Den övergripande strukturen för en porslinsklädd stolp-typ utomhusvakuumbrytare är följande:Den övre porslinsbussningen fungerar som båg--släckningskammarbussningen, som innehåller en vakuumbrytare, och den nedre porslinsbussningen fungerar som stödbussningen. Både ljusbågssläckningskammarens bussning och stödbussningen är fyllda med vakuumisolerande fett med utmärkta isoleringsegenskaper. Under åskaktivitet, om 35 kV-ledningens överspänningsavledare är skadad eller har dåliga åskskyddsegenskaper, kan överspänning tränga in i transformatorstationens utrustning längs ledningen, vilket orsakar kortslutning vid svaga punkter i strömbrytarens isolering, vilket resulterar i skador på utrustningen på grund av blixtnedslag. Följande förebyggande åtgärder kan vidtas för att åtgärda detta.
I. Huvudsakliga sätt på vilka blixtnedslag påverkar utomhusvakuumbrytare
Blixtens påverkan på utomhusvakuumbrytare sker inte genom ett direkt "nedslag" på själva utrustningen, utan främst genom följande två sätt, som genererar destruktiva överspänningar:
Direkt blixtnedslag överspänning
Direktnedslag: Blixten slår direkt mot strömbrytarens kropp, de anslutna samlingsskenorna eller de intilliggande strukturerna. Detta genererar extremt höga blixtströmmar och spänningar, som vida överstiger utrustningens isoleringsmotståndsnivå.
Konsekvenser: Detta kan leda till överslag i isolatorn, explosion, extern isoleringsbrott av vakuumbrytaren och till och med orsaka en trefas kortslutning, vilket resulterar i permanent skada på utrustningen och strömavbrott.
Inducerad blixtöverspänning (vanligare)
Princip: När blixten träffar en linje, en pol eller marken nära strömbrytaren, genererar den ett starkt transient elektromagnetiskt fält runt den. Detta föränderliga magnetfält inducerar extremt höga överspänningar i kretsen som bildas av strömbrytaren, ledare och strukturer.
Egenskaper: Även om magnituden vanligtvis är lägre än den för ett direkt blixtnedslag, inträffar det oftare och fortplantar sig längs linjen, vilket utgör ett betydande hot mot strömbrytarens svaga isoleringspunkter.
Blixtströmsöverspänning
Princip: Även om blixten slår ner i en avlägsen linje kommer blixtvågen att fortplanta sig längs överföringsledningen i form av en vandringsvåg och nå effektbrytaren vid transformatorstationen. Om vågimpedansen inte matchar, kommer brytning och reflektion att inträffa, vilket orsakar en spänningsökning.
Berörda komponenter: Hotar främst isoleringen mellan strömbrytarens kontakter och isoleringen mot jord. Speciellt när strömbrytaren är i öppet läge måste dess kontakter (mellan de rörliga och stationära kontakterna) motstå hela systemets fasspänning. Överlagringen av blixten kan lätt leda till att kontakterna går sönder, vilket orsakar ett "blixtnedslag"-fel.
Markpotential ökar
Princip: När blixtström urladdas i marken genom jordningsanordningen genererar den extremt hög momentan potential runt jordningskroppen. Om jordanslutningarna för olika utrustningar inom transformatorstationen (som strömbrytarbaser, styrskåp) är dåliga eller om det finns en potentialskillnad, kan det leda till överspänning med-återslag.
Påverkan: Den höga potentialen kan "blixtra tillbaka" från jordkabeln till utrustningens hölje och sedan tränga in i det sårbara sekundära styrsystemet (såsom motorn för manövermekanismen, öppnings- och stängningsspolar och mikroprocessorskyddsanordningar), vilket orsakar kontrollfel eller komponentutbränning.
II. Specifika manifestationer av skada
Isoleringsskador:
Extern isolering: Ytöverslag på kompositisolatorer av porslin eller silikongummi lämnar brännmärken, vilket minskar framtida isoleringsprestanda.
Intern isolering: Även om vakuumbrytaren är helt förseglad, kan dess yttre krypavstånd uppleva överslag på grund av kontaminering och överlagrade blixtnedslag. Ännu viktigare är att kontaktgapet kan punkteras under blixtöverspänning.
Mekanismfel eller funktionsfel:
Inducerad överspänning kan tränga in i manövermekanismens styrmodul (såsom fjädermekanism, permanentmagnetmekanism) genom kraftledningar eller styrkablar, vilket potentiellt kan orsaka att strömbrytaren löser ut i onödan (fel) eller inte fungerar under ett fel (underlåtenhet att fungera), vilket utökar olyckans omfattning.
Sekundär systemskada:
Elektromagnetiska pulser (LEMP) som genereras av blixtnedslag kan kopplas till signalledningar och kraftledningar, vilket skadar mikroprocessorbaserade skydds- och kontrollenheter, intelligenta terminaler (DTU/FTU) etc., vilket leder till övervakningsfel.
Accelererat materialåldring:
Frekventa överspänningsstötar påskyndar åldrandet av isoleringsmaterial, vilket förkortar utrustningens livslängd.
III. Omfattande skyddsåtgärder ("Tre försvarslinjer")
För åskskydd av utomhus 35kV vakuumbrytare måste en strategi med "omfattande hantering och skiktskydd" antas.
Första försvarslinjen: Avlyssning och urladdning (Förhindra direkta anfall och minska amplituden av inkommande överspänningar)
Installation av åskledare/blixtråd:
Installera oberoende blixtstång eller strukturella blixtstång i transformatorstationen (eller strömfördelningsområdet utomhus där strömbrytaren är installerad) för att bilda en effektiv skyddszon, vilket säkerställer att viktig utrustning såsom strömbrytare finns inom skyddsparaplyet mot direkta blixtnedslag.
