Стойкость к току короткого замыкания ОПН

В энергосистемах могут возникать два типа токов замыкания: на землю и между фазами.Когда речь идет о разрядниках для защиты от перенапряжений, более важным является первое, то есть ток, протекающий по цепи при замыкании на землю.Этот отредактированный вклад Джонатана Вудворта в INMR объясняет, что максимально доступный ток короткого замыкания во время такого события будет варьироваться по длине цепи, причем больший ток будет доступен, когда короткое замыкание произойдет ближе к источнику.Ток короткого замыкания, имеющий реальные последствия для ОПН, — это ток, протекающий через закороченный или неисправный ОПН.Ток замыкания на землю, который проходит через клеммы работающего разрядника и замыкает линию где-то дальше, не повлияет на разрядник.

Когда ток замыкания на землю инициируется неисправным или вышедшим из строя разрядником, доступный ток замыкания первоначально будет протекать через его внутренние компоненты и вокруг них.Если этот поток тока не отводится наружу менее чем за полный цикл, вероятность взрыва значительно возрастает.Быстрое обеспечение внешнего пути для тока короткого замыкания вокруг разрядника является основной схемой, используемой производителями для достижения хорошей стойкости к короткому замыканию.Быстрая передача дуги для тех конструкций разрядников, которые содержат значительный внутренний объем воздуха, например, с фарфоровым корпусом или полимерными трубками, достигается с помощью хорошо разработанных вентиляционных отверстий на концах устройства.В идеальном сценарии переноса дуги эти вентиляционные отверстия быстро открываются и вытесняют выделяющийся горячий ионизированный газ, образуя путь с более низким импедансом.В конструкциях разрядников с твердым сердечником, таких как оберточного типа, газы, образующиеся в результате события, прорываются через стороны полимерного корпуса и образуют внешний путь.Обе системы используются уже много лет.

В Северной Америке, например, 65 кА доступного тока короткого замыкания на подстанции в настоящее время не редкость.Однако в настоящее время 80 кА становится все более распространенным явлением, а 90 кА «не за горами».Не все поставщики разрядников могут предложить стойкость к току 80 кА, а еще несколько лет назад ни один из них не предлагал 90 кА.Чтобы конструкция разрядника была сертифицирована на такие более высокие характеристики стойкости к короткому замыканию, она должна пройти серию испытаний на короткое замыкание, как указано в IEC 60099-4, а также в IEEE C62.11.К счастью, эти тестовые спецификации идентичны в результате сотрудничества между рабочими группами, которые их создали и которые были унифицированы в период с 2006 по 2009 год.

Испытание четырех разрядников MCOV в полимерном корпусе на 70 кВ рядом друг с другом при токе 40 кА.Дуга быстро вышла и оказалась в другом месте лабораторной сети.

Серия испытаний на короткое замыкание является наиболее обременительной из всех проводимых испытаний.В принципе, каждая конструкция разрядника должна быть испытана при двух или трех уровнях тока, а ток короткого замыкания должен протекать через разрядник в течение от 0,2 до нескольких секунд.В конце концов, никакие детали не должны выпадать за пределы круга, радиус которого равен высоте пламегасителя.Кроме того, огонь не может поддерживаться более нескольких минут.Три аспекта этого испытания делают его особенно сложным: во-первых, испытательные токи либо трудно достичь, либо трудно поддерживать;во-вторых, трудоемка настройка;и в-третьих, моделирование перегруженного разрядника — это не только наука, но и искусство.Только крупнейшие лаборатории высокой мощности могут проводить это испытание, и, когда испытание применяется к образцам с более высоким номинальным напряжением, это число становится еще более ограниченным.

Когда тесты на короткое замыкание были унифицированы, было сделано два основных улучшения.Одним из них было добавление третьего уровня тока в случае испытания разрядников с фарфоровым корпусом.Была надежда, что испытания на этом промежуточном уровне тока снизят количество сообщений о серьезных отказах сертифицированных конструкций разрядников с фарфоровым корпусом.Другое улучшение заключалось в том, что асимметрия тока короткого замыкания в первом полупериоде больше не требовалась в случае полимерных корпусов без заметного внутреннего объема газа.Это улучшение было основано на результатах испытаний, о которых сообщил доктор Рене Смитс из KEMA Labs.В то время было обнаружено, что скорость ввода энергии в дугу, все еще внутреннюю для разрядника сразу после возникновения короткого замыкания, была намного выше при симметричном токе, чем при асимметричном токе.Поэтому было сочтено, что испытания с симметричным током и более высокой скоростью ввода энергии налагают на полимерные разрядники со сплошным сердечником более тяжелые условия, чем при использовании асимметричного тока.К счастью, этот тест легче провести, чем стандартный асимметричный тест, который все еще требуется для фарфоровых ОПН.

Поскольку испытания на токи замыкания можно проводить только при напряжениях значительно ниже номинальных для большинства ОПН, необходимо было разработать специальные схемы отказа.Последовательность отказа ОПН и события короткого замыкания выполняются один за другим, иногда в разных лабораториях.Хотя существуют верхние и нижние пределы параметров теста, они широки, и окончательные результаты теста «годен/не годен» могут значительно измениться, если переход от одной последовательности к другой не выполняется последовательно или правильно.Когда эти параметры более ограничены, а последовательность более стандартизирована, результатом будет более последовательное тестирование от лаборатории к лаборатории и от одного проекта к другому.

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