Bộ chống ăn mòn oxit kẽm

Bộ chống ăn mòn oxit kẽmlà mộtthiết bị chống sétVới khả năng bảo vệ tốt.

CáiBộ chống sét oxit kẽmĐây là bộ bảo vệ quá áp tiên tiến nhất trên thế giới. Điều này là nhờ vào việc tích hợp oxit kẽm.người bắt giữĐiều này cho phép cải thiện đặc tính vôn-ampe của đĩa điện trở và tăng khả năng chịu dòng điện trong các tình huống quá áp, đây là một cải tiến đáng kể so với silicon carbide thông thường.người bắt giữỞ điện áp hoạt động bình thường, dòng điện chạy qua bộ chống sét chỉ là một microampe. Khingười bắt giữKhi gặp tình huống quá áp, đặc tính phi tuyến tuyệt vời sẽ làm tăng dòng điện chạy qua bộ chống sét lên vài nghìn lần.người bắt giữỞ trạng thái dẫn điện, nó sẽ giải phóng năng lượng quá áp xuống đất, nhờ đó bảo vệ thiết bị truyền tải điện khỏi tác động của quá áp.

Bộ chống sét oxit kẽmThiết bị chống sét này là một loại thiết bị mới được phát triển vào những năm 1970, chủ yếu bao gồm các điện trở biến đổi oxit kẽm. Mỗi điện trở biến đổi có một điện áp chuyển mạch nhất định (gọi là điện áp biến đổi) kể từ khi được chế tạo. Dưới điện áp làm việc bình thường (tức là nhỏ hơn điện áp biến đổi), giá trị của điện trở biến đổi rất lớn, tương đương với trạng thái cách điện. Nhưng dưới điện áp xung (lớn hơn điện áp biến đổi), điện trở biến đổi bị phá vỡ ở giá trị thấp, tương đương với trạng thái ngắn mạch. Tuy nhiên, sau khi bị xung điện, điện trở biến đổi có thể khôi phục trạng thái cách điện; khi điện áp trên điện trở biến đổi được rút ra, nó trở lại trạng thái điện trở cao. Do đó, nếu thiết bị chống sét oxit kẽm được lắp đặt trên đường dây điện, khi sét đánh, điện áp cao của sóng sét làm cho điện trở biến đổi bị phá vỡ, và dòng điện sét chảy qua điện trở biến đổi xuống đất. Điện áp trên đường dây điện có thể được kiểm soát trong phạm vi an toàn, nhằm bảo vệ an toàn cho các thiết bị điện.

Bảy đặc điểm của thiết bị chống sét oxit kẽm:

Lưu lượng

Điều này chủ yếu được thể hiện ở khả năng hấp thụ mọi loại quá áp do sét đánh, quá áp thoáng qua tần số nguồn và quá áp vận hành của thiết bị chống sét.

Đặc tính bảo vệ

Bộ chống quá áp oxit kẽm được sử dụng để bảo vệ tất cả các loại thiết bị điện trong hệ thống điện khỏi hư hỏng do quá áp, có hiệu suất bảo vệ tốt. Nhờ đặc tính điện thế phi tuyến tuyệt vời của tấm van oxit kẽm, chỉ có vài trăm microampe dòng điện chạy qua dưới điện áp hoạt động bình thường, dễ dàng thiết kế cấu trúc không khe hở, do đó nó có đặc điểm hiệu suất bảo vệ tốt, trọng lượng nhẹ và kích thước nhỏ. Khi quá áp xâm nhập, dòng điện chạy qua tấm van tăng nhanh, giới hạn biên độ quá áp và giải phóng năng lượng quá áp. Sau đó, tấm van oxit kẽm khôi phục trạng thái điện trở cao để hệ thống điện hoạt động bình thường.

Hiệu suất niêm phong

Các bộ phận của thiết bị chống sét có khả năng chống lão hóa tốt, lớp phủ composite chất lượng cao có độ kín khí tốt, sử dụng các biện pháp kiểm soát độ nén vòng đệm và chất bịt kín phủ, lớp phủ gốm được sử dụng làm vật liệu bịt kín, để đảm bảo độ kín khít đáng tin cậy, giúp hiệu suất của thiết bị chống sét ổn định.

