Khe hở phóng điện
điện trở phi tuyến
Cỏc điện trở phi tuyến của loại chống sột van cú khe hở từ bột cacbụrun và chất kết dớnh. Loại điện trở khụng phải nung núng ở nhiệt độ rất cao (đến 1200 oC), ở nhiết
đặc tớnh khụng ổn định. Loại điện trở phi tuyến dựng chất kết dớnh bằng thuỷ tinh lỏng chỉ cần nung núng đến 300 oC
Vỏ sứ
đế kim loạ i
iện trở phi tuyến ghộp nối tiếp với cỏc khe hở phúng điện cú iện khi cú súng xung kớch .
CHỐNG SẫT VAN Cể KHE HỞ
iện trở phi tuyến của loại chống sột van cú khe hở được chế tạo dưới dạng cỏc tấm điện trở hỡnh trụ iện trở khụng đường thẳng dựng chất kết dớnh là bằng đất sột nờn ến 1200 oC), ở nhiết độ này lớp màng SiO2 thường bị phỏ huỷ nờn iện trở phi tuyến dựng chất kết dớnh bằng thuỷ tinh lỏng chỉ cần nung núng
Điện trở phi tuyến trờn cơ sở SiC
Điện trở phi tuyến trờn cơ sở cacbua silic (SiC) sản xuất từ bột SiC. Bề mặt bờn ngoài của cỏc hạt SiC được bao phủ bởi một lớp SiO2 (chiều dày khoảng 10
SiC rất bộ. Nhưng điện trở của SiO2 lại thay đ
điện trường bờn ngoài rất thấp (điện ỏp tỏc dụng bộ), 106m và hầu như toàn bộ điện ỏp đặt lờn lớp này vỡ
2m. Khi điện trường bờn ngoài tăng cao, điện trở cuae lớp màng SiO2 giảm rất nhanh, của van chống sột bắt đầu xỏc định bởi điện trở của SiC.
3/31/2014 Page 26
Tuy nhiờn nếu dũng điện lớn qua điện trở phi tuyến kộo dài cú thể dẫn
vậy cần thiết phải hạn chế giỏ trị dũng điện lớn nhất qua chống sột van và thời gian tồn tại của dũng điện này
Hệ số phi tuyến của SiC nằm trong khoảng từ 0,13
và từ 0,28 khoảng 0,32 khi cú dũng điện kế tục (vựng I).
sở cacbua silic (SiC) sản xuất từ bột SiC. Bề mặt bờn ngoài của cỏc ợc bao phủ bởi một lớp SiO2 (chiều dày khoảng 10mm). Điện trở suất của bản thõn
đổi và là hàm phi tuyến của điện ỏp tỏc dụng. Khi iện ỏp tỏc dụng bộ), điện trở suất của lớp này khoảng 104-
ặt lờn lớp này vỡ điện trở suất của SiC chỉ vào khoảng 10- iện trở cuae lớp màng SiO2 giảm rất nhanh, điện trở iện trở của SiC.
iện trở phi tuyến kộo dài cú thể dẫn đến phỏ hỏng lớp SiC. Do iện lớn nhất qua chống sột van và thời gian tồn tại của Hệ số phi tuyến của SiC nằm trong khoảng từ 0,13 đến 0,20 với dũng điện sột nằm trong vựng II
Điện ỏp định mức của chống sột van (Maximum Rated Voltage
dụng tần số cụng nghiệp cho phộp đặt lờn chống sột van mà khụng gõy ra phúng x MCOV).
Cỏc đặc tớnh cơ bản của chống sột van loại cú
Rated voltage
Rated voltage is the maximum powerfrequency voltage across a surge arrester at which the follow current can still be safely interrupted. It can be applied across the arrester continuousIy without it having any
adverse effect on its operating characteristics. It is quoted as a root mean square value ln kV at 48 to 62 Hz or as a DC voltage.
The magnitude of the operating voltage is the governing factor for the stressing of the series gaps:
Điện ỏp làm việc lớn nhất (MCOV - Maximum Continuous Operating Voltage) : sột van cú thể chịu đựng (phải lớn hơn điện ỏp lớn nhất của l
The magnitude of the operating voltage is the governing factor for the stressing of the series gaps:
•as the recovery voltage after the zero crossing
•especially because it determines the follow current to be quenched Ikt
Therefore, the power-frequency voltage across the surge arrester must never exceed the rated voltage, even temporarily in the event of a fault in the system, otherwise there is a danger of the arrester breaking down.
