Asa kini ang mga Surge Arresters Key Functions & Benefits
Pungsoy sa mga Surge Arresters
Kon ang overvoltage nga gipasabot sa lightning moadto sa substation o uban pang mga balay pamaagi sa overhead power lines, mahimong makapahibalo o mohatag og dako nga pinsala sa insulation sa mga electrical equipment. Kini nga rason, kon ang protective device—ang gikatakdang surge arrester—isulod sa parallel sa power inlet sa equipment (tanan nga ipailustrar sa Figure 1), kini immediatamente mogamit kon ang overvoltage mobati sa preset operating level.
Ang arrester magdischarge sa excess energy, limitando ang voltage surge ug protektahan ang insulation sa equipment. Kon ang voltage mobalik na normal, ang surge arrester adunay kaigsuonan nga mobalik sa iyang original nga estado, siguradohon ang system nga makapadayon sa normal nga pagsumpli sa kuryente.
Ang protective function sa surge arrester basehan sa tulo ka prerequisites:
Proper coordination sa pagitan sa volt-second characteristic sa arrester ug sa protected insulation.
Ang residual voltage sa arrester kinahanglan mas baba sa impulse withstand strength sa protected insulation.
Ang protected insulation kinahanglan nahimutang sa protective distance sa arrester.
Mga requirements para sa surge arresters:
Dili kini nagdischarge sa normal nga operating conditions, pero kinahanglan ngadto sa overvoltage events.
Kinahanglan adunay self-recovery capability human sa pag-discharge (isip mobalik sa iyang high-impedance state ug extinguish follow current).
Key parameters sa surge arresters:
Continuous operating voltage: Ang allowable long-term operating voltage. Kinahanglan sama o mas taas sa maximum phase-to-ground voltage sa system.
Rated voltage (kV): Ang maximum allowable short-time power frequency voltage (giisip usab ingon arc extinguishing voltage). Ang arrester makapag-operate ug extinguish sa arc sa kini nga voltage, pero dili makapag-operate sa long-term operation sa kini nga level. Kini usa ka fundamental parameter para sa design, characteristics, ug structure sa arrester.
Power frequency withstand volt-second characteristic: Nagpakita sa ability sa metal-oxide (e.g., ZnO) arrester nga makapahimulos sa overvoltages sa specified conditions.
Nominal discharge current (kA): Ang peak value sa discharge current nga gamiton sa classification sa arrester ratings. Para sa systems 220 kV ug mas babaw, dili kini dapat mosobra sa 5 kA.
Residual voltage: Ang voltage nga mobati sa terminals sa arrester kon mobati sa surge current. Kini mahimong mainterpretahan isip ang maximum voltage nga makapahimulos sa arrester sa panahon sa discharge event.
Types ug Structure sa Surge Arresters
Common types sa surge arresters kasagaran valve-type, tube-type, protective gaps, ug metal-oxide arresters.
(1) Valve-Type Surge Arresters
Ang valve-type arresters kasagaran duha ka categories: conventional valve-type ug magnetic-blow valve-type. Ang conventional type adunay FS ug FZ series; ang magnetic-blow type adunay FCD ug FCZ series.
Ang symbols sa model designation nagpasabot og:
F – Valve-type arrester;
S – Para sa distribution systems;
Z – Para sa substations;
Y – Para sa transmission lines;
D – Para sa rotating machines;
C – Kasinugdanan sa magnetic-blow discharge gap.
Ang valve-type arrester gisulob sa flat spark gaps in series sa silicon carbide (SiC) resistor discs (valve blocks), sealed inside a porcelain housing, ug external terminal bolts para sa installation. Ang silicon carbide resistor nagpakita og nonlinear characteristics: adunay taas nga resistance sa normal voltage, nga mobaba sa dako sa overvoltage.
Sa normal power frequency voltage, ang spark gaps walay conductivity. Kon ang lightning overvoltage mobati, ang spark gaps mobreakdown. Ang resistance sa SiC blocks mobaba sa dako, naghatag og safe nga flow sa high lightning current sa ground. Pagkatapos sa surge, ang SiC blocks mobalik sa taas nga resistance sa power frequency follow current, samantalang ang spark gaps moginterrupt sa kini nga current, mobalik sa normal nga system operation. Kini nga on-off behavior gitukod isip "valve"—open para sa lightning current ug closed para sa power frequency current—usa ra ang pinangalan "valve-type" arrester.
