Analyse des causes d'explosion du parafoudre à oxyde de zinc 10kV
1. Analyse des causes d'explosion du parafoudre à oxyde de zinc 10kV
À l'heure actuelle, un grand nombre de parafoudres à l'oxyde de zinc (ZnO) (également appelés parafoudres) pour la distribution d'électricité sont utilisés dans les réseaux de distribution 10 kV pour éviter d'endommager les équipements de distribution d'électricité en cas de surtension de foudre. Pendant le fonctionnement, certains parafoudres à l'oxyde de zinc tombent en panne en raison de leurs problèmes de qualité et d'un fonctionnement et d'une maintenance insuffisants. Après panne, la ligne de distribution électrique 10kV est reliée à la terre via un parafoudre à oxyde de zinc. Dans ce cas, le défaut d'isolement doit être traité avec une coupure de courant. Par conséquent, la fiabilité de l'alimentation électrique est réduite dans une certaine mesure.
1. Analyse de la cause de la défaillance du parafoudre à l'oxyde de zinc
Exemple 1 : Un défaut à la terre s'est produit sur une ligne de distribution de 10 kV. Un parafoudre à l'oxyde de zinc est tombé en panne lors de l'inspection de la ligne. Après le remplacement du parafoudre à l'oxyde de zinc, la ligne a été remise en service avec succès. Après le démontage du parafoudre à oxyde de zinc défectueux, il a été constaté que sa gaine en caoutchouc de silicone était cassée et qu'il y avait un canal d'arc évident le long du côté du disque de soupape du parafoudre à oxyde de zinc' cependant, le disque de la soupape ne s'est'pas fissuré ou cassé. Étant donné qu'aucun des disques de soupape (4 au total) n'a été cassé, cela signifie que les disques de soupape ne se sont pas'détériorés. S'il se détériore, provoquant la panne du parafoudre à l'oxyde de zinc, la défaillance apparaît sous la forme d'une explosion du disque de la vanne plutôt que d'un clignotement latéral. Dans cet exemple, il y a un entrefer entre le disque de soupape du parafoudre à l'oxyde de zinc et le cylindre isolant, et la respiration de la cavité peut facilement provoquer l'intrusion d'humidité. L'humidité s'accumule sur le côté du disque de la vanne, réduisant la force d'isolation de la surface latérale. Sous l'action d'une surtension, un contournement se produit le long du côté du disque de la vanne, formant ainsi un canal d'arc.
Exemple 2 : Il s'agit d'une panne de claquage d'un parafoudre à l'oxyde de zinc. Le parafoudre à l'oxyde de zinc a été démonté et aucune pièce métallique interne corrodée n'a été trouvée, et aucune décharge n'a été trouvée à l'intérieur des disques de soupape et des surfaces pulvérisées en aluminium, et seul un canal d'arc a été trouvé sur le côté du disque de soupape. La cause du solin latéral est que le fabricant adopte l'injection de colle pour éliminer la cavité entre le disque de soupape d'arrêt d'oxyde de zinc et le cylindre isolant extérieur. La température d'injection est élevée,environ 200°C.En raison d'une grande différence de coefficient de dilatation thermique entre la glaçure isolante et le disque de soupape, l'injection de colle à haute température peut provoquer de minuscules fissures dans la glaçure isolante, provoquant une chute de sa résistance d'isolation et un embrasement sous la surtension.
Dans les 2 cas ci-dessus, la défaillance du clignotant côté soupape a été analysée. En combinaison avec d'autres cas de défaillance, on considère que les principales couches de solins latéraux sont i) l'intrusion d'humidité résultant d'une mauvaise étanchéité ; (ii) glaçure isolante endommagée sur le côté du disque de soupape ; (iii) mauvaise surface entre le clapet et l'isolation extérieure, et ainsi de suite. Ces causes entraînent une faible résistance d'isolation latérale. Il y a eu une rupture de vanne et un défaut à la terre dans une ligne de 10 kV. Lors de l'inspection de la ligne, un parafoudre à l'oxyde de zinc a éclaté. Après son remplacement, la ligne a de nouveau fonctionné normalement. Après le démontage du pare-étincelles défectueux en oxyde de zinc, sa gaine en caoutchouc de silicone a été retrouvée cassée, deux disques de soupape se sont fissurés et deux se sont brisés en morceaux ; cependant, aucune trace de solin latéral n'a été observée. Sur la base de l'apparence de la défaillance et des caractéristiques d'endommagement du disque de soupape à différents courants, la raison de l'endommagement du disque de soupape a été analysée. Le parafoudre à l'oxyde de zinc a été soumis à une surtension de foudre, faisant passer le courant de foudre à travers le disque de la vanne. Parce qu'un tel courant de foudre est une onde de courant d'impulsion, la densité de courant était donc très grande. Le courant d'impulsion, cependant, n'est pas uniformément réparti dans le disque de soupape. Lorsque la densité de courant d'impulsion de foudre dans un disque de vanne local dépasse sa valeur limite admissible, le disque de vanne sera détruit. Étant donné que le courant de foudre contient peu d'énergie, le disque de la vanne ne se brisera ou n'explosera généralement pas mais se fissurera seulement. La raison de la rupture du disque de valve : le parafoudre à l'oxyde de zinc est composé de 4 disques de valve ; dans des circonstances normales, les 4 vannes supportent la tension du système ; lorsque deux d'entre eux se cassent et se détériorent, la tension du système est appliquée aux deux disques de vannes restants, accélérant leur dégradation, et conduisant finalement à la destruction des disques de vannes à la tension de fréquence industrielle.
