet;

Parafudura etki eden maksimum rüzgar basıncı;

Parafudrunun üst kısmı, telin izin verilen maksimum gerilimine dayanır.

Dekontaminasyon özelliği

Boşluksuz çinko oksit parafudr, yüksek kirlilik direncine sahiptir.

Ulusal standartta belirtilen özgül kaçak mesafesi şöyledir: Sınıf II orta derecede kirlenmiş alan: özgül kaçak mesafesi 20 mm/kV;

Sınıf III ağır kirlilik alanı: özgül kaçak mesafesi 25 mm/kV;

Sınıf IV aşırı derecede kirli alan: özgül kaçak mesafesi 31 mm/kV.

Yüksek operasyonel güvenilirlik

Uzun süreli çalışma güvenilirliği, ürünlerin kalitesine ve ürünlerin makul seçimine bağlıdır. Ürün kalitesini etkileyen başlıca üç unsur şunlardır: yıldırım tutucunun genel yapısının rasyonelliği; çinko oksit valfin voltametrik özellikleri ve yaşlanma direnci; yıldırım tutucunun sızdırmazlık performansı.

Güç frekansı toleransı

Tek fazlı topraklama, uzun hat kapasitans etkisi, yük reddi ve diğer nedenlerden dolayı güç sisteminde güç frekansı voltajında ​​artış veya yüksek genlikli geçici aşırı gerilim oluşabilir; bu nedenle yıldırım tutucunun belirli bir güç frekansı voltaj artışına dayanma süresi vardır.

İşlev

Her bir parafudr tipinin kendine özgü avantajları ve özellikleri vardır ve iyi bir yalıtım etkisi elde etmek için farklı ortamlarda kullanılmaları gerekir. Nominal gerilim altında, parafudr bir yalıtkanla eşdeğerdir ve herhangi bir işlevi olmaz. Kriz veya yüksek gerilim durumunda, parafudr devreye girer ve akımı toprağa yönlendirerek güç ekipmanını etkili bir şekilde korur.

Sınıflandırma

Gerilim seviyesine göre

Çinko oksit parafudurlar, nominal gerilim değerine göre sınıflandırılır ve üç kategoriye ayrılabilir:

Yüksek gerilim kategorisi: 66 kV'nin üzerindeki çinko oksit parafudurlar serisini ifade eder ve kabaca yedi sınıfa ayrılabilir: 1000 kV, 750 kV, 500 kV, 330 kV, 220 kV, 110 kV ve 66 kV.

Orta gerilim kategorisi: 3kV ile 66kV aralığındaki (66kV serisi ürünler hariç) çinko oksit parafudr serisi ürünleri ifade eder ve kabaca dört gerilim seviyesine ayrılabilir: 3kV, 6kV, 10kV ve 35kV.

Düşük voltaj kategorisi: 3 kV'nin altındaki (3 kV serisi ürünler hariç) çinko oksit parafudr serisi ürünleri ifade eder ve kabaca dört voltaj seviyesine ayrılabilir: 1 kV, 0,5 kV, 0,38 kV ve 0,22 kV.

nominal deşarj akımına göre

Nominal deşarj akımına göre çinko oksit parafudurlar beş sınıfa ayrılabilir: 20, 10, 5, 2,5, 1,5 kA.

Buna görekullanmak

Çinko oksit parafudurlar, kullanım amaçlarına göre yedi tipe ayrılabilir: sistem devresi tipi, sistem güç istasyonu tipi, sistem dağıtım tipi, şönt kompanzasyon kapasitör bankası koruma tipi, elektrikli demiryolu tipi, motor ve motor nötr noktası tipi, transformatör nötr noktası tipi.

Yapıya göre

Çinko oksit parafudurlar yapılarına göre iki kategoriye ayrılabilir.

Çinko oksit parafudrlar, kirliliğe karşı direnç performanslarına göre dört sınıfa ayrılabilir. Sınıf ⅰ yaygın tiptir, Sınıf ⅱ orta kirlilik alanlarında (özgül kaçak mesafesi 20 mm/KV), Sınıf ⅲ ağır kirlilik alanlarında (özgül kaçak mesafesi 25 mm/KV) ve Sınıf ⅳ ise aşırı ağır kirlilik alanlarında (özgül kaçak mesafesi 31 mm/KV) kullanılır.

