Kwa nini Kutumia Surge Arresters? Vyanzo Muhimu & Faide

Funguo za Surge Arresters

Wakati overvoltage unaoelekea kutoka kwa mawimbi ya mwanga yanayosafiri kwenye mstari wa umeme wa juu mpaka stesheni ya umeme au majengo mengine, inaweza kusababisha flashovers au hata kupunga insulation ya vifaa vya umeme. Kwa hiyo, ikiwa kifaa cha ulinzi - kinachojulikana kama surge arrester - kilikuwa limeunganishwa kulingana na mifano ya umeme ya vifaa (kama inavyoonekana katika Chumba 1), litakuwa tayari kufanya kazi mara tu overvoltage ikarudi level iliyopreset.

Arrester hutumia nishati zinazokuwa zaidi, kunipiga overvoltage na kuhifadhi insulation ya vifaa. Mara tu voltage irudi normal, surge arrester hupeleka haraka hali yake asili, kuhakikisha kwamba mfumo unaueleweka kuendelea kupatikana kwa umeme.

Fungo la surge arrester linategemea kwa sababatu tatu:

• Uhusiano sahihi kati ya sifa ya volt-second ya arrester na ya insulation iliyohifadhiwa.

• Voltage ya baada ya arrester lazima iwe chini kuliko nguvu ya impulse withstand ya insulation iliyohifadhiwa.

• Insulation iliyohifadhiwa lazima iwe ndani ya umbali wa ulinzi wa arrester.

• Mastaka kwa surge arresters:

• Hutaki kutoa nishati kwa mazingira ya kawaida, lakini lazima kutoa kwa usahihi na uaminifu wakati wa overvoltage.

• Lazima liwe na uwezo wa kurejeshi baada ya kutumia (yaani kurudi katika hali ya high-impedance na kuondokana na follow current).

Maelezo muhimu ya surge arresters:

• Voltage ya endelea ya kawaida: Voltage inayoruhusiwa kwa muda mrefu. Inapaswa kuwa sawa au zaidi ya maximum phase-to-ground voltage ya mfumo.

• Voltage imara (kV): Maximum allowable short-time power frequency voltage (inafanyika pia kama arc extinguishing voltage). Arrester anaweza kufanya kazi na kuondokana na arc kwenye voltage hii, lakini haiwezi kusaidia utaratibu wa muda mrefu kwenye taarifa hii. Ni parameter asili kwa ubora, sifa, na muundo wa arrester.

• Sifa ya power frequency withstand volt-second: Inahusu uwezo wa arrester wa metal-oxide (mfano, ZnO) kutahama overvoltages kwa masharti ilivyotakikana.

• Nominal discharge current (kA): Peak value ya discharge current inayotumika kugawanya ratings za arrester. Kwa mfumo 220 kV na zaidi chini, haipaswi kuwa zaidi ya 5 kA.

• Voltage ya baada: Voltage inayotokea kwenye viwanja vya arrester wakati inapata current ya surge. Inaweza pia kuelewa kama maximum voltage ambayo arrester anaweza kutahama wakati wa discharge event.

Aina na Muundo wa Surge Arresters

Aina za surge arresters zinazoumetuka ni valve-type, tube-type, protective gaps, na metal-oxide arresters.

(1) Valve-Type Surge Arresters

Valve-type arresters zinajumuishwa kwenye kundi mbili: conventional valve-type na magnetic-blow valve-type. Aina ya kawaida inajumuisha series za FS na FZ; aina ya magnetic-blow inajumuisha series za FCD na FCZ.

Symbols katika model designation huanama:

• F – Valve-type arrester;

• S – Kwa mfumo wa distribution;

• Z – Kwa substations;

• Y – Kwa transmission lines;

• D – Kwa rotating machines;

• C – Na magnetic-blow discharge gap.

Valve-type arrester unajumuisha flat spark gaps zinazokuwa zinazunguka silicon carbide (SiC) resistor discs (valve blocks), vilivyofungwa ndani ya ceramic housing, na bolts za terminal za nje kwa ajili ya installation. Silicon carbide resistor unahitaji sifa za nonlinear: una resistance kubwa kwa voltage ya kawaida, ambayo inapungua kwa haraka wakati wa overvoltage.

Kwa voltage ya power frequency ya kawaida, spark gaps hazitokeze kama conductive. Wakati overvoltage ya mwanga inatokea, spark gaps zinapungua. Resistance ya SiC blocks inapungua sana, kukubalisha lightning current kuu kupanda salama kwenye ardhi. Baada ya surge, SiC blocks zinatoa resistance kubwa kwa power frequency follow current, na spark gaps zinapiga off hii current, kurejesha mchakato wa kawaida wa mfumo. Hii tabia ya on-off inasemekana kama "valve"—imefungwa kwa lightning current na imefungwa kwa power frequency current—hivyo jina lake "valve-type" arrester.

