Scopul lucrării. pentru a studia designul și caracteristicile principale ale descărcătorilor de supratensiune, care sunt folosite pentru a proteja echipamentele electrice împotriva fulgerelor și supratensiunilor interne.
În timp ce mijloacele principale de protecție a echipamentelor electrice împotriva supratensiunilor de trăsnet sunt întreruptoarele de supape, care sunt utilizate la toate stațiile de 35 kV și mai sus, dacă liniile de aer sunt potrivite pentru acestea.
Principalul dezavantaj al descărcătorilor de porți este legat de faptul că rezistențele bazate pe carborundum au o neliniaritate relativ scăzută. În Fig. 1 prezintă o comparație a caracteristicilor de tensiune curentă a descărcătoarelor de diferite grupuri.
Fig.1. Caracteristicile volt-ampere ale descărcătorilor de supratensiune RVP-10 kV, RVM-10 kV și RVT-10 kV
Comparația caracteristicilor arată că, cu cât arzătorul este mai bun, cu atât mai mică este tensiunea Uost rămasă. dar cu atât este mai mare curentul de stingere, care ar trebui să spargă diferența de scânteie. Reducerea stresului rămas se realizează cu costul unei complicații considerabile și a creșterii costului golurilor scântei.
Rezistoarele bazate pe oxid de zinc (ZnO) dezvoltate în anii 1970 în URSS și în străinătate au o neliniaritate semnificativ mai mare decât rezistorii pe bază de carborund. Acest lucru ne-a permis să creăm un nou tip de aparat de protecție fără o deschizătură de aprindere (fig.2) - un limitator de supratensiune neliniar (OPN).
Oxid de zinc (metal-oxid) ceramică - un material neliniar care rezultă din calcinare la temperatură ridicată (1280-1300 0 C) un amestec format din oxid de zinc (ZnO) și o cantitate dintr-un alt oxid metalic: bismut, antimoniu, cobalt, mangan, etc. . (Masa weighty a aditivilor este mai mică de 4% în greutate oxid de zinc). Coeficientul de nelinearitate a ceramicii oxid-zinc este # 945; = 0,02-0,16 și depinde de combinația de aditivi la oxidul de zinc și temperatura de ardere a materialului.
Fig.2. Protejarea echipamentului electric al stației cu un limitator de supratensiune
Acest lucru duce la neliniaritate ridicată la o aventură tensiune de funcționare curent neliniare prin rezistențe de comanda miliamperi fracțiuni, care elimina diferența dintre parascântei și un rezistor conectat direct la rețea (Figura 2). Acest curent este sigur pentru rezistor.
Cu referire la OPN, nu există concepte despre tensiunea de funcționare și tensiunea de stingere. Când crește tensiunea pe dispozitivul de supratensiune, curentul prin limitator crește continuu fără întârziere, în funcție de caracteristica curentului de tensiune (figura 5). Defecțiunea nu se produce, rezistorii sunt treptat transferați către un stat conducător. Când supratensiunea este amortizată, curentul scade din nou în funcție de caracteristică, iar curentul de însoțire nu este respectat.
Limitatori furnizează limita la supratensiune ccNSO ca fază și descărcătorului interfază (Figura 3) .În modul normal, fiecare rezistor-HP1 HP2 inclus în tensiune de fază. Cu supratensiunile de comutare, care sunt asimetrice, spărturile scântei sunt străpunse. Rezistențe consecință HP2 conectate în paralel, și rezistențe includ HP1 reciproc la tensiunile de fază. Odată cu restaurarea modului normal, curentul din spațiile scântei este redus la un milliamp și arcul din ele se stinge.
Figura 3. Schema de incluziune a limitatorului CcNII
Suruburile de supratensiune au mai multe avantaje față de descărcătoarele de supratensiune:
- limitarea furtunii și supratensiunea de comutare (cele mai multe descărcătoare de supratensiune sunt doar fulgere);
- reduce nivelul de supratensiune (fulgere la 2.0-2.4 UF trecerea la 1.65-1.8 UF);
- limitele ccNSO pot limita tensiunile interfazice;
- curenți mari de transfer.
Principalele caracteristici ale dispozitivelor de supratensiune.