Kompozit kaplama: Kompozit kaplamalı çinko oksit parafudr, kaplama olarak kompozit silikon kauçuk malzemeden ve yüksek performanslı çinko oksit direnç levhasının seçiminden oluşur; iç kısımda özel bir yapı kullanılır ve gelişmiş teknoloji ile birleştirilir. Bu sayede silikon kauçuk malzeme ve çinko oksit direnç levhasının çift avantajına sahiptir. Porselen çinko oksit parafudrunun tüm avantajlarına ek olarak, bu ürün serisi iyi yalıtım performansı, yüksek kirlilik direnci, iyi patlamaya dayanıklılık performansı, küçük boyut, hafiflik, bakım gerektirmeme, kolay hasar görmeme, güvenilir sızdırmazlık, mükemmel yaşlanma direnci ve diğer avantajlara sahiptir.

Yapısal performansa göre

Çinko oksit parafudrlar yapı ve performanslarına göre üç tipe ayrılabilir: boşluksuz (W), seri boşluklu (C), paralel boşluklu (B).

1. Geçmişte, yıldırım tutucuların seçimi ve dezavantajları yalnızca çalışma aşırı gerilimi ve yıldırım aşırı gerilimi seviyeleri dikkate alınarak yapılıyordu.

Ulusal standart, sistemin güç kaynağı terminalinin voltajının, sistemin nominal voltajının (veya anma voltajının) Un değerinin K katından biraz daha yüksek olması gerektiğini, yani K=Um/Un (Um sistemin en yüksek voltajıdır) olması gerektiğini şart koşmaktadır. Elektrikli ekipmanın izolasyonu, Un altında uzun süre çalışabilmelidir. 220 kV ve altındaki sistemler için K değeri 1,15, 330 kV ve üzerindeki sistemler için ise K=1,1'dir. Yukarıda belirtilen prensipler, parafudr tasarımının ilk aşamasında da gözlemlenmektedir.

2. Tek fazlı topraklama aşırı gerilimi altında çalışmayı ve güç sisteminin güvenliğini sağlamak için yıldırım tutucunun seçimi ve gerekliliği

Güvenli çalışma açısından, parafudrunun nominal geriliminin seçimi aşağıdaki prensiplere de uygun olmalıdır:

(1) Çinko oksit parafudrunun nominal gerilimi, kurulumunda oluşabilecek güç frekansı geçici geriliminden daha yüksek olmalıdır. 110kV ve üzeri nötr topraklama sistemlerinde, yukarıdaki yönteme göre seçim yapılabilir.

(2) 110 kV ve altındaki nötr dolaylı topraklama sisteminde, elektrik enerjisi departmanının kuralları gereği tek fazlı topraklama koşulu altında 2 saat çalışmasına izin verilir ve bazen aralıklı ark topraklama aşırı geriliminin oluşması durumunda arızanın bulunması için 2 saatten fazla çalıştırılması gerekir. Bu tür sistem çalışma özellikleri, çinko oksit yıldırım tutucunun nominal gerilim altında 10 saniye boyunca güvenli çalışmasını ciddi bir tehdit haline getirir. Ayrıca çinko oksit ve SiC yıldırım tutucunun yapısı ve tasarımı farklıdır (ikincisi boşluklu ark söndürme özelliğine sahiptir, birincisinde boşluk yoktur veya sadece ayırma boşluğu vardır), bu nedenle pratikte çinko oksit yıldırım tutucunun termal çökmesi ve hatta ciddi patlama kazaları meydana gelebilir. Bu durumla karşı karşıya kalan birçok elektrik tedarik bürosu ve elektrik enerjisi tasarım enstitüsü, yerel elektrik şebekesi koşullarına göre birçok farklı nominal gerilim değeri (örneğin 14,4 kV, 14,7 kV, vb.) önermiştir. Birkaç ulusal standart tartışma makalesinin eylem yükü testinde, 10 saniyelik nominal gerilim toleransı 1,2 ~ 1,3 kat artırılmıştır, böylece Çinko oksit parafudrunun nötr nokta doğrudan olmayan topraklama sistemine uyarlanabilirliği iyileştirilmiştir.

