Analys av explosionsorsaker till 10kV zinkoxid blixtavledare
1. Analys av explosionsorsaker till 10kV zinkoxid blixtavledare
För närvarande används ett stort antal blixtavledare av zinkoxid (ZnO) (även kallade överspänningsavledare) för kraftdistribution i 10 kV distributionsnät för att undvika skador på kraftdistributionsutrustning under blixtöverspänning. Under drift går vissa zinkoxidavledare sönder på grund av sina kvalitetsproblem och otillräcklig drift och underhåll. Efter haveri ansluts 10kV kraftfördelningsledningen till marken via en zinkoxidavledare. I detta fall måste isoleringsfelet hanteras med strömavbrott. Därför minskar tillförlitligheten av strömförsörjningen i viss utsträckning.
1. Analys av orsaken till fel på zinkoxidavledaren
Exempel 1: Ett jordfel inträffade på en 10 kV distributionsledning. En zinkoxidavledare konstaterades haveri när ledningen inspekterades. Efter att zinkoxidavledaren bytts ut togs ledningen i drift igen framgångsrikt. Efter att den felaktiga zinkoxidavledaren demonterades och det visade sig att dess silikongummimantel var trasig och det fanns en tydlig bågkanal längs sidan av zinkoxidavledaren's ventilskiva; dock spricker eller gick inte ventilskivan' Eftersom ingen av ventilskivorna (totalt 4) var trasiga, betyder det att ventilskivorna'inte blev försämrade. Om det försämras, vilket gör att zinkoxidavledaren går sönder, uppträder felet som en explosion av ventilskivan snarare än att sidan blinkar. I detta exempel finns det ett luftgap mellan zinkoxidavledarens ventilskiva och isoleringscylindern, och andningen i hålrummet kan lätt orsaka inträngning av fukt. Fukt samlas på sidan av ventilskivan, vilket minskar sidoytans isoleringshållfasthet. Under inverkan av överspänning sker överslag längs sidan av ventilskivan, vilket bildar en bågkanal.
Exempel 2: Detta är ett haverifel i en zinkoxidavledare. Zinkoxidavledaren togs isär, och inga korroderade inre metalldelar hittades, och inget utsläpp hittades inuti ventilskivorna och aluminiumsprutade ytor, och endast en bågkanal hittades på sidan av ventilskivan. Orsaken till sidoblinkningar är att tillverkaren använder liminjektion för att eliminera hålrummet mellan zinkoxidavledarens ventilskiva och den yttre isoleringscylindern. Injektionstemperaturen är hög,ca 200°C.På grund av en stor skillnad i värmeutvidgningskoefficient mellan isolerglasyren och ventilskivan, kan liminsprutning vid hög temperatur orsaka små sprickor i isolerglasyren, vilket gör att dess isoleringshållfasthet sjunker och övertändning under överspänning.
I ovanstående 2 fall analyserades blinkande fel på ventilsidan. I kombination med andra felfall anses det att huvudförloppen för sidobeslag är i) fuktinträngning som uppstår på grund av dålig tätning; (ii) skadad isoleringsglasyr på sidan av ventilskivan; (iii) dålig yta mellan ventilskivan och den yttre isoleringen, och så att. Dessa orsaker resulterar i låg sidoisoleringshållfasthet. Det var trasigt ventilfel och jordfel i en 10 kV-ledning. Vid ledningsbesiktningen konstaterades en zinkoxidavledare ha spruckit. Efter att den byttes ut fungerade ledningen normalt igen. Efter att den felaktiga zinkoxidavledaren tagits isär, hittades dess silikongummihölje trasig, två ventilskivor spruckna och två gick sönder; dock sågs inga spår av sidoblinkningar. Baserat på felutseendet och ventilskivans skadeegenskaper vid olika strömmar analyserades orsaken till ventilskivans skador. Zinkoxidavledaren utsattes för blixtöverspänning, vilket fick blixtström att strömma genom ventilskivan. Eftersom en sådan blixtström är en impulsströmvåg, så strömtätheten var mycket stor. Impulsströmmen är dock inte jämnt fördelad i ventilskivan. När strömtätheten av blixtimpulsen i en lokal ventilskiva överskrider dess tillåtna gränsvärde, kommer ventilskivan att förstöras. Eftersom blixtströmmen innehåller lite energi kommer ventilskivan i allmänhet inte att gå sönder eller explodera utan bara spricka. Orsaken till att ventilskivan går sönder: blixtavledaren av zinkoxid består av 4 ventilskivor; under normala omständigheter bär de fyra ventilerna systemspänningen; när två av dem går sönder och försämras, appliceras systemspänningen på de återstående två ventilskivorna, vilket påskyndar deras nedbrytning och leder till slut till att ventilskivorna förstörs vid effektfrekvensspänningen.