Maximum Rated Voltage) : trị số điện ỏp lớn nhất giỏ trị hiệu
ặt lờn chống sột van mà khụng gõy ra phúng điện nguy hiểm (1,25
cú khe hở dựng SiC là
Rated voltage is the maximum powerfrequency voltage across a surge arrester at which the follow current can still be safely interrupted. It can be applied across the arrester continuousIy without it having any
adverse effect on its operating characteristics. It is quoted as a root mean square value ln kV at 48 to 62 Hz
The magnitude of the operating voltage is the governing factor for the stressing of the series gaps:
Maximum Continuous Operating Voltage) : điện ỏp lớn nhất mà chống iện ỏp lớn nhất của lưới ớt nhất là 5 %).
The magnitude of the operating voltage is the governing factor for the stressing of the series gaps: as the recovery voltage after the zero crossing
especially because it determines the follow current to be quenched Ikt - Un).
frequency voltage across the surge arrester must never exceed the rated voltage, even temporarily in the event of a fault in the system, otherwise there is a danger of the arrester breaking down.
Điện ỏp dư (Residual Voltage) là điện ỏp xuất hiện trờn cỏc phần tử phi tuyến chống sột van trong thời gian dũng điện phúng điện đi qua (thường cú trị số từ 5
Điện ỏp dư của chống sột van và gần với nú là phải nhỏ hơn 20 - 25% trị số điện ỏp phúng đ cỏch điện).
3/31/2014 Page 28
Sparkover voltages
Sparkover voltages are voltages which cause a surge arrester to discharge, Le. causing sparkover to occur in each of its series gaps. The magnitude of the sparkover voltages depends on the time relationship, Le. the waveform.
The relationship for the lightning impulse sparkover voltage is illustrated in the impulse sparkover voltage characteristic.
Điện ỏp phúng điện tần số cụng nghiờp (Breakdown Voltage) : giỏ tri hiệu dụng thấp nhất đặt lờn vào chống sột van sẽ gõy phúng điện ).
iện ỏp xuất hiện trờn cỏc phần tử phi tuyến chống sột van trong ờng cú trị số từ 5 - 10 kA) và được gọi là dũng phối hợp.
của chống sột van và gần với nú là điện ỏp phúng điện xung kớch của khe hở phúng điện điện xung kớch của cỏch điện cần bảo vệ (khoảng phối hợp
Sparkover voltages are voltages which cause a surge arrester to discharge, Le. causing sparkover to occur in each of its series gaps. The magnitude of the sparkover voltages depends on the time
The relationship for the lightning impulse sparkover voltage is illustrated in the impulse sparkover
iện tần số cụng nghiờp (Breakdown Voltage) : giỏ tri hiệu dụng thấp nhất điện ỏp iện ).
Power-frequency sparkover voltage
The power-frequency sparkover voltage is quoted as a root mean square value in kV and is the lowest peak value, divided by {2, of a voltage at which a surge arrester will sparkover.
The power-frequency sparkover voltage is of no significance in coordinating the insulation sinee power
voltages of the magnitude of the powerưfrequency sparkover voltage do not occur, and must not be allowed to occur, and overvoltages that do attain the magnitude of the power
Nevertheless, the power-frequency sparkover voltage is still included in ail standards and specifications. Its peak value is often used as a substitute for the switching impulse sparkover volt
same.
Since the power-frequency sparkover voltage is easy to measure in any test facility, it is used as a routine test for the Since the power-frequency sparkover voltage is easy to measure in any test facility, it is used as a routine test for the purpose of production control and as an intermediate check for type
the other sparkover voltages through physical design and so reveals any changes in the discharge charac the surge arrester.
IEC and other standards and specificaưtions only give a lower limit for power
purưpose is to prevent the surge arrester discharging unnecessarily in response to extreme temporary overvoltages and internai overvoltages representing no
danger to the insulation.
frequency sparkover voltage is quoted as a root mean square value in kV and is the lowest peak value, divided by {2, of a voltage at which a surge arrester will sparkover.
frequency sparkover voltage is of no significance in coordinating the insulation sinee power-frequency frequency sparkover voltage do not occur, and must not be allowed to occur, and overvoltages that do attain the magnitude of the power-frequency sparkover voltage are of higher freưquency.
