Jeśli określasz odgromnik dla sieci-średniego napięcia, pierwsze pytanie, które zwykle się pojawia, jest dość proste: czy potrzebuję jednostki 11 kV czy 33 kV? Odpowiedź wydaje się oczywista, ale proces wyboru jest znacznie mniej prosty niż samo dopasowanie etykiety ogranicznika do napięcia systemu. Źle się zrozumiesz, a zobaczysz urządzenie, które albo nie chroni, albo, co gorsza, przewodzi, kiedy nie powinno.
W tym przewodniku omówiono rzeczywiste różnice między ogranicznikami 11 kV i 33 kV, uwzględniając napięcie znamionowe, wymagania dotyczące uziemienia, klasę ograniczników i specyfikacje, które faktycznie mają znaczenie przy podejmowaniu decyzji o zakupie.
Łapacz Piorunów
Skrócona tabela referencyjna
| Parametr | System 11 kV | System 33 kV |
|---|---|---|
| Typowe uziemienie | Solidnie uziemione (gwiazda) | Brak-skutecznego uziemienia (trójkąt) |
| Zalecane napięcie znamionowe (Ur) | 9kV | 36 kV do 42 kV |
| MCOV | ~7,65 kV | ~29kV do 34kV |
| Wartość prądu rozładowania | 10kA | 10kA |
| Klasa aresztanta | Klasa dystrybucji | Klasa stacji |
| BIL | 75 kV | 170 kV |
| Standard | IEC 60099-4 | IEC 60099-4 |
Część, którą większość ludzi myli: chodzi o uziemienie, a nie tylko o napięcie
Oto coś, co zastanawia wielu inżynierów: napięcie znamionowe odgromnika nie jest takie samo, jak napięcie systemu. Wybrana liczba zależy w dużej mierze od sposobu uziemienia sieci i w tym przypadku systemy 11 kV i 33 kV zwykle zachowują się zupełnie inaczej.
Większość sieci 11 kV jest solidnie uziemiona. Punkt gwiazdowy transformatora jest podłączony bezpośrednio do masy, co oznacza, że podczas zwarcia w jednej-fazie napięcie na pozostałych dwóch fazach pozostaje względnie stabilne i wzrasta do nie więcej niż około 80% napięcia między-linią-. Z tego powodu inżynierowie zazwyczaj dobierają ogranicznik na 0,8-krotność napięcia systemu. W przypadku sieci 11 kV daje to napięcie znamionowe około 9 kV. To proste obliczenia, w wyniku których powstałe urządzenie jest kompaktowe,-oszczędne i dobrze-nadaje się do ochrony na poziomie-dystrybucji.Odgromnik 11KVna przykład Victory Electric jest zbudowany dokładnie według specyfikacji-klasy dystrybucji, z polimerową obudową i stosem warystora z tlenku cynku zoptymalizowanymi pod kątem tego środowiska operacyjnego.
Systemy 33 kV to zupełnie inna sytuacja. Duża część sieci 33 kV, zwłaszcza w Azji, Afryce i niektórych częściach Europy, wykorzystuje uzwojenia transformatorów połączone-w trójkąt. Uzwojenia typu Delta nie mają punktu neutralnego, więc nie ma bezpośredniej ścieżki do ziemi. Kiedy wystąpi awaria w jednej fazie, napięcie na zdrowych fazach może wzrosnąć aż do pełnego napięcia sieciowego, czasami nieco wyższego. Oznacza to, że ogranicznik musi być przystosowany do pracy w sposób ciągły i mnożnik 0,8 nie ma już zastosowania. Zamiast tego napięcie znamionowe jest ustawione na 100% napięcia systemu lub więcej, dlatego ograniczniki 33 kV zwykle mają wartości znamionowe od 36 kV do 42 kV, w zależności od preferowanego marginesu bezpieczeństwa zakładu energetycznego.
Zastosowanie logiki wyboru 11 kV do aOdgromnik 33KVjest jednym z najczęstszych i kosztownych błędów popełnianych podczas specyfikacji. Ogranicznik o niedostatecznej-wartości znamionowej zacznie przewodzić w przypadku zwarcia doziemnego, będzie gromadzić ciepło, którego nie będzie w stanie rozproszyć, i ostatecznie ulegnie awarii.
Odgromnik VICTORY 33KV
MCOV: specyfikacja, która jest zbyt często pomijana
MCOV oznacza maksymalne ciągłe napięcie robocze. W normach IEC będzie to również zapisane jako Uc. Jest to najwyższe napięcie, przy jakim ogranicznik może pracować w sposób ciągły, w normalnych warunkach pracy, bez jego pogorszenia w czasie.
Ma to znaczenie, ponieważ ogranicznik jest zawsze podłączony pomiędzy fazą a ziemią. Nawet jeśli nie ma przepięcia, przez cały czas utrzymuje się na nim normalne napięcie fazowe-do-ziemi. Podczas zwarcia na innej fazie napięcie to chwilowo wzrasta. Ogranicznik musi wytrzymać bez przewodzenia i bez gotowania się.
