44447428-Descarcatorul

5/12/2018 44447428-Descarcatorul - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/44447428-descarcatorul 1/11

DESCĂRCĂTORULDescărcătorul este un echipament de protecŃie la supratensiuni, în special atmosferice,montat între fază şi pământ sau în punctele unde se modifică impedanŃa caracteristică, derecerea de la linia electrică aeriană la cablu. ConstrucŃia unui descărcător trebuie să îninească două condiŃii importante: • Să asigure descărcarea undei de supratensiune la valormai mici decât nivelul de Ńinere al echipamentului protejat, prin amorsarea unui interval izolant dimensionat corespunzător. • După descărcare, să întrerupă arcul electric al

entului de însoŃire întreŃinut de tensiunea reŃelei, care apare după amortizarea curentulude impuls de descărcare. Clasificarea soluŃiilor constructive, în ordinea evoluŃiei spresoluŃii moderne este: • • • • Eclatorul cu coarne sau intervale de protecŃie cu coarne. Dcărcătorul tubular. Descărcătorul cu suflaj magnetic şi rezistenŃă variabilă. Descărcătorumetalici (ZnO).

Eclatorul constă dintr-un ansamblu de doi electrozi, unul montat la linia de înaltă tensiune şi celălalt la masă, având un interval disruptiv între ei. Se folosesc, în specialntru protecŃia lanŃurilor de izolatoare la liniile de medie tensiune, a izolatoarelor de trecere a transformatoarelor şi posturilor de transformare de medie tensiune.

La apariŃia undei de supratensiune atmosferică apare arcul electric de descărcare şi und

a este condusă la pământ. Prin curentul de însoŃire, care apare după amortizarea curentulude descărcare, instalaŃia electrică este pusă la pământ. Arcul electric întreŃinut de curee însoŃire produce un scurtcircuit monofazat care este întrerupt de protecŃia



reŃelei, dacă reŃeaua este cu neutrul pus la pământ. Dacă reŃeaua este cu neutrul izolat,sarea arcului electric conduce la o punere la pământ instabilă a reŃelei funcŃie de parametrii reŃelei. Pot să apară supratensiuni dăunătoare echipamentelor şi instalaŃiilor. Descătubular În figura este prezentată o secŃiune longitudinală prin descărcătorul tubular. Eltrozii 2 şi 3 formează un interval disruptiv în interiorul tubului de fibră 1 sau alt material gazogen capabil să degajeze gaze sub acŃiunea temperaturii ridicate a arculuielectric de descărcare. DistanŃa dintre electrozi este reglabilă. Izolatorul de porŃela

n montat la partea superioară a tubului susŃine sistemul de electrozi de descărcare exterior 5 şi 6. Electrodul 6 se conectează la linia electrică ce va fi protajată. Inelulmetalic exterior 7 montat în jurul tubului are rolul de a accelera descărcarea capacitatea formată între inelul 7 şi electrodul 2 este mult mai mare decât capacitatea dintre electrodul 3 şi electrodul 8. În acest mod, în momentul apariŃiei supratensiunii are loc amorsarea intervalului eclatorului auxiliar format din electrozii auxiliari 3şi 8 şi apoi eclatorul principal format din electrozii 2 şi 3. Intervalul disruptiv exterior are rolul de iniŃia descărcarea în momentul apariŃiei supratensiunii. Arcul electric întreŃinut de curentul de însoŃire este stins cu ajutorul gazelor degajate de tubulde fibră. Descărcătorul cu rezistenŃă variabilă Descărcătorul cu rezistenŃă variabilă est: discuri de eclatoare din alamă, rezistenŃe de şuntare montate în paralel pe eclatoarecu rol de uniformizare a tensiunii pe eclatoare, rezistenŃe neliniare montate în ser

ie cu eclatoarele. DistanŃa disruptivă dintre eclatoare asigură o valoare a tensiuniide amorsare în jur de 3..6kV pe fiecare eclator. Reducerea timpului de ionizare aspaŃiului disruptiv care asigură limitarea supratensiunii prin amorsarea pe frontulundei, se realizează cu o piesă din titanat de bariu solidară cu eclatoarele. RezistenŃele neliniare sunt executate din discuri de carborund electrotehnic caracterizatede o anumită valoare a coeficentului de neliniaritate. La apariŃia unei supratensiuni care depăşeşte nivelul de izolaŃie al descărcătorului, are loc străpungerea lanŃuriloratoare. Curentul de impuls este condus la pământ, limitându-se astfel supratensiunea.Descărcătorul cu rezistenŃă variabilă şi suflaj magnetic ÎmbunătăŃirea performanŃelor descrezistenŃă variabilă are în vedere stingerea arcului electric întreŃinut de curentul de înde frecvenŃă



industrială. O astfel de construcŃie conŃine bobine de suflaj parcurse chiar de curentul care trebuie întrerupt. FuncŃionarea descărcătorului este relevată de schema din figura.



