Pararrayos de óxido de zinc

Pararrayos de óxido de zinces unpararrayoscon buen rendimiento de protección.

ElSupresor de óxido de zincEs el protector contra sobretensiones más avanzado del mundo. Esto se debe a la incorporación de óxido de zinc.detencióncomo núcleo de resistencia disco Esto permite una mejora en las características voltio-amperio del disco de resistencia y un aumento en la capacidad de corriente de paso en situaciones de sobretensión, lo que es una mejora drástica en comparación con el carburo de silicio convencional.detenes.Bajo un voltaje de funcionamiento normal, la corriente a través del pararrayos es de solo un microamperio grado. Cuando eldetenciónSi se produce una situación de sobretensión, las excelentes características no lineales aumentarán la corriente a través del pararrayos varios miles de veces.detenciónestá en estado conductor y liberará la energía de sobretensión a tierra, protegiendo así los equipos de transmisión de energía contra los efectos de la sobretensión.

Pararrayos de óxido de zincEs un nuevo tipo de pararrayos desarrollado en la década de 1970, compuesto principalmente por un varistor de óxido de zinc. Cada varistor tiene una tensión de conmutación determinada (denominada tensión del varistor) desde el momento de su fabricación. Bajo la tensión de funcionamiento normal (es decir, inferior a la tensión del varistor), el valor del varistor es muy alto, lo que equivale al estado de aislamiento. Pero bajo una tensión de impacto (superior a la tensión del varistor), el varistor se rompe a un valor bajo, lo que equivale al estado de cortocircuito. Sin embargo, después de recibir un impacto, el varistor puede recuperar el estado de aislamiento; cuando se retira la tensión que lo supera, vuelve al estado de alta resistencia. Por lo tanto, si el pararrayos de óxido de zinc está instalado en la línea eléctrica, cuando cae un rayo, la alta tensión de la onda del rayo provoca la ruptura del varistor y la corriente del rayo fluye a través del varistor hacia la tierra. El voltaje en la línea eléctrica se puede controlar dentro de un rango seguro, para así proteger la seguridad de los equipos eléctricos.

Siete características del pararrayos de óxido de zinc:

Capacidad de flujo

Esto se refleja principalmente en que el pararrayos tiene la capacidad de absorber todo tipo de sobretensiones causadas por rayos, sobretensiones transitorias de frecuencia industrial y sobretensiones de funcionamiento.

Propiedades protectoras

El pararrayos de óxido de zinc se utiliza para proteger todo tipo de equipos eléctricos en sistemas de potencia contra daños por sobretensión, y ofrece un buen rendimiento de protección. Gracias a las excelentes características de voltametría no lineal de la placa de válvula de óxido de zinc, solo pasan unos cientos de microamperios de corriente bajo la tensión de funcionamiento normal, lo que facilita el diseño de una estructura sin espacio, confiriéndole así un buen rendimiento de protección, peso ligero y tamaño reducido. Cuando se produce una sobretensión, la corriente que fluye a través de la placa de la válvula aumenta rápidamente, limitando la amplitud de la sobretensión y liberando su energía. Posteriormente, la placa de la válvula de óxido de zinc recupera su estado de alta resistencia para que el sistema de potencia funcione con normalidad.

El rendimiento de sellado

Los componentes del pararrayos presentan un buen rendimiento de envejecimiento, una buena estanqueidad al aire gracias a un revestimiento compuesto de alta calidad, y se utilizan medidas como el control de la compresión del anillo de sellado y el sellador aplicado, entre otras. El revestimiento cerámico se utiliza como material de sellado para garantizar un sellado fiable, de modo que el rendimiento del pararrayos sea estable.

Propiedades mecánicas de

Se consideran principalmente los siguientes tres factores: la fuerza sísmica a soportar;

Presión máxima del viento sobre el pararrayos;

La parte superior del pararrayos soporta la tensión máxima admisible del cable.

Propiedad de descontaminación

El pararrayos de óxido de zinc sin espacio tiene una alta resistencia a la contaminación.

La distancia de fuga específica estipulada por la norma nacional es: Zona de contaminación media de clase II: distancia de fuga específica 20 mm/kV;

Zona de contaminación pesada de clase III: distancia de fuga específica 25 mm/kV;

Zona de contaminación extremadamente alta de clase IV: distancia de fuga específica de 31 mm/kV.

Alta fiabilidad operativa

La fiabilidad del funcionamiento a largo plazo depende de la calidad de los productos y de la selección adecuada de los mismos. La calidad del producto se ve influenciada principalmente por los siguientes tres aspectos: la racionalidad de la estructura general del pararrayos; las características voltamétricas y la resistencia al envejecimiento de la válvula de óxido de zinc; y el rendimiento de sellado del pararrayos.

