Överspänningsavledare

Den aktuella versionen av sidan har ännu inte granskats av erfarna bidragsgivare och kan skilja sig väsentligt från versionen som granskades den 10 juli 2021; kontroller kräver 3 redigeringar .

Icke-linjär överspänningsavledare (OPN) är en elektrisk anordning utformad för att skydda utrustning i strömförsörjningssystem [1] [2] [3] [4] från omkopplings- och blixtstötar [5] [6] [7] [8] [ 9] . Överspänningsavledaren kan också kallas en gapfri avledare . OPN är idag ett av de mest effektiva sätten att skydda elektrisk nätverksutrustning [10] .

Applikation

I vissa fall kan utrustningen påverkas av en överskattad, jämfört med den nominella, spänningen (under åskväder eller byte av elektriska kretsar). I detta fall ökar sannolikheten för nedbrytning av installationsisoleringen. Icke-linjära överspänningsavledare är utformade för att användas som det huvudsakliga medlet för att skydda elektrisk utrustning för stationer och nätverk av medel- och högklasser av växelspänning av industriell frekvens från omkoppling och blixtnedslag [11] [12] . Begränsarna används istället för ventilavledare av motsvarande spänningsklasser och kopplas parallellt med den skyddade enheten eller installationen.

Enhet och funktionsprincip

Överspänningsavledaren är en gnistavledare.

Överspänningsavledare

Huvudelementet i överspänningsavledaren är en varistor (  varistor , från engelskan.  Vari ( able ) ( Resi ) stor  - variabel, växlande motstånd). Den huvudsakliga aktiva delen av överspänningsavledaren består av en uppsättning varistorer kopplade i serie och bildar den så kallade "kolumnen". Beroende på de erforderliga egenskaperna hos avledaren och dess utformning kan begränsaren bestå av en enda kolumn eller ett antal kolumner kopplade i serie eller parallellt. Skillnaden mellan materialet i avledarevaristorer och materialet i ventilavledare är att de icke-linjära motstånden hos överspänningsavledare har en ökad kapacitet, såväl som en mycket icke-linjär ström-spänningskarakteristik (CVC), på grund av vilket det är möjligt att kontinuerligt och säkert hålla avledaren strömsatt, vilket säkerställer hög skyddsnivå för elektrisk utrustning. Dessa egenskaper gjorde det möjligt att utesluta gnistgap från avledarens design.

Materialet i överspänningsavledarens icke-linjära motstånd består huvudsakligen av oxid (oxid) zink ( ZnO ) och en mantel i form av glyptal emalj, vilket ökar varistorns genomströmning. Under tillverkningsprocessen blandas zinkoxid med oxider av andra metaller. Varistorer baserade på zinkoxid är ett system som består av  p  -  n  -övergångar kopplade i serie och parallellt. Det är dessa p  -  n  -övergångar som bestämmer olinjäriteten hos varistor-CVC.

Överspänningsavledaren är strukturellt en kolonn av varistorer innesluten i ett höghållfast polymerhölje tillverkat av högmolekylärt gummi (i fallet med en polymerisolering av enheten), eller en kolonn av varistorer som pressas mot sidoytan på ett glasfiberrör placerad inuti porslin (vid porslinsisolering). I polymerisolerade överspänningsavledare är utrymmet mellan glasfiberröret och varistorpelaren fyllt med gummi med låg molekylvikt, och själva röret har ett beräknat antal hål för att säkerställa strukturens explosionssäkerhet under passage av kortslutningsströmmar . Överspänningsavledare med porslinsisolering har membran och tätande gummitätningsringar på ändsidorna av däcken, och speciella lock med avgashål är installerade på flänsarna. På överspänningsavledarens lock finns en kontaktbult för anslutning till den strömförande samlingsskenan. Överspänningsavledaren är utrustad med en bottenplatta isolerad från marken. Det interna glasfiberröret, membranen och locken säkerställer konstruktionens explosionssäkerhet under passage av kortslutningsströmmar.