1. Clasa de tensiune - tensiunea nominală a rețelei în care este instalat dispozitivul de descărcare.
2. Curentul de descărcare nominal este valoarea amplitudinii unui impuls de 8/20 μs, utilizat pentru a clasifica limitatorul.
3. Tensiunea de funcționare cea mai lungă (Udp) este cel mai important parametru pentru limitatoarele de supratensiune. În OPN nu există nici un spațiu de scânteie, prin urmare curentul curge continuu prin dispozitivul de supratensiune. Pentru a evita defectarea termică a descărcătorului de supratensiune, este necesar să selectați cel corect.
Pentru o rețea cu neutru neutru (k<1,4) Uндр определяется по формуле
unde multiplicatorul de 1,05 este o marjă de 5%;
Uμ - tensiunea maximă a rețelei Uм = Un.
De exemplu, pentru o supratensiune de -110 kV, avem un aparat de distribuție de 7373 kV.
Rețelele de 6-35 kV funcționează cu un neutru sau un reactor legat la pământ prin reactor. Închiderea monofazată în astfel de rețele nu se oprește imediat și tensiunea pe faze sănătoase crește la liniar. Prin urmare, în rețelele cu un neutru neutru sau cu un reactor neutru, Udp este determinat de formula
De exemplu, pentru un descărcător de supratensiune de 10 kV, obținem Ändr ³ 12 kV.
4. Caracteristica volt-timp.
Cea mai lungă tensiune de funcționare admisă este sigură pentru descărcătoarele de supratensiune. Cu toate acestea, supratensiunile de comutare și de rezonanță depășesc această valoare. Stabilitatea traductorilor de supratensiune la supratensiunile de scurtă durată poate fi determinată de caracteristica curentului de tensiune al limitatorului. Figura 4 prezintă caracteristica de tensiune curentă a descărcătorului de supratensiune de 110 kV.
Figura 4. Volt-timp caracteristic de 110 kV descărcător de supratensiune
Dacă multiplii de supratensiune depășesc cele calculate, ele trebuie să fie coordonate cu acțiunea protecției releului.
5. Stresul rămas.
Alți parametri importanți ai descărcătorului sunt stresurile rămase. care trebuie să fie coordonată cu caracteristica volt-secundă a echipamentului electric protejat. Tensiunea rămasă este tensiunea pe întrerupătorul de supratensiune atunci când curentul de descărcare trece prin el. Ea, ca un dispozitiv de oprire a porții, este determinată de caracteristica de tensiune curentă a unui rezistor neliniar și depinde de mărimea acesteia, precum și de forma undei de curent de descărcare. În figura 5, pentru comparație, sunt date caracteristicile volt-ampere ale РВТ-10 kV și OPN-10 kV.
Figura 5. Volt-amperi caracteristici de РВТ-10 kV și OPN-10 kV
6. Caracteristica de protecție a limitatorului
Nivelul de protecție al descărcătorului este determinat de caracteristica volt-al doilea, care este construită în conformitate cu caracteristica distrugerii distanței de scânteie și a caracteristicii de tensiune de curent a rezistenței neliniare. Dispozitivul de protecție împotriva supratensiunii nu are decupaj de aprindere, astfel încât nivelul de protecție al descărcătorului de supratensiune este determinat numai de caracteristica de tensiune curentă a rezistorului neliniar.
Limitatorul caracteristică de protecție - această combinație de tensiuni rămase în descărcătorul rezistor pentru impulsuri de diferite forme. Caracteristicile de protecție adecvate descrise trei tipuri de impulsuri de curent: impuls de trăsnet cu o muchie ascuțită (1/20 sau 1/40 microsecunde), impuls de trăsnet (8/20) și pulsul de comutare (de exemplu, 30/60 ms). Protecție caracteristică Limitatorul trebuie să se afle sub nivelul izolației caracteristicilor electrice în toată gama de lungimi de undă.
7. Coeficient de neliniaritate al rezistorului.
Coeficientul de neliniaritate al rezistorului este determinat de formula:
unde U1. U2 - tensiunile punctelor învecinate pe grafic (figura 5);
1. I2 - curenți în aceleași puncte.
Coeficientul de nelinearitate a ceramicii oxid-zinc este
a = 0,02-0,16 (pentru impulsuri de comutare a = 0,03-0,05, pentru fulgere a = 0,07-0,16).