Tính chất cơ học của

Ba yếu tố chính sau đây được xem xét: lực địa chấn phải chịu đựng;

Áp suất gió tối đa tác động lên thiết bị chống sét;

Phần trên cùng của thiết bị chống sét chịu được sức căng tối đa cho phép của dây dẫn.

Đặc tính khử trùng

Bộ chống sét oxit kẽm không khe hở có khả năng chống ô nhiễm cao.

Khoảng cách rò rỉ điện cụ thể được quy định trong tiêu chuẩn quốc gia là: Khu vực ô nhiễm trung bình loại II: khoảng cách rò rỉ điện cụ thể 20mm/kV;

Khu vực ô nhiễm nặng cấp III: khoảng cách rò rỉ điện cụ thể 25mm/kV;

Khu vực ô nhiễm cực nặng cấp IV: khoảng cách rò rỉ điện cụ thể là 31mm/kV.

Độ tin cậy vận hành cao

Độ tin cậy của hoạt động lâu dài phụ thuộc vào chất lượng sản phẩm và việc lựa chọn sản phẩm hợp lý. Chất lượng sản phẩm chủ yếu bị ảnh hưởng bởi ba khía cạnh sau: tính hợp lý của cấu trúc tổng thể của thiết bị chống sét; đặc tính điện thế và khả năng chống lão hóa của van oxit kẽm; hiệu suất làm kín của thiết bị chống sét.

Dung sai tần số nguồn

Do các vấn đề trong hệ thống điện như nối đất một pha, hiệu ứng điện dung đường dây dài và sự suy giảm tải, cùng các nguyên nhân khác, sẽ gây ra hiện tượng tăng điện áp tần số nguồn hoặc tạo ra quá áp thoáng qua biên độ cao, do đó thiết bị chống sét có một khoảng thời gian nhất định để chịu được sự tăng điện áp tần số nguồn nhất định.

Chức năng

Mỗi loại chống sét đều có những ưu điểm và đặc điểm riêng, và cần được sử dụng trong các môi trường khác nhau để đạt được hiệu quả cách điện tốt. Ở điện áp định mức, chống sét tương đương với một chất cách điện và sẽ không có tác dụng gì. Trong trường hợp xảy ra sự cố hoặc điện áp cao, chống sét sẽ hoạt động và dẫn dòng điện xuống đất để bảo vệ hiệu quả các thiết bị điện.

Phân loại

Theo mức điện áp

Bộ chống sét oxit kẽm được phân loại theo giá trị điện áp định mức và có thể được chia thành ba loại:

Loại điện áp cao: Loại này dùng để chỉ dòng máy chống sét oxit kẽm có điện áp trên 66kV, có thể chia thành bảy cấp độ chính: 1000kV, 750kV, 500kV, 330kV, 220kV, 110kV và 66kV.

Phân loại điện áp trung bình: Phân loại này đề cập đến các sản phẩm chống sét oxit kẽm trong dải điện áp từ 3kV đến 66kV (không bao gồm các sản phẩm dòng 66kV), có thể được chia thành bốn cấp điện áp chính: 3kV, 6kV, 10kV và 35kV.

Loại điện áp thấp: Loại này đề cập đến các sản phẩm chống sét oxit kẽm có điện áp dưới 3kV (không bao gồm các sản phẩm dòng 3kV), có thể được chia thành bốn cấp điện áp chính: 1kV, 0.5kV, 0.38kV và 0.22kV.

Theo dòng xả định mức

Theo dòng phóng điện định mức, bộ chống sét oxit kẽm có thể được chia thành năm loại: 20, 10, 5, 2,5, 1,5kA.

Theosử dụng

Theo mục đích sử dụng, thiết bị chống sét oxit kẽm có thể được chia thành bảy loại: loại mạch hệ thống, loại trạm điện hệ thống, loại phân phối hệ thống, loại bảo vệ dàn tụ bù song song, loại đường sắt điện khí hóa, loại động cơ và điểm trung tính động cơ, loại điểm trung tính máy biến áp.

Theo cấu trúc

Các thiết bị chống sét bằng oxit kẽm có thể được chia thành hai loại dựa theo cấu trúc của chúng.