Hur det fungerar

Överspänningsavledarens skyddande effekt beror på det faktum att uppkomsten av en överspänning som är farlig för isolering, på grund av motståndens höga icke-linjäritet, flyter en betydande pulsström genom överspänningsavledaren, vilket resulterar i att överspänningen värdet minskar till en nivå som är säker för isoleringen av den skyddade utrustningen.

I normalt driftläge är strömmen genom begränsaren kapacitiv till sin natur och uppgår till tiondels milliampere. Men vid överspänningar blir avledarens motstånd ledande och begränsar den ytterligare ökningen av överspänningen till en nivå som är säker för att isolera den skyddade elinstallationen. När överspänningen reduceras återgår begränsaren till det icke-ledande tillståndet.

Strömspänningskarakteristiken för begränsaren består av 3 sektioner:

  1. – område med låga strömmar;
  2. – region med medelströmmar;
  3. – område med höga strömmar.

I det första området arbetar varistorerna med en driftspänning som inte överstiger den högsta tillåtna driftspänningen (varistorernas resistans är hög, en mycket liten läckström flyter genom dem). Varistorn växlar till medelströmsläge när en överspänning uppstår i nätverket. Samtidigt, vid gränsen för regionerna 1 och 2, inträffar en böjning av I–V-karakteristiken, varistorernas resistans minskar avsevärt och en kortvarig strömpuls flyter genom dem. Varistorn absorberar pulsenergin och sprider den i det omgivande utrymmet i form av värme. På grund av absorptionen av energi sjunker överspänningsimpulsen kraftigt. Det tredje området för begränsaren är nödläge, motståndet hos varistorerna i den ökar kraftigt igen.

Typer av överspänningsavledare

Överspänningsavledare klassificeras enligt [13] [14] [15] :

Överspänningsavledare i porslin

De är en kolonn av varistorer som pressas mot sidoytan på ett glasfiberrör som ligger inuti ett porslinsdäck. De har blivit utbredda bland skyddsutrustning, men nyligen är de lite efterfrågade på grund av utseendet på överspänningsavledare med ett polymerskydd.

Fördelarna med limiters med porslinsisolering inkluderar:

Nackdelar med överspänningsavledare i ett porslinsskydd:

Polymer överspänningsavledare

Överspänningsavledaren består av en kolonn av varistorer inneslutna i ett höghållfast polymerhölje tillverkat av gummi med hög molekylvikt. Utrymmet mellan glasfiberröret och motståndspelaren är fyllt med gummi med låg molekylvikt, och själva röret har ett beräknat antal hål för att säkerställa strukturens explosionssäkerhet under passage av kortslutningsströmmar. För närvarande har polymeravledare (OPN) överträffat porslinsavledare när det gäller användningsskala och produktion.

Fördelar med OPNp:

Nackdelarna med polymerbegränsare inkluderar:

Överspänningsavledare med en kolumn

Strukturellt består de av en kolumn varistorer. De produceras med ett krypavstånd av extern isolering, vilket enligt GOST 9920 motsvarar den andra, tredje och fjärde graden av förorening.

Det finns överspänningsavledare med en kolumn för alla spänningsklasser, medan volymen på apparatkroppen används maximalt, vilket också minskar vikten avsevärt jämfört med överspänningsavledare med flera kolumner och avsevärt ökar driftsäkerheten.

Flerkolonn överspänningsavledare

De är flera block (moduler) som är bildade av ett visst antal kolumner kopplade antingen i serie eller parallellt med varandra. De används för högspänningsklasser i nätverket, överspänningsavledare består av två eller tre delar (moduler). Denna design ökar avsevärt tillförlitligheten av driften av överspänningsavledaren vid fuktning och kontaminering av enhetens yta.