frequency sparkover voltage is still included in ail standards and specifications. Its peak value is often used as a substitute for the switching impulse sparkover voltưage, although the two values are not the
frequency sparkover voltage is easy to measure in any test facility, it is used as a routine test for the frequency sparkover voltage is easy to measure in any test facility, it is used as a routine test for the purpose of production control and as an intermediate check for type-testưing and acceptance testing. It is reưlated to the other sparkover voltages through physical design and so reveals any changes in the discharge characưteristics of
tions only give a lower limit for powerưfrequency sparkover voltage. The pose is to prevent the surge arrester discharging unnecessarily in response to extreme temporary overvoltages
Điện ỏp phúng điện xung kớch (BIL Basic Impulse Level
Standard lightning impulse sparkover voltage
This is the peak value in kV of the lowest impulse voltage 1.2/50
which each irnpulse causes the surge arrester to discharge. The U as100 value is repre the discharging of an arrester in response to lightning over
Switching impulse sparkover voltage
3/31/2014 Page 30
Switching impulse sparkover voltage
This is the peak value in kV of the lowest switching irnpulse voltage with front times between 30 and 2000 ms wh en each irnpulse causes the surge arrester to discharge.
The maximurn switching impulse spark-over voltage is a representative value for the discharge characteristics of a surge arrester responding to intemal overvoltages.
Since these are not of great signifi-canee in the low and medium insulation, the maximum switching impulse spark
arresters.
BIL Basic Impulse Level) : mức cỏch điện xung kớch của thiết bị.
Standard lightning impulse sparkover voltage
This is the peak value in kV of the lowest impulse voltage 1.2/50 ms of positive or negative polarity at which each irnpulse causes the surge arrester to discharge. The U as100 value is repre-sentative of the discharging of an arrester in response to lightning over-voltages.
This is the peak value in kV of the lowest switching irnpulse voltage with front times between 30 and s wh en each irnpulse causes the surge arrester to discharge.
over voltage is a representative value for the discharge characteristics of a surge arrester responding to intemal overvoltages.
canee in the low and medium-voltage ranges for coordinating the insulation, the maximum switching impulse spark-over voltage is only quoted for high-voltage surge
High-current impulse i sh
This is the peak value in kA of the impulse current of standard waveform 4/10 that the surge arrester or its com-ponent parts must withstand twice during the test (see Table above).
High-current impulse was originally intended as a representative value for the stressing caused by close and direct lightning strikes. However, meas-urements of actual discharge currents showed that currents of this magnitude hardly ever occurred. Nevertheless, the test was retained in order to verify the mechanical strength of the series gaps and the dielectric strength of the resis
current impulse is used in the oper-ating dut Y test of the metal
Standard Arrester classification Peak value of high4/10 kA
DIN VDE 10 kA 5kA
IEC
10 kA "light dut y" and"heavy dut y" dut y" 5 kA 2.5 kA 1.5 kA ANSI "station valve"
"intermediate valve" and "distribution valve"
This is the peak value in kA of the impulse current of standard waveform 4/10 that the surge arrester or its ponent parts must withstand twice during the test (see Table above).
current impulse was originally intended as a representative value for the stressing caused by close-up urements of actual discharge currents showed that currents of this magnitude hardly ever occurred. Nevertheless, the test was retained in order to verify the mechanical strength of the series gaps and the dielectric strength of the resis-tors of the gapped arrester. Moreover, the
ating dut Y test of the metal-oxide arresters.
Peak value of high- current impulse, waveform Test performed on:
100
complete arresters up to 1 2 kV rated voltage, and arrester sections for higher rated voltages
65100 100 65 25 10 100 65
Dũng điện phúng điện định mức : dũng điện qua chống sột van sau khi phúng ỏp lan truyền trờn đường dõy.
Dũng điện kế tục (Max. short-circuit current) : dũng (dũng điện tần số cụng nghiệp) sau khi dũng đ
phi tuyến ở điện ỏp làm việc tăng rất nhanh, dũng qua trị số khụng hồ quang trong khe hở phúng
3/31/2014 Page 32
iện qua chống sột van sau khi phúng điện và do súng quỏ điện
circuit current) : dũng điện duy trỡ bởi điện ỏp làm việc của lưới điện điện sột đi qua chống sột van. Điện trở của cỏc phần tử ng rất nhanh, dũng điện kế tục được hạn chế và khi dũng điện này đi qua trị số khụng hồ quang trong khe hở phúng điện được dập tắt.
Khe hở phúng điện
Sự làm việc của chống sột van bắt đầu từ việc đ dập tắt hồ quang của dũng điện kế tục đi qua nú.
Đối với mạng cao ỏp, để cú được đ
bằng phẳng khe hở phúng điện lại gồm nhiều phần tử ghộp nối tiếp.