(2) Protective Gaps na Expulsion (Tube) Arresters

Protective gaps ni aina ya kawaida ya ulinzi wa mwanga. Mara nyingi zinajengwa kwa galvanized round steel, zinajumuisha main gap na auxiliary gap. Main gap unajengwa kwa ufunguo na unafanikiwa kwa upande wa juu kusaidia arc extinction. Auxiliary gap unafungwa kwenye chini ya main gap ili kuzuia false triggering kwa sababu ya objects zisizotakikana kusonga gap. Kutokana na uwezo mdogo wa arc-quenching, protective gaps zinatumika kwa pamoja na automatic reclosing devices kuboresha uhakika wa power supply.

Expulsion (tube-type) arrester unajumuisha spark gap unayokuwa amefungwa ndani ya gas-generating tube, unayejengwa kwa rod na ring electrodes. Una gaps zisizozunguka na zisizofuata. Arrester tube unajengwa kwa materials kama fiber-reinforced phenolic resin ambazo hutengeneza volumes kubwa za gas wakati yanapotoka moto. Wakati overvoltage ya mwanga inatokea, gaps zote zinapungua, kutumia lightning current kwenye ardhi. Current ya power frequency ifuatayo hutengeneza arc mkubwa, unayetoka kwa tube wall na kutengeneza gas pressure kubwa inayotoka kwa open end, kurejesha arc haraka. Gap nje husambaza tena insulation yake, kujenga arrester kutoka kwa mfumo na kuwa na mchakato wa kawaida kurudi.

Tangu expulsion arresters hukutumia current ya power frequency kwa ajili ya kutengeneza gas kwa arc extinction, currents za short-circuit zinazokuwa zaidi zinaweza kutengeneza gas zaidi, kuzidi strength ya tube na kutengeneza rupture au explosion. Kwa hiyo, expulsion arresters zinatumika kwa pamoja na installations za nje.

(3) Gapless Metal-Oxide (Zinc Oxide) Surge Arresters

Vinatafsiriwa kama varistor arresters, ni aina ya hivi karibuni iliyotanzishwa 1970s. Ingawa kwa comparision na silicon carbide valve-type arresters za zamani, gapless metal-oxide arresters hazitoshi spark gaps na hutumia zinc oxide (ZnO) badala ya silicon carbide. Zinajengwa kwa stacked ZnO varistor discs na sifa nzuri za nonlinear voltage-current: kwa voltage ya power frequency ya kawaida, wanahitaji resistance kubwa, kudhibiti leakage current; kwa overvoltage ya mwanga, resistance yao inapungua sana, kukubalisha discharge ya surge current.

Metal-oxide arresters hupewa protection characteristics bora, discharge capacity kubwa, residual voltage chache, ukubwa mdogo, na installation rahisi. Sasa zinatumika kwa wingi kwa protection ya vifaa vya umeme vya juu na chini.

(4) Gapped Metal-Oxide (Zinc Oxide) Surge Arresters

Hizi zinajumuisha ZnO resistor discs zinazokuwa zinazunguka spark gap ndani ya composite housing. Gap unit mara nyingi inajumuisha disc-shaped electrodes mbili zilizofungwa kwenye ceramic ring. Zinazozingatia neutral systems zenye grounding si effective. Wakati single-phase-to-ground faults au arc grounding, transient overvoltages kwa muda mrefu yanaweza kutokea, ambayo gapless ZnO arresters hazitaweza kutahama. Gapped ZnO arresters hupunguza hii limitation: kwa overvoltages za kiwango kidogo kama single-phase grounding au low-level arc grounding, series gap inarema inactive, kuondokana arrester kutoka kwa mfumo.

Wakati overvoltage inapita threshold, gap sparks over, na sifa nzuri za nonlinear ZnO blocks hupunguza residual voltage across arrester. Follow current ifuatayo ni chache na rahisi kuipeleka, kutoa ulinzi wa uhakika kwa transformers na vifaa vingine.

Test Items na Standards kwa Surge Arresters

(1) Insulation Resistance Measurement

Tumia megohmmeter wa 2500 V au zaidi. Kwa arresters rated 35 kV na zaidi, insulation resistance inapaswa isiyokuwa chini ya 2500 MΩ; kwa wale chini ya 35 kV, isiyokuwa chini ya 1000 MΩ.

(2) Measurement of DC Voltage at 1 mA and Leakage Current at 75% of This Voltage

Apply DC voltage kwenye arrester. Mara tu voltage inongezeka, leakage current inaruka kwa polepole. Record voltage value wakati current inaruka hadi 1 mA. Rekebisha voltage hadi 75% ya value hii na record leakage current, ambayo inapaswa isiyokuwa zaidi ya 50 μA.

(3) AC Leakage Current under Operating Voltage

Measure total current, resistive current, au power loss under operating voltage. Measured values inapaswa isiyokuwa na mabadiliko mengi kwa urahisi na initial values. Ikiwa resistive current inaruka mara mbili, arrester lazima itapelekwe kwa inspection.
Ikiwa resistive current inaruka hadi 150% ya initial value, monitoring cycle inapaswa kupeanuliwa vizuri.

Tests hizi zinaweza kudhibiti defects kama moisture ingress au aging ya arrester valve blocks, surface cracks, na insulation deterioration.