Service och diagnostiska metoder för överspänningsavledare

Att hitta en felaktig överspänningsavledare tar mycket tid. I de flesta fall bedöms avledarens tillstånd genom visuell inspektion eller genom att demontera avledaren och kontrollera de normaliserade elektriska parametrarna för motstånden. På grund av svårigheten med visuell inspektion kan en ledning skyddad från överspänningar vara i riskzonen. Dessutom, enligt instruktionerna TsE-936, är frekvensen för underhåll och översyn av överspänningsavledare för AC-överspänningsavledare - 1 gång på 4 år och för DC-överspänningsavledare - 1 gång per år.

Metoder för att diagnostisera akut njursvikt [18] [19] :

  1. Resistansmätning;
  2. Mätning av ledningsströmmar för överspänningsavledare (6-35 kV) i laboratorieförhållanden;
  3. Mätning av ledningsströmmar för överspänningsavledare under driftspänning (110-750 kV);
  4. Värmebildundersökning (med hjälp av enheter med infraröd teknik med hög temperaturupplösning (inte lägre än 0,5 ᵒС)).

Anteckningar

  1. ↑ Vychegzhanin, Andrey Vladislavovich - Forskning om driftsätten för icke-linjära överspänningsavledare under bågfel till marken i nätverk med isolerad neutral: avhandling ... Kandidat för tekniska vetenskaper: 05.14.02 - Sök RSL . search.rsl.ru _ Hämtad 10 juli 2021. Arkiverad från originalet 10 juli 2021.
  2. ↑ Zabolotnikov, Andrey Petrovich - Forskning om överspänningar och utveckling av icke-linjära överspänningsavledare för nätverk med isolerade neutrala roterande maskiner: avhandling ... Kandidat för tekniska vetenskaper: 05.14.12 - Sök RSL . search.rsl.ru _ Hämtad 10 juli 2021. Arkiverad från originalet 10 juli 2021.
  3. ↑ Vilner, Alexander Viktorovich - Forskning om driftsätt för icke-linjära överspänningsavledare i kabelnät med isolerad neutral: avhandling ... Kandidat för tekniska vetenskaper: 05.14.02 - Sök RSL . search.rsl.ru _ Hämtad 10 juli 2021. Arkiverad från originalet 10 juli 2021.
  4. ↑ Ismagilov, Flyur Rashitovich - Högspänningsställverksutrustning för elektriska kraftsystem [Text  : lärobok för studenter i alla former av utbildning som studerar i riktning mot att utbilda en akademiker 140205 - "Elektriska kraftsystem i nätverket", i riktning mot förberedelser en kandidatexamen och civilingenjör och teknik 140200 - " Kraftindustri" - Sök RSL] . search.rsl.ru _ Hämtad 10 juli 2021. Arkiverad från originalet 10 juli 2021.
  5. ↑ Förbättring av tillförlitligheten hos elektrisk utrustning och ledningar 0,4-110 kV av oljeindustrin under påverkan av överspänningar - Sök RSL . search.rsl.ru _ Hämtad 10 juli 2021. Arkiverad från originalet 10 juli 2021.
  6. ↑ Demyanenko, K. B. - Icke-linjära surge suppressors [Text  : studieguide - Sök RSL] . search.rsl.ru _ Hämtad 10 juli 2021. Arkiverad från originalet 10 juli 2021.
  7. ↑ Skyddsenheter: Directory / In-t prom. utveckling "Informelectro" - Sök RSL . search.rsl.ru _ Hämtad 10 juli 2021. Arkiverad från originalet 10 juli 2021.
  8. ↑ Demyanenko, Ksenia Borisovna - Livslängd för överspänningsavledare vid driftspänning: avhandling ... Kandidat för tekniska vetenskaper: 05.09.06 - Sök RSL . search.rsl.ru _ Hämtad 10 juli 2021. Arkiverad från originalet 10 juli 2021.
  9. ↑ Alexandrov, Georgy Nikolaevich - Blixt- och blixtskydd - Sök RSL . search.rsl.ru _ Hämtad 10 juli 2021. Arkiverad från originalet 10 juli 2021.
