酸化亜鉛アレスター

酸化亜鉛アレスターは避雷器優れた保護性能を備えている。

の酸化亜鉛避雷器これは世界で最も先進的な過電圧保護装置です。これは酸化亜鉛を組み込んでいるためです。逮捕者コア抵抗ディスクとして、これにより抵抗ディスクの電圧-電流特性が改善され、過電圧状況での通過電流容量が増加します。これは、従来の炭化ケイ素と比較して大幅な改善です。逮捕者通常動作電圧では、避雷器を流れる電流はわずか1マイクロアンペアです。逮捕者過電圧状態になると、優れた非線形特性により、避雷器を流れる電流が数千倍に増加します。逮捕者導通状態にあるため、過電圧エネルギーを大地に放出し、それによって送電設備を過電圧の影響から保護します。

酸化亜鉛捕集器酸化亜鉛避雷器は、1970年代に開発された新しいタイプの避雷器で、主に酸化亜鉛バリスタで構成されています。各バリスタは、製造時から一定のスイッチング電圧（バリスタ電圧と呼ばれる）を持っています。通常の動作電圧（つまり、バリスタ電圧より低い電圧）では、バリスタの値は非常に大きく、絶縁状態に相当します。しかし、衝撃電圧（バリスタ電圧より高い電圧）では、バリスタは低い値で破壊され、短絡状態に相当します。ただし、バリスタは衝撃を受けた後、絶縁状態を回復できます。バリスタより上の電圧が引かれると、高抵抗状態に戻ります。したがって、酸化亜鉛避雷器を電力線に設置すると、落雷時に雷波の高電圧によってバリスタが破壊され、雷電流がバリスタを通って大地に流れます。電力線の電圧を安全な範囲内に制御できるため、電気機器の安全性が保護されます。

酸化亜鉛避雷器の7つの特徴：

流量容量

これは主に、避雷器があらゆる種類の雷過電圧、商用周波数過渡過電圧、および動作過電圧を吸収する能力を持っていることに反映されています。

保護特性

酸化亜鉛避雷器は、電力系統内のあらゆる種類の電気機器を過電圧による損傷から保護するために使用され、優れた保護性能を備えています。酸化亜鉛弁板は優れた非線形ボルタンメトリー特性を持ち、通常の動作電圧下では数百マイクロアンペアの電流しか流れないため、ギャップのない構造を容易に設計でき、優れた保護性能、軽量性、小型性といった特徴を備えています。過電圧が発生すると、弁板を流れる電流が急速に増加し、過電圧の振幅を制限して過電圧のエネルギーを放出します。その後、酸化亜鉛弁板は高抵抗状態に戻り、電力系統が正常に動作するようになります。

シール性能

避雷器の構成部品は、優れた耐老化性と気密性を備えた高品質の複合コーティングを採用し、シーリングリングの圧縮制御やコーティングされたシーラントなどの対策を用いて、セラミックコーティングをシーリング材として使用することで、確実なシーリングを確保し、避雷器の性能を安定させています。

機械的特性

主に考慮されるのは以下の3つの要素です。耐震力。

アレスターにかかる最大風圧。

避雷器の上部には、ワイヤーの最大許容張力がかかっている。

除染特性

ギャップのない酸化亜鉛避雷器は、高い耐汚染性を有する。

国家規格で規定されている特定の沿面距離は次のとおりです。クラスII中程度の汚染地域：特定の沿面距離20mm/kV。

クラスIIIの重度汚染地域：特定沿面距離25mm/kV；

クラスIVの極めて汚染度の高い地域：特定の沿面距離は31mm/kVです。

高い動作信頼性

長期運用の信頼性は、製品の品質と製品の適切な選択に依存します。製品の品質に影響を与える主な側面は、避雷器の全体構造の合理性、酸化亜鉛バルブのボルタンメトリー特性と耐老化性、避雷器のシール性能の3つです。

電源周波数許容値

単相接地、長距離送電線容量効果、負荷遮断などの電力系統上の理由により、商用周波数電圧の上昇や高振幅の過渡過電圧が発生する場合、避雷器は一定の商用周波数電圧上昇に一定時間耐える必要があります。

関数

各タイプの避雷器にはそれぞれ長所と特性があり、良好な絶縁効果を得るためには、異なる環境で使用する必要があります。定格電圧以下では、避雷器は絶縁体と同等であり、何ら作用しません。しかし、危機的状況や高電圧が発生した場合、避雷器が作動し、電流を接地することで電力機器を効果的に保護します。

分類

電圧レベルに応じて

酸化亜鉛避雷器は定格電圧値によって分類され、3つのカテゴリーに分けられます。

高電圧カテゴリ：これは、66kVを超える酸化亜鉛避雷器のシリーズを指し、大まかに1000kV、750kV、500kV、330kV、220kV、110kV、および66kVの7つのグレードに分類できます。

