Analiza cauzelor de explozie ale paratrăsnetului cu oxid de zinc de 10 kV
1. Analiza cauzelor de explozie ale paratrăsnetului cu oxid de zinc de 10 kV
În prezent, un număr mare de paratrăsnet din oxid de zinc (ZnO) (numit și descărcător de supratensiune) pentru distribuția energiei electrice sunt utilizate în rețelele de distribuție de 10 kV pentru a evita deteriorarea echipamentelor de distribuție a energiei în caz de supratensiune cauzată de trăsnet. În timpul funcționării, unele descărcătoare cu oxid de zinc se defectează din cauza problemelor de calitate și a funcționării și întreținerii insuficiente. După defecțiune, linia de distribuție a energiei de 10 kV este conectată la pământ printr-un descărcător de oxid de zinc. În acest caz, defecțiunea de izolație trebuie tratată cu întrerupere de curent. Prin urmare, fiabilitatea sursei de alimentare este redusă într-o anumită măsură.
1. Analiza cauzei defectării descărcătorului cu oxid de zinc
Exemplul 1: A apărut o defecțiune la pământ pe o linie de distribuție de 10 kV. Un opritor de oxid de zinc a fost găsit avariat când a fost inspectată linia. După ce a fost înlocuit descărcătorul de oxid de zinc, linia a fost pusă din nou în funcțiune cu succes. După ce descărcătorul de oxid de zinc defect a fost dezasamblat și s-a constatat că mantaua sa din cauciuc siliconic a fost ruptă și a existat un canal evident de arc de-a lungul părții laterale a discului supapei descărcătorului de oxid de zinc'; cu toate acestea, discul supapei nu s-a crăpat sau rupt. Deoarece niciunul dintre discurile supapelor (4 în total) nu a fost spart, înseamnă că discurile supapelor nu s-au deteriorat. Dacă se deteriorează, determinând defectarea opritorului de oxid de zinc, defecțiunea apare ca explozia discului supapei, mai degrabă decât ca fulger lateral. În acest exemplu, există un spațiu de aer între discul supapei descărcătorului de oxid de zinc și cilindrul izolator, iar respirația cavității poate provoca cu ușurință pătrunderea umidității. Umiditatea se adună pe partea laterală a discului supapei, reducând rezistența de izolație a suprafeței laterale. Sub acțiunea supratensiunii, fulgerarea are loc de-a lungul părții laterale a discului supapei, formând astfel un canal de arc.
Exemplul 2: Aceasta este o defecțiune a unui opritor de oxid de zinc. Descărcătorul de oxid de zinc a fost dezasamblat și nu au fost găsite piese metalice interioare corodate și nicio descărcare nu a fost găsită în interiorul discurilor supapelor și a suprafețelor pulverizate cu aluminiu și a fost găsit doar un canal de arc pe partea discului supapei. Cauza fulgerului lateral este că producătorul adoptă injecția de lipici pentru a elimina cavitatea dintre discul supapei de oprire a oxidului de zinc și cilindrul izolator exterior. Temperatura de injectare este ridicată,aproximativ 200°C.Datorită unei mari diferențe de coeficient de dilatare termică între glazura izolatoare și discul supapei, injecția de adeziv la temperatură înaltă poate provoca fisuri mici în glazura izolatoare, ceea ce duce la scăderea rezistenței izolației și la supratensiune.
În cele 2 cazuri de mai sus, a fost analizată defecțiunea fulgerului lateral al supapei. În combinație cu alte cazuri de defecțiuni, se consideră că principalele cursuri de tăvăluire laterală sunt i) pătrunderea de umiditate rezultată din etanșarea slabă; (ii) geam izolator deteriorat pe partea laterală a discului supapei; (iii) suprafață slabă între discul supapei și izolația exterioară și astfel încât. Aceste cauze au ca rezultat o rezistență scăzută a izolației laterale. Au existat defecțiuni de supapă rupte și defecțiuni la pământ într-o linie de 10 kV. În timpul inspecției în linie, s-a constatat că un opritor de oxid de zinc a explodat. După ce a fost înlocuit, linia a funcționat din nou normal. După ce descărcătorul de oxid de zinc defect a fost dezasamblat, mantaua sa din cauciuc siliconic a fost găsită ruptă, două discuri de supapă crăpate și două s-au rupt în bucăți; cu toate acestea, nu s-au văzut urme de intermitent lateral. Pe baza aspectului defecțiunii și a caracteristicilor de deteriorare ale discului de supapă la diferiți curenți, a fost analizat motivul deteriorării discului de supapă. Descărcătorul de oxid de zinc a fost supus unei supratensiuni de trăsnet, făcând curentul de trăsnet să circule prin discul supapei. Deoarece un astfel de curent de fulger este un curent de impuls, densitatea curentului a fost foarte mare. Curentul de impuls, însă, nu este distribuit uniform în discul supapei. Când densitatea de curent a impulsului fulgerului într-un disc de supapă local depășește valoarea limită admisă, discul de supapă va fi distrus. Deoarece curentul fulgerului conține puțină energie, discul supapei, în general, nu se va rupe sau exploda, ci doar crăpă. Motivul spargerii discului de supapă: paratrăsnetul din oxid de zinc este compus din 4 discuri de supapă; în condiții normale, cele 4 supape suportă tensiunea sistemului; atunci când două dintre ele se sparg și se deteriorează, tensiunea sistemului este aplicată celor două discuri de supapă rămase, accelerând degradarea acestora și conducând în cele din urmă la distrugerea discurilor supapei la tensiunea de frecvență de putere.
Datorită energiei mari a sursei de alimentare cu frecvență de alimentare, discul supapei se rupe sau explodează. Conform celui mai recent standard al descărcătoarelor de oxid de zinc actuale, descărcătoarele cu oxid de zinc ar trebui să poată rezista la două impacturi ale curentului de fulger de 65 kA (sau 40 kA). Într-un sistem de 10 kV, curentul de fulger de peste 65 kA (sau 40 kA) curge imposibil prin descărcătorul de oxid de zinc nu poate curge mai mult de. Acest lucru se datorează faptului că există două moduri prin care curentul de trăsnet să curgă prin descărcătorul de oxid de zinc: (1) val care vine de-a lungul liniei, (2) lovitură directă a fulgerului. Curentul de fulger de 65 kA (sau 40 kA) depășește cu mult nivelul de rezistență la trăsnet al unei linii de 10 kV, deci este imposibil ca curentul de undă de fulger care vine de-a lungul liniei să depășească 65 kA (sau 40 kA); dacă fulgerul lovește direct un turn, curentul fulgerului poate depăși 65 kA (sau 40 kA); această valoare depășește cu mult nivelul de rezistență la trăsnet al unui turn de stâlp de 10 kV, ceea ce va face ca linia să fulgeră în mai multe faze, scurtcircuit între faze și declanșare rapidă. În acest caz, defecțiunea este doar împământarea monofazată a liniei fără declanșare cu întrerupere rapidă, astfel încât are loc lovirea directă a trăsnetului. Prin urmare, este imposibil ca curentul fulgerului să depășească 65 kA (sau 40 kA). Se poate observa că cauza defecțiunii descărcătorului cu oxid de zinc este: supapa descarcătorului cu oxid de zinc are o capacitate slabă de a rezista la impulsul fulgerului; două dintre ele se rup sub acțiunea curentului de fulger, provocând ruperea restului discurilor de supapă și ruperea mantalei.
2. Măsuri anti-accidente
Sunt propuse următoarele contramăsuri pentru capacitatea slabă de prevenire a fulgerului lateral și capacitatea de rezistență la energie a discurilor supapelor de oprire cu oxid de zinc de distribuție de 10 kV:
1) Testați în prealabil descărcătoarele cu oxid de zinc și măsurați în mod regulat curenții de scurgere U mA și 0,75 U mA ai descărcătoarelor cu oxid de zinc, pentru a afla dacă sunt deteriorate sau umede și pentru a le trata eficient cât mai curând posibil.
2) Specificați cerințele privind capacitatea de prevenire a fulgerului lateral a discurilor supapelor de oprire cu oxid de zinc în specificațiile tehnice. Ar trebui să existe o structură fără spațiu de aer între discul supapei și cilindrul izolator și trebuie definite cerințe clare pentru nivelul de rezistență la căldură al glazurii izolatoare.
3) Capacitatea de rezistență la impulsuri la curent mare necesară a discului de supapă este de 65 kA (Această capacitate reflectă capacitatea de rezistență la energie a discului de supapă).
4) Alegeți producătorii cu o bună calitate a produsului și o bună reputație.
3. Concluzie
Principalul mod de defecțiune a descărcătoarelor de supratensiune din oxid de zinc de distribuție de 10 kV în funcțiune este sclipirea laterală a discului supapei, care se datorează etanșării proaste, geamului izolator deteriorat al discului supapei și interfeței slabe dintre discul supapei și exteriorul. izolatie. Pentru a îmbunătăți fiabilitatea de funcționare a descărcătorului cu oxid de zinc, capacitatea de prevenire a fulgerului lateral și calitatea discului de supapă ar trebui să fie asigurate atunci când este selectat descărcătorul, iar funcționarea de probă trebuie efectuată în funcțiune.