Понимание номинальной мощности распределительных разрядников

Каково значение кДж/кВ Uc разрядника класса 1, 10 кА? Этот тип вопросов часто задают, когда речь идет об разрядниках.Тем не менее, найти ответ всегда было непросто, поскольку эти разрядники (ранее относившиеся к классу 1) никогда не имели номинальной мощности.К счастью, с последней редакцией стандарта испытаний разрядников IEC 60099-4 Ed 3.0 теперь доступно то, что можно правильно рассматривать как номинальную мощность распределительного разрядника.Согласно пересмотренному стандарту долговечность распределительных разрядников (в кулонах) оценивается, как показано на рис. 1.

Определения

Разрядник класса распределения: DH, DM, DL

Разрядники, предназначенные для использования в распределительных сетях (обычно Us ≤ 52 кВ) и предназначенные в первую очередь для защиты компонентов от молнии.Класс разрядников присваивается на основе примененной серии испытаний и максимального рейтинга, достигнутого в ходе типовых испытаний.Разрядник класса станции: SH, SM, SL Разрядники для использования на подстанциях для защиты оборудования от переходных перенапряжений и, как правило, но не ограничиваясь, для использования в системах Us ≥ 72,5 кВ.Классификация присваивается на основе примененной серии испытаний и максимальной оценки, полученной в ходе типовых испытаний.

Разрядник класса станции: SH, SM, SL

Разрядники для использования на подстанциях для защиты оборудования от переходных перенапряжений и, как правило, но не ограничиваясь ими, для использования в системах Us ≥ 72,5 кВ.Классификация присваивается на основе примененной серии испытаний и максимальной оценки, полученной во время типовых испытаний.

Рейтинг переноса теплового заряда, Qth:

Заряд, выраженный в кулонах (Кл), который может быть передан через разрядник или секцию разрядника при испытании на термическое восстановление, не вызывая теплового разгона.

Номинальная тепловая энергия, Вт:

Энергия, выраженная в кДж/кВ Ur, которая может быть рассеяна разрядником или секцией разрядника при испытании на рекуперацию тепла, не вызывая теплового разгона.

Рейтинг повторной передачи заряда, Qrs:

Заряд, выраженный в кулонах (Кл), в виде единичного акта, который может быть передан не менее 20 раз (с временными интервалами, допускающими охлаждение до температуры окружающей среды) через разрядник, не вызывая при этом механического отказа или недопустимой электрической деградации разрядника. МО резисторы.

Перевод заряда:

Единица измерения, определяющая ток, протекающий через разрядник во время события.Он рассчитывается как интеграл тока за время всплеска и измеряется в кулонах.

Обоснование изменений

Чтобы лучше понять номинальную мощность распределения, полезно взглянуть на номинальную мощность разрядника класса станции.Основная сложность в течение многих лет заключалась в том, что, хотя разрядники класса 2–5 поставлялись с классом энергопотребления, в стандарте не было четких указаний;кроме того, методы оценки варьировались от одного производителя к другому.В результате часто было сложно сравнить разрядники различных марок.Новые изменения, внесенные в ред.3.0, однако, исключить номинальную мощность для разрядников станционного класса и заменить его номиналом переноса заряда в кулонах, что эффективно устраняет такие проблемы при сравнении разрядников.

Рис. 1: Номинальные характеристики и классификация новых разрядников из 60099-4 Ed.3.0.

Рис. 2: График, показывающий обоснование номиналов Джоуля и Кулона (8,4 кВ Uc).

Новая рейтинговая система также более реалистична и не ориентирована на ОПН с плохими характеристиками защиты.Например, используя прежние классы энергопотребления, разрядники с более низким напряжением разряда (т. е. с более высоким) могли быть классифицированы с более высоким значением MCOV в кДж/кВ просто потому, что они действительно рассеивали больше энергии при одном и том же перенапряжении.Но при этом они также предлагали меньшую защиту.Фундаментальный вопрос, когда дело доходит до номинальной мощности, заключается в том, что она должна быть мерой энергии, рассеиваемой ОПН, а не заряда (энергии), который передается на землю через ОПН.Другими словами, в защите от перенапряжения важнее всего не фактическая энергия, рассеиваемая разрядником, а количество тока или заряда, которое он может выдержать во время события и не повредиться.

Хотя у распределительных разрядников никогда не было номинальной мощности, некоторые коммунальные службы все еще запрашивали их просто потому, что они были доступны для разрядников станционного класса.Если бы нужно было интегрировать произведение тока и напряжения, то действительно можно было бы рассчитать номинальную мощность в кДж.Однако этот рейтинг был бы неправильным по той же причине, по которой были бы неправильными рейтинги разрядников класса станции в кДж.На рис. 2 показан одиночный импульс 4/10 через 4 разных разрядника.При подаче импульсов на разрядники SH, DH, DM и DL с одинаковым током возникают 4 различных остаточного напряжения, которые преобразуются в 4 различных уровня энергии, рассеиваемой разрядником.Разрядник, рассеивающий больше всего энергии (ранее считавшийся лучшим ОПН, если он имел более высокую номинальную мощность), — это 2,5 кА разрядник LD.Ясно, что этот небольшой разрядник не может иметь более высокую номинальную мощность, чем разрядник класса SH.Однако, исходя из прежнего стандарта, да.

Окончание кДж/кВ Uc Номинал распределительных разрядников

Использование номинала кДж/кВ распределительного разрядника в корне неверно и не должно учитываться при указании этих компонентов.Вместо этого инженеры должны использовать либо новые кулоновские значения, либо значения пикового тока, полученные в результате испытаний на сильном токе.

Все разрядники должны обрабатывать энергию в той или иной форме.Согласно последнему стандарту IEC, лучший способ количественной оценки способности распределительного разрядника выдерживать энергию — это кулоновый рейтинг.Как правило, для разрядника на 10 кА предыдущего Класса 1 новый рейтинг переноса теплового заряда по классификации DH составляет 1,1C или выше.Новый рейтинг передачи теплового заряда для предыдущего разрядника класса 1/5 кА составляет 0,7C.

Эта статья является копией из INMR (https://www.inmr.com), не для коммерческого использования, а только для технического обучения и общения.