Bộ chống sét oxit kẽm có thể được chia thành bốn cấp dựa trên khả năng chống ô nhiễm. Cấp 2 là loại thông dụng, cấp 3 được sử dụng trong khu vực ô nhiễm trung bình (khoảng cách rò rỉ riêng 20mm/KV), cấp 3 được sử dụng trong khu vực ô nhiễm nặng (khoảng cách rò rỉ riêng 25mm/KV), và cấp 3 được sử dụng trong khu vực ô nhiễm cực nặng (khoảng cách rò rỉ riêng 31mm/KV).

Lớp phủ composite: Bộ chống sét oxit kẽm lớp phủ composite được làm từ vật liệu cao su silicon composite làm lớp phủ, kết hợp với tấm điện trở oxit kẽm hiệu suất cao, sử dụng cấu trúc đặc biệt bên trong, được lắp ráp bằng công nghệ tiên tiến, có ưu điểm kép của vật liệu cao su silicon và tấm điện trở oxit kẽm. Ngoài tất cả các ưu điểm của bộ chống sét oxit kẽm bằng sứ, dòng sản phẩm này còn có hiệu suất cách điện tốt, khả năng chống ô nhiễm cao, khả năng chống cháy nổ tốt, kích thước nhỏ gọn, trọng lượng nhẹ, không cần bảo trì, không dễ bị hư hỏng, độ kín khít đáng tin cậy, khả năng chống lão hóa tuyệt vời và các ưu điểm khác.

Theo hiệu suất cấu trúc

Theo cấu trúc và hiệu suất, thiết bị chống sét oxit kẽm có thể được chia thành ba loại: không có khe hở (W), có khe hở nối tiếp (C), có khe hở song song (B).

1. Trước đây, việc lựa chọn và đánh giá nhược điểm của thiết bị chống sét chỉ dựa trên mức điện áp quá tải khi vận hành và mức điện áp quá tải do sét đánh.

Tiêu chuẩn quốc gia quy định rằng điện áp tại đầu cực nguồn của hệ thống phải cao hơn một chút so với K lần điện áp định mức (hoặc điện áp danh định) Un của hệ thống, tức là K = Um/Un (Um là điện áp cao nhất của hệ thống). Vật liệu cách điện của thiết bị điện phải có khả năng hoạt động trong thời gian dài dưới điện áp Un. Hệ số K đối với hệ thống 220kV trở xuống là 1,15, và đối với hệ thống 330kV trở lên, K = 1,1. Các nguyên tắc nêu trên cũng được tuân thủ trong giai đoạn đầu thiết kế thiết bị chống sét.

2. Lựa chọn và sự cần thiết của thiết bị chống sét để đảm bảo hoạt động dưới điều kiện quá áp nối đất một pha và an toàn của hệ thống điện.

Từ góc độ vận hành an toàn, việc lựa chọn điện áp định mức của thiết bị chống sét cũng cần tuân thủ các nguyên tắc sau:

(1) Điện áp định mức của bộ chống sét oxit kẽm phải cao hơn điện áp quá độ tần số công suất có thể xuất hiện khi lắp đặt. Trong hệ thống nối đất trung tính 110kV trở lên, có thể lựa chọn theo phương pháp trên.

(2) Trong hệ thống nối đất gián tiếp trung tính dưới 110 kV, theo quy định của cơ quan điện lực, trong điều kiện nối đất một pha, cho phép chạy trong 2 giờ, và đôi khi ngay cả khi xảy ra quá điện áp nối đất hồ quang gián đoạn do sản sinh ra, hệ thống vẫn có thể chạy hơn 2 giờ để tìm lỗi. Đặc điểm vận hành hệ thống này khiến việc vận hành an toàn của bộ chống sét oxit kẽm dưới điện áp định mức 10 giây đặt ra mối đe dọa nghiêm trọng. Hơn nữa, cấu trúc và thiết kế của bộ chống sét oxit kẽm và bộ chống sét SiC khác nhau (bộ sau có khe hở để dập tắt hồ quang, bộ trước không có khe hở hoặc chỉ có khe hở phân tách), dẫn đến trên thực tế bộ chống sét oxit kẽm bị sụp đổ do nhiệt và thậm chí xảy ra tai nạn nổ nghiêm trọng. Trước tình hình này, nhiều cục cung cấp điện và viện thiết kế điện lực đã đưa ra nhiều loại giá trị điện áp định mức (như 14,4kV, 14,7kV, v.v.) theo điều kiện lưới điện địa phương. Trong các tài liệu thảo luận về thử nghiệm tải tác động của một số tiêu chuẩn quốc gia, dung sai điện áp định mức 10 giây được tăng lên 1,2 ~ 1,3 lần, để tăng khả năng thích ứng của bộ chống sét oxit kẽm với điểm trung tính. Hệ thống nối đất gián tiếp được cải tiến.