Tolerancia a la frecuencia de potencia

Debido a factores del sistema eléctrico como la puesta a tierra monofásica, el efecto de capacitancia de línea larga y el rechazo de carga, entre otros, se producirá un aumento de la tensión de frecuencia industrial o una sobretensión transitoria de alta amplitud. El pararrayos tiene un tiempo determinado para soportar un cierto aumento de la tensión de frecuencia industrial.

Función

Cada tipo de pararrayos tiene sus propias ventajas y características, y debe utilizarse en diferentes entornos para lograr un buen efecto de aislamiento. Bajo la tensión nominal, el pararrayos actúa como un aislante y no tiene ninguna función. En caso de crisis o sobretensión, el pararrayos se activa y conduce la corriente a tierra para proteger eficazmente los equipos eléctricos.

Clasificación

Según el nivel de voltaje

Los pararrayos de óxido de zinc se clasifican según su valor de tensión nominal y se pueden dividir en tres categorías:

Categoría de alta tensión: Se refiere a la serie de pararrayos de óxido de zinc superiores a 66 kV, que se pueden dividir aproximadamente en siete grados: 1000 kV, 750 kV, 500 kV, 330 kV, 220 kV, 110 kV y 66 kV.

Categoría de media tensión: Se refiere a los productos de la serie de pararrayos de óxido de zinc en el rango de 3 kV a 66 kV (excluyendo los productos de la serie de 66 kV), que se pueden dividir aproximadamente en cuatro niveles de tensión: 3 kV, 6 kV, 10 kV y 35 kV.

Categoría de baja tensión: Se refiere a los productos de la serie de pararrayos de óxido de zinc por debajo de 3 kV (excluyendo los productos de la serie de 3 kV), que se pueden dividir aproximadamente en cuatro niveles de tensión: 1 kV, 0,5 kV, 0,38 kV y 0,22 kV.

Según la corriente de descarga nominal

Según la corriente de descarga nominal, los pararrayos de óxido de zinc se pueden dividir en cinco clases: 20, 10, 5, 2,5 y 1,5 kA.

De acuerdo ausar

Los pararrayos de óxido de zinc se pueden dividir en siete tipos según su uso: tipo de circuito del sistema, tipo de central eléctrica del sistema, tipo de distribución del sistema, tipo de protección de banco de condensadores de compensación en derivación, tipo de ferrocarril electrificado, tipo de motor y punto neutro del motor, tipo de punto neutro del transformador.

Según la estructura

Los pararrayos de óxido de zinc se pueden dividir en dos categorías según su estructura.

Los pararrayos de óxido de zinc se pueden clasificar en cuatro grados según su resistencia a la contaminación. La clase I es el tipo común, la clase II se utiliza en zonas de contaminación media (distancia de fuga específica de 20 mm/KV), la clase III se utiliza en zonas de contaminación alta (distancia de fuga específica de 25 mm/KV) y la clase III se utiliza en zonas de contaminación extremadamente alta (distancia de fuga específica de 31 mm/KV).

Revestimiento compuesto: el pararrayos de óxido de zinc con revestimiento compuesto está fabricado con caucho de silicona compuesto como revestimiento y lámina de óxido de zinc de alto rendimiento. Su estructura interna es especial y, gracias a su tecnología avanzada, combina las ventajas del caucho de silicona y la lámina de óxido de zinc. Además de todas las ventajas del pararrayos de óxido de zinc de porcelana, esta serie de productos ofrece un buen aislamiento, alta resistencia a la contaminación, buen rendimiento a prueba de explosiones, tamaño reducido, peso ligero, ausencia de mantenimiento, resistencia a los daños, sellado fiable y excelente resistencia al envejecimiento, entre otras ventajas.

Según el rendimiento de la estructura

Los pararrayos de óxido de zinc se pueden dividir en tres tipos según su estructura y rendimiento: sin espacio libre (W), con espacio libre en serie (C) y con espacio libre en paralelo (B).

1. En el pasado, la selección y las desventajas de los pararrayos que solo consideraban los niveles de sobretensión operativa y de sobretensión por rayo

La norma nacional estipula que la tensión del terminal de alimentación del sistema debe ser ligeramente superior a K veces la tensión nominal (o tensión de salida) Un del sistema, es decir, K = Um / Un (donde Um es la tensión máxima del sistema). El aislamiento de los equipos eléctricos debe poder funcionar durante un tiempo prolongado bajo Un. El valor de K para sistemas de 220 kV o inferiores es 1,15, y para sistemas de 330 kV o superiores, K = 1,1. Estos principios también se tienen en cuenta en la fase inicial del diseño del pararrayos.