Aceste descărcătoare se folosesc pentru protecŃia la supratensiuni atmosferice a instalaŃiilor electrice de tensiuni de ordinul 220...400kV sau pentru protecŃia maşinilor electrice rotative împotriva supratensiunilor de comutaŃie. Parametrii descărcătoarelor descărcătoarelor cu rezistenŃă neliniară pe bază de carbură de siliciu sunt următoarele: Tea nominală a descărcătorului [kV], care reprezintă, la majoritate firmelor constructoarede descărcătoare, tensiunea maximă admisă pe descărcător, respectiv tensiunea de stingeredescărcătorului; în funcŃie de producător, tensiunea nominală a descărcătorului corespund

iunii reŃelei în care se montează. Tensiunea maximă admisibilă pe descărcător Umax, sau tenea de stingere [kVef]; această tensiune la care se stinge arcul curentului de însoŃire de frecvenŃă industrială se precizează numai dacă este diferită de tensiunea nominală. Tunea de amorsare la tensiunea de frecvenŃă industrială [kVef]. Tensiunea de amorsare 100% la impuls de tensiune de trăznet, [kVmax]. Tensiunea de amorsare pe frontul undelor de impuls de tensiune de trăznet (ITT), 1.2/50µs, [kVmax];



Tensiunea de amorsare la impuls de tensiune de comutaŃie, (ITC, 250/2500µs, [kVmax].Tensiunea de amorsare la undă de impuls de tensiune de comutaŃie, [kVmax]. Tensiunea reziduală, [kVmax]; majoritatea firmelor constructoare definesc tensiunea reziduală la curentul de 1, 3, 5, 10 şi 20kA, fiind astfel definită caracteristica tensiunecurent a descărcătorului. Tensiunea reziduală nominală [kVmax] este tensiunea reziduală lacurentul de impuls nominal; Curentul nominal de descărcare [kAmax]; Curentul admisibil la unde rectangulare de 2000µs [A]; Clasa limitatorului de suprapresiune (su

papa de suprapresiune).

Coordonarea izolaŃiei Coordonarea izolaŃiei înseamnă corelarea nivelului de Ńinere al echipamentului cu nivelul de protecŃie al descărcătorului şi are ca scop: alegerea



izolaŃiei sau a nivelului de Ńinere dielectric al echipamentului şi realizarea acesteia în funcŃie de solicitările dielectrice sau tensiunea reŃelei în care va funcŃiona echipaentul. Nivelurile de protecŃie asigurate de descărcătoarele cu rezistenŃă variabilă depinde: PerformanŃele descărcătoarelor. DistanŃa dintre echipamentul de protejat şi descărcătorplasarea descărcătorului în amonte sau în aval faŃă de echipamentul de protejat. Caracteriicile liniei electrice. ConfiguraŃia staŃiei electrice. Panta undei de supratensiuneincidente. Se recomandă ca descărcătorul să se monteze fie pe cuva transformatorului, f

ie să se racordeze la borna de înaltă tensiune a transformatorului printr-o legătură cât mscurtă posibil. De asemenea, descărcătoarele trebuie plasate în imediata apropiere a extremităŃii cablurilor, atunci când este necesară o astfel de protecŃie, iar conexiunile dela descărcător la conductoarele de fază, pe de o parte, şi la mantaua cablului, pe de altă parte, să fie cât mai scurte posibil. DistanŃa maximă admisibilă pe calea de curent dire descărcătorul cu rezistenŃă variabilă şi aparatul protejat se poate calcula orientativrelaŃia:∆l = U iz − U rez ⋅k 2⋅a

unde: U iz este tensiunea de Ńinere la impuls de trăsnet a izolaŃiei la 2-3 µs , în kVmax; U rez este tensiunea reziduală nominală pe descărcător, în kVmax, a este panta undei desupratensiune care se propagă pe linii în staŃii, în kV/m, k este un coeficient care dep

inde de influenŃa parametrilor schemei , conform tabelului 1. Valorile pantei a sedetermină cu relaŃia:

a=

S c

unde S este panta undei de supratensiune care se propagă în staŃii, măsurată în kV/µs (deS= 1200 kV/µs), c este viteza de propagare a undei de supratensiune (300m/µs pentruLEA şi 150m/µs pentru cabluri). Valori probabile ale duratei frontului [ ] sunt :



2µs pentru linia neprotejată cu conductoare de protecŃie sau 3µs pentru liniile protejate cu conductoare de protecŃie. Tabelul 1 valorile coeficientului k funcŃie de tipulschemei statiei Nr.crt. 1. 2. 3. Tipul schemei staŃiei De capăt, cu una – două linii racordate De trecere, cu trei sau mai multe linii racordate De conexiune, cu trei sau mai multe linii racordate permanent Coeficientul k 1 1,25 1,5

Tabelul 2 Lungimea liniei de fuga specifică gradului de poluare al zonei geografic

e Nivelul (gradul de poluare al zonei) I – slab II – mediu III – puternic IV – foarte puternic Lungimea liniei de fugă specifică minimă [cm/kV] 1,6 2,0 2,5 3,1