Çinko oksit parafudrunun nominal gerilimi çok düşük olduğundan, parafudr tek fazlı topraklama aşırı gerilimi veya hatta birçok geçici aşırı gerilim altında çalışacaktır. Elektrik Bakanlığı Güvenlik Denetimi ve Üretim Koordinasyon Dairesi, 30 Ekim 1993 tarihli 17. güvenlik bülteninde parafudrunun revizyonunu önermiştir.

Yeni standardın duyurulması ve revizyonu arasındaki geçiş döneminde, nötr topraklanmamış sistemde çinko oksit parafudrunun nominal gerilimi ve sürekli çalışma geriliminin seçimi için aşağıdaki tasarım kuralları önerilmektedir: nominal gerilim, referans SiC parafudr ark söndürme gerilimi tasarımının 1,2-1,3 katıdır ve sürekli çalışma gerilimi, sistem çalışmasının en yüksek hat gerilimidir.

Yukarıdaki temel veriler için birleşik bir standart bulunmadığından, yıldırım koruyucu üreticisi ile kullanıcı arasında tasarım ve üretimde farklılıklar olacaktır.

3. Yeni standardın 2000 baskısını uygulamak, yıldırım tutucu seçiminin güvenli ve makul bir şekilde yapılmasını sağlamak.

Çin'in 2000 yılında yürürlüğe giren yeni standardında (GB11032-2000), nominal gerilimin 1,2-1,3 katı üzerinde seçilmesi ilkesi kabul edilmiş, ancak sürekli çalışma geriliminin seçimine yeni bir hüküm getirilmiştir: Parafudrların 1,5 Un//U1mA hizmet ömrünün referans değeri olarak kullanılmasıyla parafudrların sürekli çalışma gerilimi seçilir (tasarlanır). Yerli parafudrların tasarım ve üretim seviyesi genel olarak %80 olduğundan, sürekli çalışma gerilimi nominal gerilimin 0,8 katı olarak seçilir. Bu, voltametrik eğrinin küçük akım bölgesinden elde edilen verilerle desteklenmektedir.

Bu nedenle, pratikte, belirli koşullara göre simülasyon hesaplaması yapılırken veya deneyim ve uygulamaya göre parafudur seçilirken, 1 saatlik tek fazlı topraklama işlemi için aşırı gerilim seviyesi dikkate alınmalıdır. Bununla birlikte, kullanıcıların teknik anlaşmalarında ve hatta güç tasarım enstitülerinin çizimlerinde yukarıdaki değerlerden biraz farklı birçok nominal gerilim değeri bulunmaktadır ki bence bunlar gereksizdir (örneğin 10kV'de 16,5kV ve 16,7kV, vb.). Bunun nedeni, parafudurun gerçek tasarım sürecinde, volt-amper eğrisindeki nominal gerilim değerinin küçük akım alanında olması ve U1mAAC değerinden daha düşük olmasıdır; bu nedenle, parafudurun gerçek tasarımında ince farkların peşinde koşulamaz. Ayrıca, aşağıdaki tartışmadan, yeni ulusal standardın gerekliliklerine uygun olarak, izin verilen aşırı gerilim altında güvenli kullanım seçimi yapılmalıdır (bu, topraklanmamış sistem için geçerlidir).

4. 2000 yılı yeni standardına göre topraklanmamış çinko oksit parafudrunun bilimsel seçimi

(1) Nominal gerilim, parafudr terminallerine uygulanan izin verilen güç frekansı geriliminin maksimum etkin değerine göre seçilmeli ve tasarlanmalıdır, böylece belirtilen çalışma yükü testinde belirlenen geçici aşırı gerilim altında doğru şekilde çalışabilir. Sürekli çalışma gerilimi, parafudr terminalleri arasında sabit RMS'ye izin verecek şekilde seçilmelidir. Bu sırada, korunan ekipmanın yalıtımının çalışma aşırı gerilimi altında korumasız çalışmasını önlemek ve hizmet ömrünü uzatmak için güç frekansı deşarj gerilimi yeterince yüksek olmalıdır ve Çin'de üretilen çinko oksit parafudrunun gerçek şarj oranı ve artık gerilim seviyesi dikkate alınmalıdır.