På grund av den stora energin hos strömförsörjningen med frekvens, går ventilskivan sönder eller exploderar. Enligt den senaste standarden för nuvarande zinkoxidavledare ska zinkoxidavledare klara två blixtströmsnedslag på 65 kA (eller 40 kA). I ett 10kV-system kan blixtströmmen på mer än 65kA (eller 40kA) omöjligt strömma genom zinkoxidavledaren inte mer än. Detta beror på att det finns två sätt för blixtström att flyta genom zinkoxidavledaren: (1) våg som kommer längs linjen, (2) direkt blixtnedslag. Blixtströmmen på 65 kA (eller 40 kA) överstiger vida blixthållningsnivån för en 10 kV-ledning, så det är omöjligt att strömmen för blixtvågor som kommer längs linjen överstiger 65 kA (eller 40 kA); om blixten träffar ett torn direkt kan blixtströmmen överstiga 65 kA ( eller 40 kA); detta värde överstiger vida blixtmotståndsnivån för ett 10 kV poltorn, vilket kommer att få ledningen att blinka över i flera faser, kortslutning mellan faser och snabbbrott. I det här fallet är felet endast enfas jordning av ledningen utan snabbbrytning, så ett direkt blixtnedslag inträffar. Därför är det omöjligt att blixtströmmen överstiger 65 kA (eller 40 kA). Man kan se att orsaken till felet på zinkoxidavledaren är: zinkoxidavledarens ventil har dålig förmåga att motstå blixtimpulser; två av dem brister under inverkan av blixtström, vilket gör att resten av kvarvarande ventilskivor går sönder och manteln brister.
2. Åtgärder mot olyckor
Följande motåtgärder föreslås för den dåliga sidoblinkningsförhindrande förmågan och energitålighetsförmågan hos 10 kV distributionszinkoxidavledareventilskivorna:
1) Testa zinkoxidavledare i förväg och mät regelbundet U mA och 0,75 U mA läckströmmar för zinkoxidavledaren, för att se om de är försämrade eller fuktiga och för att effektivt hantera dem så snart som möjligt.
2) Ange kraven på sidoblinkningsskyddet för zinkoxidavledares ventilskivor i de tekniska specifikationerna. Det bör finnas en luftgapfri struktur mellan ventilskivan och isoleringscylindern, och tydliga krav bör definieras för värmebeständighetsnivån för isolerglasyr.
3) Ventilskivans erforderliga högströmsimpulsmotståndsförmåga är 65 kA (denna förmåga återspeglar ventilskivans energibeständighetsförmåga).
4) Välj tillverkare med bra produktkvalitet och gott rykte.
3. Slutsats
Huvudläget för fel på 10 kV distributionszinkoxidavledare i drift är sidoblinkningen på ventilskivan, vilket beror på dålig tätning, skadad isoleringsglasyr på ventilskivan och det dåliga gränssnittet mellan ventilskivan och den yttre isolering. För att förbättra drifttillförlitligheten för zinkoxidavledaren, bör sidoblinkningsförhindrande förmåga och ventilskivans kvalitet säkerställas när avledaren väljs, och provkörning bör utföras under drift.