Raportul între tensiunea de Ńinere a echipamentului şi nivelul de protecŃie asigurat dedescărcător se defineşte ca fiind coeficientul de siguranŃă,care, în cazul amplasării descărcătoarelor în apropierea echipamentului pe care îl protejeare următoarele valori : a) Domeniul de tensiuni 1 kV ≤ U m ≤ 52 kV pentru echipamentul din lista 1 se utilizează un coeficient de siguranŃă de 1,4 între nivelul de Ńinere laimpuls de trăsnet al aparatului de protejat şi nivelul de protecŃie la impuls de trăsnetal descărcătorului. Pentru echipamentul din lista 2, în anumite cazuri, se admit valori scăzute, până la 1,2. b) Domeniul de tensiuni 52 kV ≤ U m ≤ 300 kV : se aleg, în generacoeficienŃi de siguranŃă de cel puŃin 1,2 pentru supratensiuni de trăsnet. c) Domeniul de

tensiuni U m ≥ 300k V : se aleg, în general, coeficienŃi de siguranŃă de cel puŃin 1,15 ptru supratensiunile de comutaŃie şi de 1,25 pentru supratensiunile de trăsnet.

Descărcătoarele cu oxizi metalici



Descărcătoarele cu oxizi metalici (ZnO) se aleg pe baza următoarelor criterii: • Tensiunea de funcŃionare continuă a descărcătorului Uc. Această valoare se alege încât U c ≥U Mrpentru un descărcător conectat între fază şi pământ într-un sistem trifazat, sau U c ≥ U Mun descărcător montat între faze. Totodată, Uc. trebuie să fie mai mare decât supratensiule temporare de lungă durată care nu sunt eliminate prin protecŃie. Amplitudinea supratensiunile temporare depinde de caracteristicile sistemului şi liniei precum şi de defectul care le generează şi modul de legare la pământ al neutrului. În general, descărcăt

le nu sunt folosite pentru eliminarea supratensiunile temporare. • • • • • Amplitudinea şiurata supratensiunilor temporare din reŃea. Nivelurile de protecŃie asigurate la undele de impuls de comutaŃie şi de trăznet Nivelurile de Ńinere ale echipamentelor protejate. Capacitatea de absorbŃie a energiei descărcate. Clasa limitatorului de presiune.

Parametrii nominali ai acestora sunt: Tensiunea nominală Un care reprezintă un parametru de referinŃă definită ca tensiunea peare trebuie să o suporte timp de minimum 10s, după ce a fost încălzit la 60oC şi a fost supus unei injecŃii mari de energie. Tensiunea maximă de funcŃionare continuă este tensiunea eficace de frecvenŃă industrială permisă, care poate fi aplicată descărcătorului în modnuu, pe durată nelimitată. Supratensiunea temporară maximă admisă în kVef, pentru o anumrioadă de timp, în funcŃie de valoarea acesteia.



Tensiunea reziduală este valoarea de vârf a tensiunii ca apare între bornele unui descărcător la trecerea unui curent de impuls Clasa descărcătorului sau capacitatea de absorbŃie a energiei unui singur impuls este energia maximă, exprimată în kJ/kV, pe care un descărcător o poate absorbi la trecerea unui impuls de durata specificată. Curentul nominal de descărcare [kA] Curentul admis de unde rectangulare, de 2000µs [A] Curentulpermanent al descărcătorului este curentul care trece permanent prin descărcător supus la tensiunea de regim permanent [mA].

Capacitatea descărcătorului de a absorbi energia descărcată se estimează cu relaŃia:W = (U s − U rez ) / Z ⋅ U rez ⋅ 2T ⋅ n [ J ]unde: W este energia absorbită de descărcător, Us este supratensiunea de comutaŃie la locul de montare al descărcătorului, în lipsa acestuia, [kV], Z este impedanŃa caracteristică [Ω], Urez este tensiunea reziduală pe descărcător [kV], T este timpul de propagare a undei ( T = l / v ) unde l este lungimea liniei [km], v este viteza de propagare

[km/µs], n este numărul de descărcări consecutive.

COMPARATIA DESCARCATOR ECLATORÎn figura de mai jos se compară modul de amorsare a descărcătorului respectiv eclatorulu

i, la apariŃia unei supratensiuniSe constată că descărcătorul limitează unde de supratensiune, în timp ce eclatorul amorseaa aceeaşi valoare a tensiunii, dar pe spatele undei. În următoarea figură se exemplifică corelarea dintre nivelul de Ńinere al echipamentului cu nivelele de protecŃie



ale eclatorului şi descărcătorului. Se constată că decărcătorul face protecŃia la unde deensiune cu front abrupt sau cu pantă mare de creştere, în timp ce eclatorul face protecŃia la supratensiuni cu pantă lentă de creştere.

•

Constructia si functionarea descarcatoarelor cu oxizi metalici se bazeaza pe

utilizarea ca element cu caracteristica de tip varistor a unui material ceramicobtinut prin sintetizare din oxizi metalici (ZnO,CoO) etc.

•

Structura masei sintetizate este aproape matriciala continand granule de ZnOcu o buna conductivitate electrica, inconjurate de o pelicula foarte fina din Bi2O3 , care da caracterul puternic neliniar al conductiei electrice printr-un astfel de material.

44447428-Descarcatorul

Documents

Transcript of 44447428-Descarcatorul