2. Selección y necesidad de un pararrayos para garantizar el funcionamiento bajo sobretensión de puesta a tierra monofásica y la seguridad del sistema eléctrico.

Desde la perspectiva de un funcionamiento seguro, la selección de la tensión nominal del pararrayos también debe cumplir con los siguientes principios:

(1) La tensión nominal del pararrayos de óxido de zinc debe ser superior a la tensión transitoria de frecuencia industrial que pueda aparecer en su instalación. En sistemas de puesta a tierra neutros de 110 kV y superiores, se puede seleccionar según el método anterior.

(2) En sistemas de puesta a tierra indirecta neutra de 110 kV o menos, las normas del departamento de energía eléctrica permiten que la puesta a tierra monofásica funcione durante 2 h, e incluso a veces se produce una sobretensión de puesta a tierra de arco intermitente durante más de 2 h para encontrar fallas. Este tipo de características de operación del sistema de pararrayos de óxido de zinc para una operación segura bajo tensión nominal de 10 s representan una seria amenaza. Además, la estructura y el diseño de los pararrayos de óxido de zinc y SiC son diferentes (este último es una extinción de arco con espacio, el primero no tiene espacio o solo tiene espacio de separación), por lo que en la práctica se producen colapsos térmicos e incluso graves accidentes de explosión en los pararrayos de óxido de zinc. Ante esta situación, muchas oficinas de suministro eléctrico e institutos de diseño de energía eléctrica proponen muchos tipos de valores de tensión nominal (como 14,4 kV, 14,7 kV, etc.) de acuerdo con las condiciones de la red eléctrica local. En la prueba de carga de acción de varios documentos de discusión de normas nacionales, la tolerancia de tensión nominal de 10 s se incrementa a 1,2 ~ 1,3 veces, de modo que Se mejora la adaptabilidad del pararrayos de óxido de zinc al sistema de puesta a tierra indirecta del punto neutro.

Debido a que la tensión nominal del pararrayos de óxido de zinc es demasiado baja, el pararrayos funcionará bajo sobretensión de puesta a tierra monofásica o incluso bajo múltiples sobretensiones transitorias. El Departamento de Supervisión de Seguridad y Coordinación de la Producción del Ministerio de Electricidad propuso la revisión del pararrayos ya en el 17º boletín de seguridad, con fecha del 30 de octubre de 1993.

En el período de transición entre el anuncio y la revisión de la nueva norma, se proponen las siguientes reglas de diseño para la selección de la tensión nominal y la tensión de operación continua del pararrayos de óxido de zinc en el sistema neutro sin conexión a tierra: la tensión nominal es de 1,2 a 1,3 veces la tensión de extinción de arco de diseño del pararrayos de SiC de referencia, y la tensión de operación continua es la tensión de línea más alta de la operación del sistema.

Debido a que no existe un estándar unificado para los datos básicos mencionados anteriormente, habrá discrepancias entre el fabricante del pararrayos y el usuario en el diseño y la fabricación.

3. Implementar la edición 2000 de la nueva norma, selección segura y razonable de la realidad del pararrayos.

En la nueva norma china de 2000 (GB11032-2000), se ha reconocido el principio de selección de voltaje nominal por encima de 1,2-1,3 veces, pero la selección del voltaje de operación continua tiene una nueva disposición: a partir de la reflexión de la vida útil del pararrayos de 1,5Un//U1mA como valor de referencia para seleccionar (diseñar) el voltaje de operación continua del pararrayos. Con el nivel de diseño y fabricación del pararrayos nacional, el valor general es del 80%, por lo que el voltaje de operación continua se selecciona como 0,8 veces el voltaje nominal. Esto está respaldado por la región de corriente pequeña de la curva de voltametría.

Por lo tanto, en la práctica, el nivel de sobretensión de la operación de puesta a tierra monofásica de 1 h debe tenerse en cuenta al realizar el cálculo de simulación de acuerdo con condiciones específicas o al seleccionar el pararrayos de acuerdo con la experiencia y la práctica. Sin embargo, hay muchos valores de tensión nominal ligeramente diferentes de los valores anteriores en los acuerdos técnicos de los usuarios e incluso en los planos de los institutos de diseño de potencia, que creo que son innecesarios (como 16,5 kV y 16,7 kV en 10 kV, etc.). La razón es que en el proceso de diseño real del pararrayos, el valor de tensión nominal en la curva voltio-amperio está en el área de corriente pequeña, que es menor que el valor U1mAAC, la búsqueda de diferencias sutiles no se puede realizar en el diseño real del pararrayos; además, de la discusión siguiente, de acuerdo con los requisitos de la nueva norma nacional para seleccionar un uso seguro bajo la sobretensión permitida (esto se refiere al sistema sin puesta a tierra).

