Structure des parafoudres et technologie de tests électriques

Maîtrisez la structure interne des parafoudres en oxyde de zinc (MOA) et les tests électriques critiques, y compris la tension de référence continue et le courant de fuite pour les systèmes électriques.

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Champ: Fabrication

10Year<

China

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1.Rôle crucial des parafoudres dans la protection contre les surtensions dans les systèmes électriques

Le parafoudre sert de première ligne de défense contre les surtensions dans les systèmes électriques. Son état de fonctionnement détermine directement la sécurité de l'isolation des équipements majeurs tels que les transformateurs, les moteurs et les appareils de commutation. Les parafoudres à oxyde de zinc (MOA), avec leurs excellentes caractéristiques non linéaires de tension-courant, sont devenus les dispositifs de protection les plus largement utilisés dans les réseaux modernes. Comprendre en profondeur leur configuration interne et effectuer des tests préventifs scientifiques est essentiel pour identifier les défauts cachés tels que le vieillissement des valves ou la défaillance des joints, garantissant ainsi la stabilité à long terme du réseau.

2.Configuration interne et modèles de caractéristiques électriques des MOA

2.1 Définitions clés

Parafoudre à oxyde de zinc (MOA) : Un dispositif de protection qui utilise la résistance non linéaire des valves d'oxyde de zinc pour limiter les surtensions. Il maintient un état d'impédance élevée sous la tension de service normale et passe rapidement à un état d'impédance faible pendant les surtensions pour contenir la tension résiduelle dans des limites sûres.

2.2 Caractéristique V-I de la valve d'oxyde de zinc :

I=k⋅U^α

Description :
Cette relation décrit le comportement non linéaire du courant et de la tension des valves d'oxyde de zinc. $I$ est le courant qui traverse la valve, $U$ est la tension appliquée, et $k$ est une constante de matériau. $α$ (le coefficient de non-linéarité) est la métrique de performance centrale ; une valeur plus élevée indique une capacité de clamping de tension plus forte pendant les surtensions et une perte de puissance plus faible sous la tension de service continue.

2.3 Composante de courant résistif :

I_r=I⋅cosϕ

Description :
Le courant total $I$ dans un parafoudre comprend une composante capacitive et une composante résistive $I_{r}$ . En mesurant l'angle de phase $ϕ$ , on peut isoler le courant résistif représentant la consommation d'énergie et l'état de vieillissement de la valve. Une augmentation significative de $I_{r}$ est un signe direct d'intrusion d'humidité ou de dégradation de la valve.

2.4 Classification structurelle

Logement d'isolation : Classé en logements en porcelaine et composites (caoutchouc de silicone). Les logements composites offrent une excellente performance anti-explosion et une résistance supérieure à la pollution.
Cœur interne : Composé de piles de valves d'oxyde de zinc, de supports d'isolation et de ressorts de pression pour assurer un contact électrique serré.
Système d'étanchéité : Utilise généralement un joint double couche rempli d'azote de haute pureté pour prévenir l'oxydation et la contamination par l'humidité.

3.Élaboration détaillée sur les essais préventifs électriques conventionnels

3.1 Mesure de la résistance d'isolation

Mesurée à l'aide d'un métrique de résistance d'isolation de 2500 V ou 5000 V. Pour les parafoudres de 35 kV et moins, la résistance d'isolation ne devrait généralement pas être inférieure à 1000 M $Ω$ . Pour 110 kV et plus, elle ne devrait pas être inférieure à 2500 M $Ω$ .

3.2 Tension de référence continue $U_{1 mA}$ :

U_1 mA=f(I=1 mA)

Description :
Cette valeur est le test préventif le plus critique. Elle mesure la tension continue nécessaire pour faire circuler un courant de 1 mA à travers le parafoudre. La valeur mesurée doit être comparée au rapport de test d'usine ; une déviation dépassant $\pm 5%$ indique une potentielle dégradation des valves ou une distribution inégale du potentiel.

3.3 Courant de fuite à 75% $U_{1 mA}$ :

I_0.75≤50 μA

Description :
Mesure du courant de fuite à 0,75 fois la tension de référence continue. Généralement, le courant ne devrait pas dépasser 50 $μ$ A. Une valeur significativement plus élevée indique une infiltration d'humidité due à une défaillance du joint ou une contamination de surface sévère.

3.4 Tableau de données techniques et de comparaison diagnostique

Élément de test	Critère de réussite (MOA 110 kV)	Manifestation typique de la défaillance	Recommandation de diagnostic
Résistance d'isolation	$\geq 2500$ M $Ω$	Diminue exponentiellement à 500 M $Ω$	Humidité interne ou flashover externe
$U_{1 mA}$ Tension	$\geq 145$ kV (Valeur de référence)	La diminution dépasse $5%$	Vieillissement de la valve ou dégradation du matériau
75% $U_{1 mA}$ Courant	$\leq 50$ $μ$ A	Augmente au-delà de 200 $μ$ A	Défaillance du joint, intrusion d'humidité

4. Guide opérationnel pour les essais préventifs sur le terrain et l'application

4.1 Étapes d'exécution des essais sur le terrain

Préparation : Nettoyer soigneusement la surface du parafoudre pour éliminer l'impact du courant de fuite de surface sur les résultats de mesure.
Câblage : Les câbles haute tension doivent être aussi courts que possible avec une distance suffisante, et le terminal inférieur doit être correctement mis à la terre.
Essai : Augmenter progressivement la tension jusqu'à ce que le courant atteigne 1 mA et enregistrer la tension ; puis réduire à 75 % pour enregistrer le courant de fuite.
Décharge : Après l'essai, le parafoudre doit être entièrement déchargé à l'aide d'une tige de décharge dédiée.

4.2 Précautions critiques

Utilisation de l'anneau de garde : Lors de la mesure de $U_{1 mA}$ dans des environnements à forte humidité, un anneau de garde doit être appliqué sur la surface en porcelaine et mis à la terre pour éliminer l'influence du courant de surface sur les données de la valve.
Correction de température : Bien que $U_{1 mA}$ soit peu affecté par la température, le courant résistif est très sensible. Les données enregistrées à des températures ambiantes supérieures à 30 degrés Celsius doivent être converties pour une comparaison appropriée.

4.3 Scénarios d'application et résultats attendus

Portée : Applicable aux inspections annuelles de printemps, aux essais de réception après la révision de l'équipement, et aux patrouilles spéciales avant et après la saison des orages.
Résultats attendus : En suivant strictement ces normes d'essai, le taux de défaillance des parafoudres peut être réduit de plus de 80 %. Cette approche permet d'intercepter précisément plus de 95 % des équipements "défectueux" au stade précoce de l'ingression d'humidité ou du vieillissement, améliorant considérablement la durée de vie et la sécurité des actifs de réseau de 110 kV et au-dessus.

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Thèmes:

Parafoudre

Structure de MOA

Protection contre les surtensions

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