(2) Protective Gaps ug Expulsion (Tube) Arresters
Ang protective gaps ang simplest form sa lightning protection. Kasagaran gihimo sa galvanized round steel, kasagaran nagsulob sa main gap ug auxiliary gap. Ang main gap may shape sa angular configuration ug mounted horizontal para mapadali ang arc extinction. Ang auxiliary gap gisulob sa series sa ilaha sa main gap para maprotektahan ang false triggering gikan sa foreign objects nga shorting sa gap. Tungod sa ilang weak arc-quenching capability, ang protective gaps kasagaran gigamit sa parehas sa automatic reclosing devices para mapadami ang reliability sa power supply.
Ang expulsion (tube-type) arrester gisulob sa spark gap sa gas-generating tube, formed by rod and ring electrodes. Nagsulob sa internal ug external gaps. Ang arrester tube gihimo sa materials sama sa fiber-reinforced phenolic resin nga moprodukta og large volumes sa gas kon mobati. Kon ang lightning overvoltage mobati, ang internal ug external gaps mobreakdown, nagdivert sa lightning current sa ground. Ang subsequent power frequency current moburn sa tube wall ug moprodukta og high-pressure gas expelled sa open end, rapid nga moextinguish sa arc. Ang external gap mobalik sa iyang insulation, isolating ang arrester sa system ug allowing normal operation to resume.
Tungod kay ang expulsion arresters depende sa power frequency current para mogenerate og gas para sa arc extinction, ang excessive short-circuit currents moprodukta og dako nga gas, mosobra sa mechanical strength sa tube ug causing rupture or explosion. Tungod niining rason, ang expulsion arresters kasagaran gigamit sa outdoor installations.
(3) Gapless Metal-Oxide (Zinc Oxide) Surge Arresters
Gikatakdang varistor arresters, kini usa ka modern type nga gipasabot sa 1970s. Kumpara sa traditional silicon carbide valve-type arresters, ang gapless metal-oxide arresters wala na spark gaps ug gigamit sa zinc oxide (ZnO) instead of silicon carbide. Gitukod sila gikan sa stacked ZnO varistor discs nga adunay excellent nonlinear voltage-current characteristics: sa normal power frequency voltage, adunay taas nga resistance, effectively suppressing leakage current; sa lightning overvoltage, ang resistance mobaba sa dako, allowing efficient discharge of surge current.
Ang metal-oxide arresters naghatag sa superior protection characteristics, high discharge capacity, low residual voltage, compact size, ug easy installation. Kasagaran gigamit karon para sa protection sa both high- ug low-voltage electrical equipment.
(4) Gapped Metal-Oxide (Zinc Oxide) Surge Arresters
Kini gisulob sa ZnO resistor discs connected in series sa spark gap sa composite housing. Ang gap unit kasagaran nagsulob sa two disc-shaped electrodes enclosed sa ceramic ring. Ang mga ini suitable para sa non-effectively grounded neutral systems. Sa panahon sa single-phase-to-ground faults o arc grounding, severe transient overvoltages sa long duration mohitabo, nga ang gapless ZnO arresters dili makapahimulos. Ang gapped ZnO arresters nakakubos kini nga limitation: sa moderate overvoltages sama sa single-phase grounding o low-level arc grounding, ang series gap walay activity, isolating ang arrester sa system.
Kon ang overvoltage mosobra sa threshold, ang gap sparks over, ug ang excellent nonlinear characteristics sa ZnO blocks limiting ang residual voltage across the arrester. Ang resulting follow current adunay kaigsuonan nga easily interrupted, providing reliable insulation protection for transformers ug uban pang mga equipment.
Test Items ug Standards para sa Surge Arresters
(1) Insulation Resistance Measurement
Gamiton ang megohmmeter sa 2500 V o mas taas. Para sa arresters nga rated 35 kV ug mas taas, ang insulation resistance dili dapat mosobra sa 2500 MΩ; para sa uban nga below 35 kV, dili dapat mosobra sa 1000 MΩ.
(2) Measurement sa DC Voltage sa 1 mA ug Leakage Current sa 75% sa Kini nga Voltage
Apply a DC voltage sa arrester. Kon ang voltage mobati, ang leakage current gradual nga mobati. Record ang voltage value kon ang current mobati sa 1 mA. Pagkatapos reduce ang voltage sa 75% sa kini nga value ug record ang leakage current, nga dili dapat mosobra sa 50 μA.
(3) AC Leakage Current sa Operating Voltage
Measure ang total current, resistive current, o power loss sa operating voltage. Ang measured values dili dapat mosobra sa initial values. Kon ang resistive current doubles, ang arrester kinahanglan de-energized para sa inspection.
Kon ang resistive current increases sa 150% sa initial value, ang monitoring cycle kinahanglan appropriate shortened.
Kini nga tests makakita sa defects sama sa moisture ingress o aging sa arrester valve blocks, surface cracks, ug insulation deterioration.