Liniaritatea dispozitivului de supratensiune este semnificativ mai mare decât neliniaritatea aparatului de supratensiune. Acest lucru este arătat în mod clar în figura 6, care prezintă caracteristicile ohm-amperi ale OPN-10 kV și РВТ-10 kV. Cu cât este mai mare variația rezistenței, cu atât este mai mare nonlinearitatea rezistorului.
Figura 6. Caracteristicile om-amperi ale OPN-10 kV și RVT-10 kV
8. Transmiterea descărcătoarelor.
Din nefericire, rezistența descărcătorului de supratensiune nu este lungă. Pentru fiecare acțiune curentă, se eliberează o cantitate mare de energie în rezistența neliniară. Energia totală, efectul căreia un rezistor neliniar poate rezista fără distrugere, se numește debitul de descărcătoare. Numărul normalizat de acțiuni de curent maxim admis este de obicei douăzeci.
Curentul permis depinde puternic de forma pulsului și durata acestuia. Cu cât este mai lungă durata impulsului, cu atât este mai scăzut curentul admis. Directoarele indică de obicei două valori: pentru un impuls de trăsnet și pentru un curent de frecvență industrială.
De exemplu, 10 kV poate susține impulsuri 20 microsecunde pentru 1200/2500 280 20 A sau impuls de trăsnet 8/20 5 kA (8/20 sau 2 impulsuri de 15 kA).
Relația empirică dintre amplitudinea pulsului (I) și durata lui (tv) este descrisă prin ecuație
unde m este o constantă (pentru OPN m = 0,6-0,65).
Figura 7. Dependența empirică a debitului de 10 kV OPN
(pentru 20 de impulsuri)
Atunci când mai multe curenți de durată diferită sunt aplicate în mod repetat rezistențelor, are loc îmbătrânirea lor. Se manifestă prin creșterea tensiunii rămase pe întreaga gamă de curent (adică deplasarea în sus a caracteristicii de tensiune curentă) și creșterea curentului de conducție.
Discurile OPN sunt plasate într-o cutie ermetică, care le protejează de umiditate. descărcătoare, care au fost produse în URSS (și Rusia), în 80-90s, toate acestea au fost în carcase de porțelan și rezistori au același diametru de 28 mm și 10 mm înălțime. Pentru ușurința de asamblare, descărcătoarele au fost împărțite în mai multe blocuri identice, care au fost montate una peste alta. Fiecare bloc a constat din câteva coloane paralele de rezistențe. De exemplu, în coloanele descărcătorului 110 a fost de 4, iar opritorul -750 - 30. Mai mult decât atât, în blocul coloanei selectate astfel încât să aibă același curent și de fază tensiune la același stres rămas la puls fulger.
Pentru a îmbunătăți transferul de căldură, spațiul dintre rezistori și capacul din porțelan este umplut cu nisip quartz uscat.
Pentru a egaliza tensiunea de-a lungul blocurilor de blocare, pornind de la 110 kV, sunt utilizate ecrane tubulare inelare.
În prezent, carcasele de supresoare de supratensiune sunt fabricate, în funcție de amplasarea și aplicația lor, din porțelan electric, poliuretan sau din cauciuc siliconic (fig.8 și 9).
Figura 8. Proiectarea OPCS-ului de 10 kV într-un caz de porțelan
Figura 9. Designul OPN-6 kV într-o carcasă din cauciuc siliconic
carcase polimerice oferă descărcătoare de explozie, deoarece chiar și la rupere a polimerului nu formează zboară bucăți de anvelope ca și în explozia limitator într-o carcasă de porțelan. Cauciucul siliconic este rezistent la murdărie.
OPN în corpurile din porțelan sunt acum furnizate cu o membrană. În cazul deteriorării discurilor și a creșterii excesive a presiunii gazelor, membrana se rupe, ceea ce împiedică ruperea carcasei.
În prezent, rezistoarele au dimensiuni diferite: diametre 41, 51, 61 și 76 mm, grosime de la 22 la 35 mm. Acest lucru vă permite să obțineți delimitatori cu o lățime de bandă diferită.
După efectuarea lucrărilor, este necesar să se întocmească un raport care să conțină:
a) numele lucrării și scopul acesteia;
b) informații privind limitatoarele investigate OPN-110 kV și OPN-10 kV;
Lucrare practică №4
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: