Arrêtateur d'oxyde de zinc

Arrêtateur d'oxyde de zincest unparafoudreavec de bonnes performances de protection.

Lepare-étincelles à l'oxyde de zincIl s'agit du protecteur de surtension le plus avancé au monde. Ceci est dû à l'incorporation d'oxyde d'azinc.arrêteurLe disque de résistance à noyau permet d'améliorer les caractéristiques volt-ampère du disque et d'augmenter sa capacité de courant de travers dans les situations de surtension, ce qui représente une amélioration considérable par rapport au carbure de silicium conventionnel.arrestationsSous tension de fonctionnement normale, le courant traversant le parafoudre n'est que de un microampère. Lorsque learrêteurEn cas de tension moyenne, les excellentes caractéristiques non linéaires du parafoudre augmenteront le courant le traversant de plusieurs milliers de fois.arrêteurest à l'état conducteur et libérera l'énergie de surtension à la terre, protégeant ainsi les équipements de transmission d'énergie contre les effets de la surtension.

Arrêtateur d'oxyde de zincIl s'agit d'un nouveau type de parafoudre développé dans les années 1970, principalement composé de varistances à oxyde de zinc. Chaque varistance possède une tension de seuil (appelée tension de varistance) dès sa fabrication. Sous tension de fonctionnement normale (inférieure à la tension de varistance), la valeur de la varistance est très élevée, ce qui correspond à un état isolé. En revanche, sous l'effet d'une surtension (supérieure à la tension de varistance), la varistance se bloque à une valeur faible, ce qui correspond à un court-circuit. Cependant, après le choc, la varistance retrouve son état isolé. Lorsque la tension supérieure à sa tension de seuil est supprimée, elle retrouve son état de haute résistance. Ainsi, si un parafoudre à oxyde de zinc est installé sur une ligne électrique, lors d'un impact de foudre, la haute tension de l'onde de foudre provoque le blocage de la varistance et le courant de foudre s'écoule à travers celle-ci vers la terre. La tension sur la ligne électrique est ainsi maintenue dans une plage de sécurité, assurant la protection des équipements électriques.

Sept caractéristiques d'un pare-étincelles à oxyde de zinc :

débit

Cela se traduit principalement par la capacité du parafoudre à absorber tous types de surtensions dues à la foudre, les surtensions transitoires à fréquence industrielle et les surtensions de fonctionnement.

propriétés protectrices

Le parafoudre à oxyde de zinc protège tous types d'équipements électriques des réseaux électriques contre les surtensions et offre une excellente protection. Grâce aux propriétés voltamétriques non linéaires exceptionnelles de la plaque d'oxyde de zinc, seul un courant de quelques centaines de microampères circule sous la tension de fonctionnement normale. Sa conception sans entrefer est ainsi simplifiée, ce qui lui confère d'excellentes performances de protection, un poids léger et un encombrement réduit. En cas de surtension, le courant traversant la plaque augmente rapidement, limitant l'amplitude de la surtension et dissipant son énergie. La plaque d'oxyde de zinc retrouve ensuite son état de haute résistance, rétablissant le fonctionnement normal du réseau électrique.

Les performances d'étanchéité

Les composants du parafoudre présentent une bonne résistance au vieillissement, une bonne étanchéité à l'air grâce à un revêtement composite de haute qualité, utilisent un contrôle de la compression de la bague d'étanchéité et un mastic d'étanchéité appliqué, ainsi que d'autres mesures, et un revêtement céramique comme matériau d'étanchéité, afin de garantir une étanchéité fiable et des performances stables du parafoudre.

Propriétés mécaniques de

Les trois facteurs suivants sont principalement pris en compte : la force sismique à supporter ;

Pression maximale du vent sur le parafoudre ;

La partie supérieure du parafoudre supporte la tension maximale admissible du câble.

Propriété de décontamination

Le parafoudre à oxyde de zinc sans entrefer présente une haute résistance à la pollution.

La distance de fuite spécifique stipulée par la norme nationale est : Zone moyennement polluée de classe II : distance de fuite spécifique 20 mm/kV ;

Zone de forte pollution de classe III : distance de fuite spécifique 25 mm/kV ;

Zone extrêmement polluée de classe IV : distance de fuite spécifique 31 mm/kV.

Haute fiabilité opérationnelle

La fiabilité du fonctionnement à long terme dépend de la qualité des produits et de leur sélection judicieuse. La qualité du produit est principalement influencée par les trois aspects suivants : la rationalité de la structure globale du parafoudre ; les caractéristiques voltamétriques et la résistance au vieillissement de la vanne à oxyde de zinc ; et les performances d’étanchéité du parafoudre.

tolérance à la fréquence du réseau

En raison de facteurs liés au système électrique tels que la mise à la terre monophasée, l'effet de capacité des lignes longues et le rejet de charge, entre autres, une augmentation de la tension à fréquence industrielle ou une surtension transitoire de forte amplitude peuvent survenir ; le parafoudre dispose d'un temps limité pour résister à une certaine augmentation de la tension à fréquence industrielle.

Fonction

Chaque type de parafoudre présente des avantages et des caractéristiques propres, et son utilisation doit être adaptée à différents environnements afin d'assurer une isolation optimale. Sous tension nominale, le parafoudre se comporte comme un isolateur et reste inactif. En cas de surtension ou de pic de tension, il entre en action et conduit le courant vers la terre, protégeant ainsi efficacement les équipements électriques.

Classification

Selon le niveau de tension

Les parafoudres à oxyde de zinc sont classés selon leur tension nominale et peuvent être divisés en trois catégories :

Catégorie haute tension : Elle fait référence à la série de parafoudres à oxyde de zinc de plus de 66 kV, qui peuvent être grossièrement divisées en sept grades : 1000 kV, 750 kV, 500 kV, 330 kV, 220 kV, 110 kV et 66 kV.

Catégorie moyenne tension : Elle fait référence aux produits de la série de parafoudres à oxyde de zinc dans la gamme de 3 kV à 66 kV (à l'exclusion des produits de la série 66 kV), qui peuvent être grossièrement divisés en quatre niveaux de tension : 3 kV, 6 kV, 10 kV et 35 kV.

Catégorie basse tension : Elle fait référence aux produits de la série de parafoudres à oxyde de zinc inférieurs à 3 kV (à l’exclusion des produits de la série 3 kV), qui peuvent être approximativement divisés en quatre niveaux de tension : 1 kV, 0,5 kV, 0,38 kV et 0,22 kV.

Selon le courant de décharge nominal

Selon le courant de décharge nominal, les parafoudres à oxyde de zinc peuvent être divisés en cinq classes : 20, 10, 5, 2,5, 1,5 kA.

Selonutiliser

Les parafoudres à oxyde de zinc peuvent être divisés en sept types selon leur utilisation : type circuit système, type centrale électrique système, type distribution système, type protection par batterie de condensateurs de compensation shunt, type chemin de fer électrifié, type moteur et point neutre moteur, type point neutre transformateur.

Selon la structure

Les pare-étincelles à oxyde de zinc peuvent être divisés en deux catégories selon leur structure.

Les parafoudres à oxyde de zinc peuvent être classés en quatre catégories selon leur résistance à la pollution. La classe I est la plus courante, la classe II est utilisée dans les zones de pollution moyenne (distance de fuite spécifique de 20 mm/kV), la classe III dans les zones de forte pollution (distance de fuite spécifique de 25 mm/kV) et la classe III dans les zones de très forte pollution (distance de fuite spécifique de 31 mm/kV).

Revêtement composite : le parafoudre à oxyde de zinc à revêtement composite est constitué d’un revêtement en caoutchouc de silicone composite et d’une feuille de zinc haute performance résistante à l’oxyde de zinc. Sa structure interne spéciale et son assemblage, réalisés grâce à une technologie de pointe, lui confèrent les avantages combinés du caoutchouc de silicone et de la feuille de zinc. Outre tous les atouts du parafoudre à oxyde de zinc en porcelaine, cette gamme de produits présente d’excellentes performances d’isolation, une haute résistance à la pollution, une protection antidéflagrante efficace, ainsi que des dimensions réduites, un poids léger, une absence d’entretien, une grande robustesse, une étanchéité fiable et une excellente résistance au vieillissement.

Selon les performances de la structure

Les parafoudres à oxyde de zinc peuvent être divisés en trois types selon leur structure et leurs performances : sans dégagement (W), avec dégagement en série (C), avec dégagement en parallèle (B).

1. Auparavant, le choix et les inconvénients des parafoudres étaient évalués uniquement en tenant compte des niveaux de surtension de fonctionnement et de surtension due à la foudre.

La norme nationale stipule que la tension aux bornes d'alimentation du système doit être légèrement supérieure à K fois la tension nominale Un du système, soit K = Um/Un (Um étant la tension maximale du système). L'isolation des équipements électriques doit pouvoir fonctionner durablement sous Un. Le coefficient K est de 1,15 pour les systèmes de 220 kV et moins, et de 1,1 pour les systèmes de 330 kV et plus. Ces principes sont également pris en compte dès la conception du parafoudre.

2. Sélection et nécessité d'un parafoudre pour garantir le fonctionnement en cas de surtension de mise à la terre monophasée et la sécurité du réseau électrique

Du point de vue de la sécurité de fonctionnement, le choix de la tension nominale du parafoudre doit également respecter les principes suivants :

(1) La tension nominale du parafoudre à oxyde de zinc doit être supérieure à la tension transitoire de fréquence du réseau qui peut apparaître lors de son installation. Dans un système de mise à la terre du neutre de 110 kV et plus, il peut être sélectionné selon la méthode ci-dessus.

(2) Dans les systèmes de mise à la terre indirecte du neutre de 110 kV et moins, la réglementation du service de l'énergie électrique autorise un fonctionnement de 2 heures en cas de mise à la terre monophasée. Parfois même, en cas de surtension intermittente due à un arc de mise à la terre, ce fonctionnement peut dépasser 2 heures pour la recherche de défauts. Ce type de fonctionnement compromet sérieusement la sécurité des parafoudres à oxyde de zinc sous leur tension nominale de 10 s. De plus, la conception et la structure des parafoudres à oxyde de zinc diffèrent de celles des parafoudres au carbure de silicium (SiC) : ces derniers utilisent un éclateur pour l'extinction de l'arc, tandis que les parafoudres à oxyde de zinc n'en possèdent pas ou seulement un entrefer. En pratique, les parafoudres à oxyde de zinc peuvent ainsi provoquer un effondrement thermique, voire une explosion. Face à cette situation, de nombreux services de distribution d'électricité et bureaux d'études ont proposé différentes valeurs de tension nominale (14,4 kV, 14,7 kV, etc.) en fonction des conditions du réseau électrique local. Dans les essais de charge de plusieurs documents de travail sur les normes nationales, la tolérance de tension nominale de 10 s est augmentée de 1,2 à 1,3 fois, ce qui améliore l'adaptabilité des parafoudres à oxyde de zinc au point neutre. Le système de mise à la terre indirecte est amélioré.

En raison de la tension nominale trop basse du parafoudre à oxyde de zinc, celui-ci fonctionnera sous une surtension de mise à la terre monophasée, voire sous de nombreuses surtensions transitoires. Le Département de la supervision de la sécurité et de la coordination de la production du ministère de l'Électricité a proposé la révision du parafoudre dès le 17e bulletin de sécurité daté du 30 octobre 1993.

Durant la période transitoire entre l'annonce et la révision de la nouvelle norme, les règles de conception suivantes sont proposées pour le choix de la tension nominale et de la tension de fonctionnement continu du parafoudre à oxyde de zinc dans un système à neutre non mis à la terre : la tension nominale est de 1,2 à 1,3 fois la tension de conception d'extinction d'arc du parafoudre SiC de référence, et la tension de fonctionnement continu est la tension de ligne la plus élevée du système.

Comme il n'existe pas de norme unifiée pour les données de base mentionnées ci-dessus, il y aura des divergences entre le fabricant du parafoudre et l'utilisateur en matière de conception et de fabrication.

3. Mettre en œuvre l'édition 2000 de la nouvelle norme, sélection sûre et raisonnable du parafoudre.

La nouvelle norme chinoise de 2000 (GB11032-2000) reconnaît le principe de sélection d'une tension supérieure à 1,2-1,3 fois la tension nominale. Cependant, une nouvelle disposition s'applique au choix de la tension de fonctionnement continu : celle-ci est déterminée en prenant comme référence la durée de vie du parafoudre de 1,5 Un//U1mA. Compte tenu du niveau de conception et de fabrication des parafoudres domestiques, la valeur courante est de 80 %, ce qui correspond à 0,8 fois la tension nominale. Ce choix est justifié par la faible intensité du courant sur la courbe de voltampérométrie.

Par conséquent, en pratique, le niveau de surtension d'une heure de fonctionnement monophasé avec mise à la terre doit être pris en compte lors des calculs de simulation effectués dans des conditions spécifiques ou lors du choix du parafoudre selon l'expérience. Cependant, de nombreuses valeurs de tension nominale légèrement différentes de celles mentionnées ci-dessus figurent dans les accords techniques des utilisateurs, voire dans les schémas des bureaux d'études électriques, ce qui me semble superflu (par exemple, 16,5 kV et 16,7 kV pour 10 kV). En effet, lors de la conception d'un parafoudre, la tension nominale sur la courbe volt-ampère se situe dans la zone des faibles courants, inférieure à la valeur U1mAAC. La recherche de différences aussi subtiles est donc impossible lors de la conception concrète. De plus, comme indiqué ci-après, conformément aux exigences de la nouvelle norme nationale, il convient de choisir un parafoudre adapté à une utilisation sûre dans la limite de surtension admissible (pour les systèmes non mis à la terre).