Trong từng khe hở phúng điện, điện cực dựng cỏc tấm
1mm. Điện ỏp phõn bố khụng đều dọc theo chuỗi sẽ làm cho quỏ trỡnh phúng nhanh chúng trờn tất cả cỏc khe hở phúng điện.
đỏnh thủng khe hở phúng điện và kết thỳc bằng việc i qua nú.
đặc tớnh V-S iện lại gồm nhiều
Đ iện cực cao á p Đ iện trở phân
bố á p Đ iện dung đối vớ i đất
Đ iện dung song song
Phần tử của chống sét Khe hở phóng điện
Đ iện trở phi tuyến
iện cực dựng cỏc tấm đồng cỏch ly bởi một vũng đệm bằng mica dày ều dọc theo chuỗi sẽ làm cho quỏ trỡnh phúng điện kế tiếp sẽ xảy ra
Điện trường giữa cỏc điện cực đạt được mức gần
giữa điện cực và lớp màng mica tăng nờn quỏ trỡnh ion hoỏ sớm xuất hiện. Cỏc yếu tố trờn tạo kiện cho quỏ trỡnh phúng điện phỏt triển dễ dàng và làm cho
phẳng ngang. Trong một số loại chống sột van, song song với một bộ. Bộ phận này cú nhiệm vụ san bằng phõn bố đ
Dập tắt hồ quang của dũng điện kế tục bằng khe hở nhiều tầng
quỏ trỡnh chỏy của hồ quang ngắn với cỏc điện cực nguội. Sau khi dập tắt hồ quang quỏ trỡnh khụi
3/31/2014 Page 34
quỏ trỡnh chỏy của hồ quang ngắn với cỏc điện cực nguội. Sau khi dập tắt hồ quang quỏ trỡnh khụi phục cỏch điện từ từ được phục hồi.
Sau khi dũng điện sột đi qua, chống sột van chỉ cũn chịu tỏc dụng của này khiến hồ quang điện tiếp tục duy trỡ vỡ dũng đ
kế tục) vẫn cũn giỏ trị lớn. Để khụng phỏ huỷ khe hở phúng điện phải được dập tắt khi dũng điện qua trị số khụng lần
ợc mức gần đồng nhất. Mặt khỏc khi cú điện ỏp, điện trường ng nờn quỏ trỡnh ion hoỏ sớm xuất hiện. Cỏc yếu tố trờn tạo điều iện phỏt triển dễ dàng và làm cho đường đặc tớnh vụn giõy cú dạng
phẳng ngang. Trong một số loại chống sột van, song song với một điện trở trị số lớn và một tụ điện điện ỏp trờn tất cả cỏc khe hở phúng điện
iện kế tục bằng khe hở nhiều tầng được dựa trờn tớnh khụng ổn định của iện cực nguội. Sau khi dập tắt hồ quang quỏ trỡnh khụi iện cực nguội. Sau khi dập tắt hồ quang quỏ trỡnh khụi
i qua, chống sột van chỉ cũn chịu tỏc dụng của điện ỏp làm việc của mạng. Điều điện tiếp tục qua điện trở phi tuyến (gọi là dũng điện kế tục) vẫn cũn giỏ trị lớn. Để khụng phỏ huỷ khe hở phúng điện cũng như điện trở phi tuyến hồ quang
UK K
U dhq .
K là hệ số phụ thuốc vào ph
Với cỏc mạng điện trung tớnh nối
Trị số điện ỏp xoay chiều tần số cụng nghiệp lớn nhất trờn chống sột van mà hồ quang cú thể tắt, gọi là điện ỏp dập hồ quang. Dập hồ quang của dũng
ngắn mạch chạm đất, nờn điện ỏp dập hồ quang khi xảy ra chạm đất một pha :
Với cỏc mạng điện trung tớnh nối cũn với cỏc thiết bị trung tớnh cỏch
dhq K
Upd - điện ỏp phúng điện của khe hở phúng
Tỏc dụng dập hồ quang của khe hở phúng điện của chống sột van cú khe hở dập hồ quang :
K là hệ số phụ thuốc vào phương thức nối đất điểm trung tớnh. iện trung tớnh nối đất K=0,8,
iện ỏp xoay chiều tần số cụng nghiệp lớn nhất trờn chống sột van mà hồ quang cú thể được dập iện ỏp dập hồ quang. Dập hồ quang của dũng điện kế tục cú thể thực hiện trong trường hợp