中電圧カテゴリ：3kVから66kVの範囲の酸化亜鉛避雷器シリーズ製品（66kVシリーズ製品を除く）を指し、大まかに3kV、6kV、10kV、35kVの4つの電圧レベルに分けられます。

低電圧カテゴリ：3KV以下の酸化亜鉛避雷器シリーズ製品（3kVシリーズ製品を除く）を指し、大まかに1kV、0.5kV、0.38kV、0.22kVの4つの電圧レベルに分けられます。

公称放電電流によると

公称放電電流に応じて、酸化亜鉛避雷器は20、10、5、2.5、1.5kAの5つのクラスに分類できます。

によると使用

酸化亜鉛避雷器は、用途に応じて、系統回路型、発電所型、配電型、分路補償コンデンサバンク保護型、電化鉄道型、モータおよびモータ中性点型、変圧器中性点型の7種類に分類できます。

構造によると

酸化亜鉛避雷器は、その構造に基づいて2つのカテゴリーに分類できる。

酸化亜鉛避雷器は、耐汚染性能に応じて4つの等級に分類されます。クラス1は一般的なタイプ、クラス1は中程度の汚染地域（沿面距離20mm/KV）で使用され、クラス2は重度の汚染地域（沿面距離25mm/KV）で使用され、クラス3は極めて重度の汚染地域（沿面距離31mm/KV）で使用されます。

複合コーティング：複合コーティング酸化亜鉛避雷器は、コーティングとして複合シリコーンゴム材料を使用し、高性能酸化亜鉛抵抗シートを選択し、内部に特殊構造を採用し、高度な技術で組み立てられており、シリコーンゴム材料と酸化亜鉛抵抗シートの二重の利点を備えています。磁器酸化亜鉛避雷器のすべての利点に加えて、このシリーズの製品は、優れた絶縁性能、高い汚染耐性、優れた防爆性能、小型軽量、メンテナンス不要、破損しにくい、信頼性の高いシール、優れた耐老化性などの利点を備えています。

構造性能によると

酸化亜鉛避雷器は、構造と性能に応じて、クリアランスなし（W）、直列クリアランスあり（C）、並列クリアランスあり（B）の3種類に分類できます。

1. 従来、避雷器の選定と欠点は、動作過電圧と雷過電圧レベルのみを考慮したものであった。

国家規格では、システムの電源端子の電圧は、システムの公称電圧（または定格電圧）UnのK倍よりわずかに高い値、すなわちK=Um/Un（Umはシステムの最高電圧）と規定されています。電気機器の絶縁は、Unの下で長時間動作できるものでなければなりません。220kV以下のシステムではKは1.15、330kV以上のシステムではK=1.1です。上記の原則は、避雷器の設計の初期段階でも遵守されます。

2. 単相接地過電圧下での動作と電力系統の安全性を確保するための避雷器の選定と必要性

安全運転の観点から、避雷器の定格電圧の選定は、以下の原則にも従うべきである。

（１）酸化亜鉛避雷器の定格電圧は、設置時に発生する可能性のある商用周波数過渡電圧よりも高くなければなりません。110kV以上のニュートラル接地システムでは、上記の方法に従って選択できます。

（２）110kV以下のニュートラル間接接地システムでは、電力部門の規則により、単相接地条件下では２時間の運転が許可され、断続アーク接地過電圧が発生した場合でも２時間以上運転して故障を探すことさえあるため、この種のシステムの動作特性である酸化亜鉛避雷器の定格電圧下での安全動作１０秒は深刻な脅威となる。また、酸化亜鉛避雷器とSiC避雷器の構造、設計が異なる（後者はギャップアーク消弧、前者はギャップなしまたは分離ギャップのみ）ため、実際には酸化亜鉛避雷器の熱崩壊や深刻な爆発事故が発生する。このような状況に直面し、多くの電力供給局や電力設計機関は、地域の電力網の状況に応じて、多くの種類の定格電圧値（14.4kV、14.7kVなど）を提案している。いくつかの国家標準の議論文書の動作負荷試験では、定格電圧許容値１０秒が１.2～１.3倍に増加しているため、酸化亜鉛避雷器の中性点非直接接地システムへの適応性が向上した。

酸化亜鉛避雷器の定格電圧が低すぎるため、単相接地過電圧や多くの過渡過電圧下でも避雷器が作動してしまう。電力省安全監督生産調整局は、1993年10月30日付の第17号安全公報で早くも避雷器の改訂を提案した。

新規格の発表から改訂までの移行期間において、中性線非接地システムにおける酸化亜鉛避雷器の定格電圧および連続動作電圧の選定に関して、以下の設計規則が提案されている。定格電圧は、基準となるSiC避雷器のアーク消弧設計電圧の1.2～1.3倍とし、連続動作電圧は、システム動作時の最高線間電圧とする。