  10. ↑ Effektivitet och tillförlitlighet för icke-linjära överspänningsavledare: lör. vetenskaplig tr. - Sök RSL . search.rsl.ru _ Hämtad 10 juli 2021. Arkiverad från originalet 10 juli 2021.
  11. ↑ Forskning och tillämpningar av överspänningsavledare: lör. vetenskaplig tr. NIIPT - Sök RSL . search.rsl.ru _ Hämtad 10 juli 2021. Arkiverad från originalet 10 juli 2021.
  12. ↑ Överspänningsavledare för att skydda isoleringen av elektrisk utrustning och ledningar i medel-, hög- och extrahögspänningsnät från blixtnedslag och interna överspänningar [Text  : [monografi] - Sök RSL] . search.rsl.ru _ Hämtad 10 juli 2021. Arkiverad från originalet 10 juli 2021.
  13. ↑ Icke-linjära överspänningsavledare för AC-elektriska installationer med spänning från 3 till 750 kV. Allmän specifikation= Överspänningsavledare för AC elektriska installationer för spänning från 3 kV till 750 kV. Allmänna specifikationer: Ryska federationens nationella standard GOST R 52725-2007: introducerades för första gången: introducerades 2008-01-01 - Sök RSL . search.rsl.ru _ Hämtad 10 juli 2021. Arkiverad från originalet 10 juli 2021.
  14. ↑ Ventilavledare och icke-linjära överspänningsavledare för växelströms elektriska installationer för spänningar från 3 till 750 kV [Text = Överspänningsavledare utan gap och icke-linjära motståndstyp gapade överspänningsavledare för växelström elektriska installationer för spänningar från 3 till 750 kV: nationell standard av Ryska federationen : introducerades för första gången : introducerades 2011-01-01 : officiell utgåva / Federal Agency for Technical Regulation and Metrology - Search RSL] . search.rsl.ru _ Hämtad 10 juli 2021. Arkiverad från originalet 10 juli 2021.
  15. ↑ Icke-linjära överspänningsavledare för dragkraftsnätet för järnvägar. Allmänna specifikationer [Text = Överspänningsavledare för kraftförsörjningssystem för elektrifierade järnvägar. Allmänna specifikationer: mellanstatlig standard: officiell utgåva: infördes på order från Federal Agency for Technical Regulation and Metrology daterad 26 september 2017 nr 1231-st som den nationella standarden för Ryska federationen: infördes för första gången: introduktionsdatum 2018- 04-01 - Sök RSL] . search.rsl.ru _ Hämtad 10 juli 2021. Arkiverad från originalet 10 juli 2021.
  16. ↑ Karabanov, Andrey Valentinovich - Forskning om de elektriska egenskaperna och genomströmningen av icke-linjära överspänningsavledare för att skydda elektriska nätverk av högspänningsväxelström: avhandling ... Kandidat för tekniska vetenskaper: 05.14.12 - Sök RSL . search.rsl.ru _ Hämtad 10 juli 2021. Arkiverad från originalet 10 juli 2021.
  17. ↑ Reikhertt, Andrey Alexandrovich - Forskning och utveckling av krav på ström- och energiegenskaper hos överspänningsavledare installerade på högspänningsledningar: avhandling ... Kandidat för tekniska vetenskaper: 05.14.12 - Sök RSL . search.rsl.ru _ Hämtad 10 juli 2021. Arkiverad från originalet 10 juli 2021.
  18. ↑ Minakova, Lyudmila Valerievna - Analys av metoder för att diagnostisera överspänningsavledare och utveckling av en aktuell pulsstyrningsanordning: sammanfattning av dis. ... kandidat för tekniska vetenskaper : 05.09.01 - Sök RSL . search.rsl.ru _ Hämtad 10 juli 2021. Arkiverad från originalet 10 juli 2021.
  19. ↑ Metoder och verktyg för att bedöma tillståndet för kraftutrustning / red. A. I. Tadzhibaeva - Sök RSL . search.rsl.ru _ Hämtad 10 juli 2021. Arkiverad från originalet 10 juli 2021.

Litteratur