(2) Güç frekansı geriliminin daha ciddi şekilde yükseldiği veya ekipmanın izolasyon test geriliminin daha yüksek olduğu durumlarda, çinko oksit parafudrunun daha yüksek nominal gerilimi seçilmelidir. Güç frekansı referans geriliminin seçimi, nominal gerilime eşit veya ondan büyük olmalıdır. Yeni ULUSAL standart gerekliliklerindeki bu iki nokta daha iyi karşılanmaktadır; aşağıdaki hesaplama da aşırı gerilim gerekliliklerini karşılayabilir. Ulusal standart gereklilikleri, tek fazlı topraklama işleminin 2 saat boyunca sorunsuz çalışmasını sağlamalıdır. En ciddi durumda, tek fazlı topraklama ve yük reddi aynı anda meydana geldiğinde, teoriyle hesaplanan maksimum olası aşırı gerilim 1,99 katıdır ve çinko oksit parafudrunun izin verilen sürekli çalışma gerilimi UC (etkin değer) aşağıdaki gibi seçilir:

Ulusal standart şarj oranı olan 0,8'e göre nominal gerilim (Ur≈1,25 μC) seçildi ve bu da tüm gereksinimleri karşıladı. Ark topraklaması ve yüksek kaçış olasılığına sahip rezonans aşırı gerilimi kullanılıyorsa, nominal gerilim şu şartları karşılamalıdır: tekrar basın?=0,8. Sürekli çalışma gerilimini seçin, bu da gereksinimleri karşılar.

Özetle, parafudr seçimindeki en büyük zorluk, geçici aşırı gerilim aralığının belirlenmesidir. Yüksek çalışma aşırı gerilimi ve atmosferik aşırı gerilim altında güvenli ve doğru çalışmayı sağlamak ve valf plakasının geçici aşırı gerilim altında çalışmamasını garanti etmek gereklidir.

Şu anda, parafudr tipi seçimi ve tasarımı, sistemin en yüksek aşırı gerilim çinko oksit parafudrunun 2 saatlik tek fazlı topraklama durumunda devreye girmemesini sağlamalıdır; aksi takdirde çinko oksit parafudrunda termal çökme veya hatta patlama kazası meydana gelebilir.

Bu nedenle, yeni gereksinimlere göre topraklama gerektirmeyen sistemin seçilmesi uygun olacaktır.

Ancak ark bastırma bobinli topraklı kondansatör cihazında, topraklama aşırı gerilimi çok daha düşük olacaktır; bu nedenle, nominal gerilim ve sürekli çalışma geriliminin pratik simülasyon hesaplamasına göre düşük bir değer seçilebilir ve çinko oksit yıldırım tutucu, daha düşük çalışma aşırı gerilimi altında çalışacak şekilde kondansatör koruma cihazı olarak kullanılabilir. Ancak bu uygun değilse, topraklama sistemi olmayan bir model de seçilebilir.

Kondansatörün kutup-toprak izolasyonunun tek fazlı topraklama 2h gereksinimlerini karşıladığı düşünülmüştür.

Nominal gerilimden daha düşük bir gerilimde çalıştırıldığında, parafudur devreye girmez ve kondansatör cihazında aşırı gerilim hasarına neden olmaz.

Özetle, bunun nedeni çinko oksit seri valf plakalarının aralıksız olarak doğrudan seri bağlanmasıdır; çinko oksit yıldırım tutucu dirençleri, SiC ark gerilimi referans seçimi nedeniyle 1,99 katından fazla aşırı gerilime bile dayanamaz. Çinko oksit yıldırım tutucunun nominal gerilimi gereksinimleri karşılayamaz ve bu da tutucunun güvenliğini sağlamak için gerilimin artmasına neden olur; örneğin, gerçek simülasyon verileri mevcut değildir.

Ulusal standardın ruhuna uygun olarak belirlenen önerilen değer, sınır gereksinimlerini karşıladığı için daha uygundur.