Liczby rozkładają się mniej więcej tak:
- Ogranicznik 9 kV dla systemu 11 kV będzie miał MCOV około 7,65 kV
- Ogranicznik o napięciu znamionowym 36 kV dla systemu 33 kV zwykle wynosi około 29 kV
- Ogranicznik o napięciu znamionowym 42 kV, który daje nieco większy margines, osiąga około 34 kV
Przeglądając arkusz danych, nie patrz tylko na napięcie znamionowe. Sprawdź MCOV względem rzeczywistego maksymalnego napięcia linia-do-masy w systemie, uwzględniając normalną tolerancję roboczą, która zwykle wynosi plus minus 10% wartości nominalnej. To liczba, która naprawdę mówi Ci, czy ogranicznik czuje się komfortowo w Twojej sieci.
Klasa dystrybucji a klasa stacji
Ograniczniki 11 kV prawie zawsze należą do klasy dystrybucyjnej. Są przeznaczone do linii napowietrznych,-transformatorów montowanych na słupach, jednostek głównych pierścieniowych i podobnych zastosowań. Są lżejsze, mniejsze i niedrogie, co pozwala na masowe wdrożenie w sieciach dystrybucyjnych.
Ograniczniki 33 kV w podstacjach sieciowych to zupełnie inny poziom. Są to zazwyczaj urządzenia klasy stacji, co oznacza wyższą zdolność pochłaniania energii,{{2} lepszą wytrzymałość zwarciową (niektóre normy testują je do 63 000 A), dłuższe drogi upływu w środowiskach przybrzeżnych lub przemysłowych oraz solidniejsze zabezpieczenie przed zwarciami wewnętrznymi. Nie można ich stosować zamiennie z jednostkami klasy dystrybucyjnej, a różnica w kosztach odzwierciedla rzeczywiste różnice inżynieryjne, a nie tylko zwiększenie napięcia.
W typowej podstacji dystrybucyjnej 33/11 kV strona dopływowa 33 kV wymaga ochrony klasy stacyjnej, natomiast pola odpływowe 11 kV mogą wykorzystywać sprzęt klasy dystrybucyjnej. Jeśli zaopatrujesz obie strony takiej podstacji, asortyment produktów 33 kV Victory Electric obejmuje ograniczniki przepięć-klasy stacyjnej i powiązane akcesoria zabezpieczające średniego-napięcia, które chronią stronę-wyższego napięcia tej instalacji.
Napięcie szczątkowe i margines ochrony
Kiedy faktycznie porównujesz dwa ograniczniki bezpośrednio, najbardziej użyteczną liczbą jest napięcie resztkowe, czasami nazywane napięciem wyładowania lub poziomem ochrony odgromowej. Jest mierzony przy 10 kA przy przebiegu 8/20 μs i informuje, jakie napięcie przepuszcza ogranicznik podczas przepięcia.
Im niższe napięcie szczątkowe, tym lepsza ochrona. Ale musi także pozostawać znacznie poniżej podstawowego poziomu izolacji impulsowej (BIL) sprzętu. Wygodny margines ochrony wynosi zazwyczaj około 20–30%.
W przypadku systemu 11 kV z BIL wynoszącym 75 kV napięcie resztkowe ogranicznika powinno w idealnym przypadku wynosić poniżej około 53 kV. W przypadku systemu 33 kV, w którym BIL wynosi zazwyczaj 170 kV, napięcie szczątkowe powinno pozostać poniżej około 120 kV. Jeśli porównujesz jednostki różnych dostawców, użyj kolumny 10 kA w arkuszu danych jako punktu porównawczego i wybierz niższą liczbę.
Kilka błędów, których warto unikać
Zakładając, że sieć 33 kV jest solidnie uziemiona, bez sprawdzania. Wiele starszej infrastruktury 33 kV działa w konfiguracjach z uziemieniem w kształcie trójkąta lub impedancją-. Zawsze skonsultuj się z operatorem sieci przed napisaniem specyfikacji.
Pominięcie drogi upływu w brudnym środowisku. Podstacje przybrzeżne i miejsca w pobliżu emisji przemysłowych wymagają zwiększonego upływu, zwykle 25 mm/kV lub więcej. W sprzęcie 33 kV oznacza to znaczną fizyczną różnicę w długości izolatora.
Dopasowanie napięcia znamionowego bez sprawdzania MCOV. Dwa ograniczniki o tym samym Ur mogą mieć różne wartości MCOV. Ten z niższym MCOV może być w porządku na papierze, ale ma problemy w rzeczywistych warunkach sieciowych.
Umieszczenie sprzętu klasy dystrybucyjnej na szynie zbiorczej 33 kV. Poziomy energii i narażenie na zwarcia w szynach zbiorczych podstacji wykraczają poza zakres, dla którego zaprojektowano ograniczniki klasy dystrybucyjnej. Klasa stacji nie jest w tym kontekście opcjonalna.
Wersja krótka
Podstawową różnicą między ogranicznikiem 11 kV a ogranicznikiem 33 kV nie jest tylko napięcie na etykiecie. Wszystko sprowadza się do sposobu uziemienia sieci, co wpływa na obliczenie napięcia znamionowego, wymagania MCOV i klasę ogranicznika. Ogranicznik 11 kV w solidnie uziemionej sieci może być dobrany w sposób zachowawczy i prosty. Odgromnik 33 kV, pracujący w sieci typowo nieuziemionej lub w sieci typu trójkąt, musi mieć wyższą moc znamionową, niż można się spodziewać, określoną dla klasy stacji i dokładnie zweryfikowaną pod kątem rzeczywistych warunków usterek.
W razie wątpliwości skorzystaj z normy IEC 60099-4, potwierdź układ uziemienia i nie traktuj wyboru ogranicznika jako prostego zadania.