Do điện áp định mức của bộ chống sét oxit kẽm quá thấp, bộ chống sét sẽ hoạt động được ngay cả khi có quá áp nối đất một pha hoặc thậm chí nhiều quá áp thoáng qua. Cục Giám sát An toàn và Điều phối Sản xuất thuộc Bộ Điện lực đã đề xuất sửa đổi bộ chống sét ngay từ bản tin an toàn số 17 ngày 30 tháng 10 năm 1993.

Trong giai đoạn chuyển tiếp giữa thời điểm công bố và sửa đổi tiêu chuẩn mới, các quy tắc thiết kế sau đây được đề xuất cho việc lựa chọn điện áp định mức và điện áp vận hành liên tục của bộ chống sét oxit kẽm trong hệ thống trung tính không nối đất: điện áp định mức gấp 1,2-1,3 lần điện áp dập tắt hồ quang thiết kế của bộ chống sét SiC tham chiếu, và điện áp vận hành liên tục là điện áp đường dây cao nhất của hệ thống vận hành.

Do không có tiêu chuẩn thống nhất cho các dữ liệu cơ bản nêu trên, nên sẽ có sự khác biệt giữa nhà sản xuất thiết bị chống sét và người sử dụng trong thiết kế và sản xuất.

3. Thực hiện tiêu chuẩn mới phiên bản năm 2000, lựa chọn thực tế cột chống sét an toàn và hợp lý.

Trong tiêu chuẩn mới năm 2000 của Trung Quốc (GB11032-2000), nguyên tắc lựa chọn điện áp định mức gấp 1,2-1,3 lần đã được công nhận, nhưng việc lựa chọn điện áp hoạt động liên tục có một quy định mới: lấy tuổi thọ của thiết bị chống sét ở mức 1,5U/U1mA làm giá trị tham chiếu để lựa chọn (thiết kế) điện áp hoạt động liên tục của thiết bị chống sét. Với trình độ thiết kế và sản xuất của thiết bị chống sét trong nước, giá trị chung là 80%, do đó điện áp hoạt động liên tục được chọn là 0,8 lần điện áp định mức. Điều này được hỗ trợ bởi vùng dòng điện nhỏ của đường cong điện thế kế.

Do đó, trên thực tế, khi tiến hành tính toán mô phỏng theo điều kiện cụ thể hoặc lựa chọn thiết bị chống sét theo kinh nghiệm và thực tiễn, cần phải tính đến mức quá áp của hoạt động nối đất một pha trong 1 giờ. Tuy nhiên, trong các thỏa thuận kỹ thuật của người sử dụng và thậm chí trong bản vẽ của các viện thiết kế điện lực, có nhiều giá trị điện áp định mức hơi khác so với các giá trị trên (ví dụ như 16,5kV và 16,7kV trong 10kV, v.v.). Lý do là trong quá trình thiết kế thực tế của thiết bị chống sét, giá trị điện áp định mức trong đường cong vôn-ampe nằm trong vùng dòng điện nhỏ, nhỏ hơn giá trị U1mAAC, việc theo đuổi sự khác biệt nhỏ không thể thực hiện được trong thiết kế thực tế của thiết bị chống sét; Ngoài ra, từ những thảo luận sau đây, theo yêu cầu của tiêu chuẩn quốc gia mới, cần lựa chọn thiết bị sử dụng an toàn trong phạm vi quá áp cho phép (điều này đề cập đến hệ thống không nối đất).

4. Lựa chọn khoa học bộ chống sét oxit kẽm không nối đất theo tiêu chuẩn mới năm 2000.

(1) Điện áp định mức phải được lựa chọn và thiết kế theo giá trị hiệu dụng tối đa của điện áp tần số nguồn cho phép đặt vào các đầu cực của bộ chống sét, sao cho nó có thể hoạt động chính xác dưới quá áp thoáng qua được xác định trong thử nghiệm tải tác động quy định. Điện áp hoạt động liên tục phải được lựa chọn để đảm bảo RMS không đổi giữa các đầu cực của bộ chống sét. Lúc này, điện áp phóng điện tần số nguồn phải đủ cao để tránh hoạt động của cách điện của thiết bị được bảo vệ dưới quá áp hoạt động mà không có bảo vệ và kéo dài tuổi thọ, đồng thời phải tính đến mức độ sạc thực tế và điện áp dư của bộ chống sét oxit kẽm sản xuất tại Trung Quốc.