上記の基本データには統一された基準がないため、避雷器の製造業者と使用者との間で、設計および製造において差異が生じる可能性があります。

3．2000年版新規格の実施、避雷器の安全かつ合理的な選定の実現

中国の2000年新規格（GB11032-2000）では、定格電圧の1.2～1.3倍以上を選択する原則が認められていますが、連続動作電圧の選択には新しい規定があります。1.5Un//U1mAの避雷器の耐用年数の反映を基準値として、避雷器の連続動作電圧を選択（設計）します。国内の避雷器の設計および製造レベルでは、一般的にその値は80%であるため、連続動作電圧は定格電圧の0.8倍として選択されます。これは、ボルタンメトリー曲線の小電流領域によって裏付けられています。

したがって、実際には、特定の条件に従ってシミュレーション計算を実行するか、経験と実践に基づいて避雷器を選択する際には、1h単相接地動作の過電圧レベルを考慮する必要があります。ただし、ユーザーの技術協定や電力設計機関の図面には、上記の値とわずかに異なる定格電圧値が多くありますが、これは不要だと思います（10kVの16.5kVや16.7kVなど）。その理由は、避雷器の実際の設計プロセスでは、電圧-電流曲線の定格電圧値は小電流領域にあり、U1mAAC値よりも小さいため、避雷器の実際の設計では微妙な違いを追求することができないからです。また、以下の議論から、新しい国家規格の要件に従って、許容過電圧の下での安全な使用を選択します（これは非接地システムを指します）。

4. 2000年版新規格に基づく非接地型酸化亜鉛避雷器の科学的選定

（１）定格電圧は、指定された動作負荷試験で決定された過渡過電圧下で正しく動作するように、避雷器の端子に印加される許容商用周波数電圧の最大有効値に従って選択および設計されなければならない。連続動作電圧は、避雷器の端子間で一定の実効値が得られるように選択されなければならない。このとき、商用周波数放電電圧は、保護されていない動作過電圧下で保護対象機器の絶縁が動作することを回避し、耐用年数を延ばすために十分に高くなければならず、中国で製造された酸化亜鉛避雷器の実際の充電率と残留電圧のレベルを考慮しなければならない。

（２）商用周波数電圧の上昇がより深刻な場合、または機器の絶縁試験電圧が高い場合は、酸化亜鉛避雷器の定格電圧が高いものを選択する必要があります。商用周波数基準電圧の選択は、定格電圧以上でなければなりません。新しい国家規格の要求事項のこれら２点はよりよく満たされており、以下の計算によって過電圧の要求事項も満たすことができます。国家規格の要求事項では、単相接地動作が２時間動作しないことを保証します。最も深刻なケースでは、単相接地と負荷遮断が同時に発生した場合、理論上計算される最大可能な過電圧は１.99倍であり、酸化亜鉛避雷器の許容連続動作電圧UC（有効値）は次のように選択されます。

定格電圧（Ur≈1.25 UC）は、国家標準充電率0.8に従って選択され、すべて要件を満たしています。アーク接地と高脱出確率の共振過電圧を使用する場合は、定格電圧は、次の条件を満たす必要があります。もう一度押す？=0.8 連続動作電圧を選択すると、これも要件を満たします。

要約すると、避雷器選定における主な難点は、一時的な過電圧の範囲を明確にすることである。高い動作過電圧および大気過電圧下でも安全かつ正確な動作を確保し、一時的な過電圧下では弁板が作動しないようにする必要がある。

現在、避雷器の型式選定と設計においては、システムの最高過電圧酸化亜鉛避雷器が2時間単相接地時に作動しないようにする必要がある。さもなければ、酸化亜鉛避雷器は熱崩壊や爆発事故を起こす可能性がある。

したがって、新たな要件に応じて非接地システムを選択することが適切である。

しかし、アーク抑制コイル接地コンデンサ装置では、接地過電圧ははるかに低くなるため、実際のシミュレーション計算に基づいて定格電圧と連続動作電圧を低く設定して、低い動作過電圧で酸化亜鉛避雷器が動作するようにコンデンサ保護装置を選択できますが、都合が悪い場合は、接地なしシステムを選択することもできます。

コンデンサの極と接地間の絶縁は、単相接地2hの要件を満たすと考えられているためです。

定格電圧未満で動作する場合、避雷器は作動せず、コンデンサ装置に過電圧による損傷を与えることはありません。

総じて、これは、亜鉛酸化物シリーズバルブプレートがクリアランスなしで直接直列になっているため、亜鉛酸化物避雷器抵抗器では、1.99 倍以上の過電圧にも耐えられず、SiC アーク電圧の参照選択によって、亜鉛酸化物避雷器の定格電圧が要件を満たせず、避雷器の安全性を確保するために上昇することになります。実際のシミュレーションデータはありません。

国家規格の精神に沿った推奨値は、制限要件を満たしているため、より適切である。