4. Selección científica de pararrayos de óxido de zinc sin conexión a tierra según la nueva norma de la edición 2000.

(1) La tensión nominal se seleccionará y diseñará de acuerdo con el valor efectivo máximo de la tensión de frecuencia de potencia admisible aplicada a los terminales del pararrayos, de modo que pueda funcionar correctamente bajo la sobretensión transitoria determinada en la prueba de carga de acción especificada. La tensión de funcionamiento continuo debe seleccionarse para permitir un RMS constante entre los terminales del pararrayos. En este momento, la tensión de descarga de frecuencia de potencia debe ser lo suficientemente alta para evitar el funcionamiento del aislamiento del equipo protegido bajo la sobretensión de funcionamiento sin protección y prolongar la vida útil, y se debe tener en cuenta el nivel real de tasa de carga y tensión residual del pararrayos de óxido de zinc fabricado en China.

(2) Cuando el voltaje de frecuencia industrial aumenta más seriamente o el voltaje de prueba de aislamiento del equipo es más alto, se debe seleccionar el voltaje nominal más alto del pararrayos de óxido de zinc. La selección del voltaje de referencia de frecuencia industrial debe ser igual o mayor que el voltaje nominal. Estos dos puntos en los nuevos requisitos de la norma NACIONAL se satisfacen mejor, el siguiente cálculo también puede encontrarse para cumplir con los requisitos de sobretensión. Los requisitos de la norma nacional, para garantizar que la operación de puesta a tierra monofásica 2h sin acción. En el caso más grave, cuando la puesta a tierra monofásica y el rechazo de carga ocurren al mismo tiempo, la sobretensión máxima posible calculada por teoría es 1,99 veces, y el voltaje de operación continua admisible UC (valor efectivo) del pararrayos de óxido de zinc se selecciona de la siguiente manera:

La tensión nominal (Ur≈1,25 UC) se seleccionó de acuerdo con la tasa de carga estándar nacional de 0,8, que cumplía todos los requisitos. Si se utiliza la puesta a tierra del arco y la sobretensión resonante con alta probabilidad de escape, la tensión nominal debe cumplir: presione de nuevo?=0,8 Seleccione la tensión de funcionamiento continuo, que también cumple los requisitos.

En resumen, la principal dificultad en la selección del pararrayos radica en determinar el alcance de la sobretensión transitoria. Es necesario garantizar un funcionamiento seguro y preciso bajo sobretensiones operativas elevadas y sobretensiones atmosféricas, y asegurar que la placa de válvulas no opere bajo sobretensión transitoria.

Actualmente, la selección del tipo y el diseño del pararrayos deben garantizar que el pararrayos de óxido de zinc de mayor sobretensión del sistema no funcione cuando se produce una puesta a tierra monofásica de 2 horas; de lo contrario, el pararrayos de óxido de zinc sufrirá un colapso térmico o incluso un accidente por explosión.

Por lo tanto, es apropiado seleccionar el sistema sin conexión a tierra de acuerdo con los nuevos requisitos.

Pero en el dispositivo de condensador conectado a tierra de la bobina de supresión de arco, la sobretensión de puesta a tierra será mucho menor, por lo que se puede elegir bajo de acuerdo con el cálculo de simulación práctica de la tensión nominal y la tensión de funcionamiento continuo para hacer que el pararrayos de óxido de zinc actúe bajo la menor sobretensión de funcionamiento, dispositivo de protección de condensador, pero si no es conveniente, también se puede elegir de acuerdo con el sistema sin puesta a tierra,

Porque se ha considerado que el aislamiento entre el polo y tierra del condensador cumple con los requisitos de puesta a tierra monofásica de 2 horas.

Al funcionar a una tensión inferior a la nominal, el pararrayos no se activa y no provocará daños por sobretensión en el condensador.

En resumen, esto se debe a que las placas de válvulas de la serie de óxido de zinc sin espacio libre están directamente en serie, en las resistencias del pararrayos de óxido de zinc no pueden soportar ni siquiera más de 1,99 veces la sobretensión, causada por la elección de la referencia de voltaje de arco de SiC del voltaje nominal del pararrayos de óxido de zinc que no puede cumplir con los requisitos, inevitablemente aumentará para garantizar la seguridad del pararrayos, como por ejemplo, no hay datos de simulación reales,

El valor recomendado, plasmado en el espíritu de la norma nacional, es más apropiado porque cumple con los requisitos límite.