(2) Trường hợp điện áp tần số nguồn tăng nghiêm trọng hơn hoặc điện áp thử cách điện của thiết bị cao hơn, cần chọn điện áp định mức cao hơn của bộ chống sét oxit kẽm. Điện áp tham chiếu tần số nguồn được chọn phải bằng hoặc lớn hơn điện áp định mức. Nếu hai điểm này trong yêu cầu tiêu chuẩn QUỐC GIA mới được đáp ứng tốt hơn, thì cũng có thể tìm thấy các phép tính sau đây để đáp ứng các yêu cầu về quá điện áp. Yêu cầu tiêu chuẩn quốc gia, để đảm bảo hoạt động nối đất một pha trong 2 giờ mà không có tác động. Trong trường hợp nghiêm trọng nhất, khi xảy ra đồng thời việc nối đất một pha và việc ngắt tải, điện áp quá mức tối đa có thể tính toán theo lý thuyết là 1,99 lần, và điện áp hoạt động liên tục cho phép UC (giá trị hiệu dụng) của bộ chống sét oxit kẽm được chọn như sau:

Điện áp định mức (Ur≈1,25 UC) được chọn theo tiêu chuẩn quốc gia về tỷ lệ sạc là 0,8, đáp ứng đầy đủ các yêu cầu. Nếu sử dụng nối đất hồ quang và quá áp cộng hưởng với xác suất thoát cao, điện áp định mức phải đáp ứng: nhấn lại?=0,8. Chọn điện áp hoạt động liên tục, cũng đáp ứng các yêu cầu.

Tóm lại, khó khăn chính trong việc lựa chọn thiết bị chống sét là xác định phạm vi quá áp tạm thời. Cần đảm bảo hoạt động an toàn và chính xác dưới quá áp vận hành cao và quá áp khí quyển, đồng thời đảm bảo rằng tấm van không hoạt động dưới quá áp tạm thời.

Hiện nay, việc lựa chọn và thiết kế loại chống sét phải đảm bảo rằng chống sét oxit kẽm có điện áp cao nhất của hệ thống không hoạt động khi xảy ra sự cố chạm đất một pha trong 2 giờ, nếu không chống sét oxit kẽm sẽ bị quá nhiệt hoặc thậm chí gây nổ.

Do đó, theo các yêu cầu mới, việc lựa chọn hệ thống không nối đất là phù hợp.

Nhưng trong thiết bị tụ điện nối đất có cuộn dây triệt tiêu hồ quang, điện áp quá tải nối đất sẽ thấp hơn nhiều, khi đó có thể chọn giá trị thấp dựa trên tính toán mô phỏng thực tế về điện áp định mức và điện áp hoạt động liên tục để bộ chống sét oxit kẽm hoạt động dưới điện áp quá tải hoạt động thấp hơn, thiết bị bảo vệ tụ điện, nhưng nếu không tiện, cũng có thể chọn theo hệ thống không nối đất.

Vì việc cách điện giữa cực tụ điện và đất đã được xem xét để đáp ứng các yêu cầu nối đất một pha 2h.

Khi hoạt động ở điện áp thấp hơn điện áp định mức, thiết bị chống sét sẽ không hoạt động và sẽ không gây ra hư hỏng do quá áp cho tụ điện.

Tóm lại, điều này là do các tấm van oxit kẽm mắc nối tiếp không có khe hở, trong điện trở chống sét oxit kẽm không thể chịu được quá áp gấp 1,99 lần, dẫn đến việc lựa chọn điện áp tham chiếu hồ quang SiC cho điện áp định mức của bộ chống sét oxit kẽm không đáp ứng được yêu cầu, chắc chắn sẽ tăng lên để đảm bảo an toàn cho bộ chống sét, ví dụ như không có dữ liệu mô phỏng thực tế.

Giá trị khuyến nghị thể hiện trong tinh thần của tiêu chuẩn quốc gia là phù hợp hơn vì nó đáp ứng các yêu cầu về giới hạn.