Rimlig placering av överspänningsavledare:
En avgörande åtgärd! En spaltfri metalloxidavledare (MOA) måste installeras vid strömförsörjningssidans ingång till strömbrytaren (vanligtvis installerad i kombination med en frånkopplingsbrytare).
Installationsplats: Den bör installeras så nära strömbrytaren som möjligt för att minimera den inducerade överspänningen på anslutningskablarna mellan dem. Helst bör det elektriska avståndet mellan överspänningsavledaren och brytaren inte överstiga det angivna värdet (såsom kravet på "elektriskt avstånd" i föreskrifterna).
Funktion: När blixtöverspänningen når överspänningsavledarens arbetsspänning leder avledaren snabbt, begränsar överspänningen till en säker nivå som effektbrytarens isolering tål, och laddar ut blixtströmmen till marken.
Andra försvarslinjen: Ekvipotentialbindning och jordning (ger en pålitlig urladdningsbana och utjämningspotential)
Förbättrat jordsystem:
Jordningsnätet för transformatorstationer och kretsbrytare måste uppfylla bestämmelserna, vilket säkerställer tillräckligt lågt jordningsmotstånd (som vanligtvis krävs för att vara mindre än eller lika med 0,5Ω). Jordning med låg-motstånd kan snabbt ladda ur blixtström och minska storleken på jordpotentialökningen.
Strömbrytarens bas, manöverboxen och metallramen bör ha minst två pålitliga jordpunkter.
Ekvipotentialbindning:
Metallkomponenter nära strömbrytaren (som stöd, kabelkanaler och kabelrännor) och kontrollboxskåp bör vara väl-anslutna till huvudjordnätet för att förhindra bakslag orsakade av potentiella skillnader.
Tredje försvarslinjen: avskärmning och isolering (skydda det sekundära systemet)
Skärmning och ledningar:
Alla styrkablar och signalkablar som leder till strömbrytarens manövermekanism och kontrollbox ska vara bepansrade eller dras genom metallrör, och båda ändarna av metallskyddet eller metallröret måste vara tillförlitligt jordade.
Skärmade kablar bör helst användas, och skärmskiktet måste också vara jordat i båda ändar.
Installation av överspänningsskyddsanordningar (SPD):
SPD:er med lämplig spänningsnivå (t.ex. DC220V/AC220V strömförsörjning SPD, signal SPD) måste installeras vid strömbrytarens strömingång och styrsignalkretsens ingång.
SPD:er kan effektivt dämpa blixtstötar som kommer in från ledningarna, vilket skyddar sekundär elektronisk utrustning. Ett fler-samordnat SPD-skyddssystem bör upprättas.
Isoleringsåtgärder:
För viktiga signalkretsar kan optokopplare eller signalisoleringstransformatorer användas för elektrisk isolering för att avbryta ledningsbanan för blixtöverspänning.
IV. Drift- och underhållsförslag
Regelbundna förebyggande tester:
Utför DC-referensspänning (U1mA) och läckströmstester på överspänningsavledare enligt föreskrifter för att säkerställa att de fungerar korrekt.
Genomför isolationsresistans och AC-motståndsspänningstester på strömbrytare, speciellt kontrollera strömfrekvensen och impulsmotståndsspänningsnivåerna för deras kontakter.
Inspektion av jordningsnät:
Testa regelbundet jordningsmotståndet och kontrollera om det finns korrosion eller brott på jordade ledare.
Tillståndsövervakning:
Före och efter åskvädersäsongen, förstärk inspektionerna för att kontrollera överslagsspår på isolatorytor, se till att mekanismlådan är ordentligt förseglad och verifiera att SPD-statusindikatorn fungerar korrekt.
Övervaka driftstatus:
För strömbrytare på ledningar i öppet/beredskapsläge måste deras åskskydd (främst överspänningsavledaren på samlingsskenans sida) vara kontinuerligt inkopplade.
Sammanfattning
Blixtnedslag utgör ett systemiskt hot mot 35kV utomhusvakuumbrytare, vilket påverkar både den primära isoleringen och det sekundära styrsystemet. Den mest avgörande och effektiva förebyggande åtgärden är att "installera hög-metalloxidavledare (MOA) i nära anslutning till strömbrytaren", kompletterat med tillförlitlig jordning, omfattande överspänningsskydd för det sekundära systemet och standardiserad drift och underhåll. Endast genom att bygga ett flerskiktigt skyddssystem från luft till mark och från primära till sekundära system kan den säkra och stabila driften av vakuumbrytare under åskförhållanden maximeras.
Shaanxi Huadian 35kV utomhusvakuumbrytare, med sin innovativa teknologi, definierar en ny standard för utomhusbrytare. De har ett hög-hållfast, väderbeständigt-kompositisoleringshölje, vilket avsevärt ökar krypavståndet. I kombination med en optimerad elektrisk fältdesign förhindrar de effektivt ytöverslag även under extrema förhållanden med blixtöverspänning och föroreningar, vilket säkerställer utmärkt och långvarig isoleringsprestanda. Utrustade med en helt förseglad, modulär fjäder eller permanentmagnet manövermekanism, de har en mekanisk livslängd på över 10 000 operationer. En inbyggd-anti-kondensenhet säkerställer att mekanismlådan förblir torr. För frågor, vänligen kontakta oss:pannie@hdswitchgear.com.