4. Sélection scientifique du parafoudre à oxyde de zinc non mis à la terre selon la nouvelle norme de l'édition 2000

(1) La tension nominale doit être sélectionnée et dimensionnée en fonction de la valeur efficace maximale de la tension admissible à fréquence industrielle appliquée aux bornes du parafoudre, afin d'assurer son bon fonctionnement sous la surtension transitoire déterminée lors de l'essai de charge spécifié. La tension de fonctionnement continue doit être choisie de manière à garantir une valeur efficace constante entre les bornes du parafoudre. La tension de décharge à fréquence industrielle doit être suffisamment élevée pour éviter la mise en marche de l'isolation de l'équipement protégé sous l'effet d'une surtension de fonctionnement sans protection et prolonger ainsi sa durée de vie. Il convient également de tenir compte du taux de charge réel et de la tension résiduelle des parafoudres à oxyde de zinc fabriqués en Chine.

(2) Lorsque la tension à fréquence industrielle augmente significativement ou que la tension d'essai d'isolement de l'équipement est plus élevée, il convient de choisir un parafoudre à oxyde de zinc de tension nominale plus élevée. La tension de référence à fréquence industrielle doit être égale ou supérieure à la tension nominale. Ces deux points des nouvelles exigences de la norme nationale étant mieux satisfaits, le calcul suivant permet également de répondre aux exigences de surtension. Conformément à la norme nationale, il est impératif de garantir un fonctionnement sans intervention pendant 2 heures en cas de mise à la terre monophasée. Dans le cas le plus critique, lorsque la mise à la terre monophasée et le délestage de la charge se produisent simultanément, la surtension maximale théorique est de 1,99 fois la tension nominale. La tension de fonctionnement continue admissible UC (valeur efficace) du parafoudre à oxyde de zinc est alors sélectionnée comme suit :

La tension nominale (Ur≈1,25 UC) a été sélectionnée conformément au taux de charge standard national de 0,8, ce qui répond à toutes les exigences. Si la mise à la terre de l'arc et la surtension de résonance avec une probabilité d'échappement élevée sont utilisées, la tension nominale doit respecter : appuyez à nouveau ?=0,8 Sélectionnez la tension de fonctionnement continue, qui répond également aux exigences.

En résumé, la principale difficulté du choix d'un parafoudre réside dans la détermination de l'étendue des surtensions transitoires. Il est impératif de garantir un fonctionnement sûr et précis sous des surtensions de service élevées et des surtensions atmosphériques, et de s'assurer que le clapet anti-retour ne s'actionne pas en cas de surtension transitoire.

Actuellement, le choix du type et la conception du parafoudre doivent garantir que le parafoudre à oxyde de zinc de surtension la plus élevée du système ne fonctionne pas lors d'une mise à la terre monophasée de 2 heures, sinon le parafoudre à oxyde de zinc subira un effondrement thermique, voire une explosion.

Par conséquent, il convient de sélectionner le système non mis à la terre conformément aux nouvelles exigences.

Cependant, dans un dispositif de protection par condensateur à bobine de suppression d'arc, la surtension de mise à la terre sera beaucoup plus faible. On peut alors choisir une tension basse, en se basant sur le calcul de simulation pratique de la tension nominale et de la tension de fonctionnement continue, afin que le parafoudre à oxyde de zinc fonctionne sous une surtension de fonctionnement plus faible. Si cela n'est pas pratique, on peut également opter pour un système sans mise à la terre.

Parce que l'isolation entre le pôle du condensateur et la terre a été considérée comme répondant aux exigences de mise à la terre monophasée 2h.

Fonctionnant à une tension inférieure à la tension nominale, le parafoudre ne se déclenche pas et ne provoque aucun dommage par surtension au condensateur.

En résumé, cela s'explique par le fait que les plaques de soupapes en oxyde de zinc, sans espace d'arrêt, sont directement montées en série. Dans les parafoudres à oxyde de zinc, les résistances ne peuvent supporter qu'une surtension inférieure à 1,99 fois la tension nominale, due à l'amorçage d'arcs en carbure de silicium. Le choix de la tension nominale du parafoudre à oxyde de zinc comme référence ne répond donc pas aux exigences, ce qui entraîne inévitablement une augmentation de la tension nominale. Pour garantir la sécurité du parafoudre, il n'existe pas de données de simulation réelles.

La valeur recommandée, qui reflète l'esprit de la norme nationale, est plus appropriée car elle satisfait aux exigences limites.