En raison de la grande énergie de l'alimentation à fréquence industrielle, le disque de la vanne se brise ou explose. Selon la dernière norme des parafoudres à l'oxyde de zinc actuels, les parafoudres à l'oxyde de zinc doivent être capables de résister à deux chocs de courant de foudre de 65 kA (ou 40 kA). Dans un système de 10 kV, le courant de foudre de plus de 65 kA (ou 40 kA) traverse de manière impossible le parafoudre à l'oxyde de zinc ne peut pas dépasser. En effet, le courant de foudre peut traverser le parafoudre à l'oxyde de zinc de deux manières : (1) une onde venant le long de la ligne, (2) un coup de foudre direct. Le courant de foudre de 65 kA (ou 40 kA) dépasse de loin le niveau de tenue à la foudre d'une ligne de 10 kV, il est donc impossible que le courant de l'onde de foudre venant le long de la ligne dépasse 65 kA (ou 40 kA) ; si la foudre frappe directement un pylône, le courant de foudre peut dépasser 65 kA (ou 40 kA) ; cette valeur dépasse de loin le niveau de résistance à la foudre d'un pylône de 10 kV, ce qui provoquera le clignotement de la ligne en plusieurs phases, un court-circuit interphasique et un déclenchement à coupure rapide. Dans ce cas, le défaut n'est que la mise à la terre monophasée de la ligne sans déclenchement à coupure rapide, il se produit donc un coup de foudre direct. Il est donc impossible que le courant de foudre dépasse 65 kA (ou 40 kA). On constate que la cause du défaut du parafoudre à l'oxyde de zinc est : la vanne du parafoudre à l'oxyde de zinc a une faible résistance aux chocs de foudre ; deux d'entre eux se rompent sous l'action du courant de foudre, provoquant la rupture du reste des disques de soupape restants et l'éclatement de la chemise.
2. Mesures anti-accidents
Les contre-mesures suivantes sont proposées pour la faible capacité de prévention des bavures latérales et la capacité de résistance à l'énergie des disques de soupape d'arrêt à l'oxyde de zinc de distribution 10 kV :
1) Testez au préalable les parafoudres à l'oxyde de zinc et mesurez régulièrement les courants de fuite U mA et 0,75 U mA des parafoudres à l'oxyde de zinc, afin de déterminer s'ils sont détériorés ou humides et de les traiter efficacement dans les plus brefs délais.
2) Spécifiez les exigences relatives à la capacité de prévention des bavures latérales des disques de soupape d'arrêt à l'oxyde de zinc dans les spécifications techniques. Il doit y avoir une structure sans espace d'air entre le disque de la vanne et le cylindre isolant, et des exigences claires doivent être définies pour le niveau de résistance à la chaleur de l'émail isolant.
3) La capacité de résistance aux chocs de courant élevé requise du disque de vanne est de 65 kA (Cette capacité reflète la capacité de résistance à l'énergie du disque de vanne).
4) Choisissez les fabricants avec une bonne qualité de produit et une bonne réputation.
3. Conclusion
Le principal mode de défaillance des parafoudres à oxyde de zinc de distribution 10 kV en fonctionnement est le solin latéral du disque de vanne, qui est dû à une mauvaise étanchéité, à un vitrage isolant endommagé du disque de vanne et à la mauvaise interface entre le disque de vanne et l'extérieur. isolation. Afin d'améliorer la fiabilité de fonctionnement du parafoudre à l'oxyde de zinc, la capacité de prévention des bavures latérales et la qualité du disque de vanne doivent être assurées lorsque le parafoudre est sélectionné, et un essai doit être effectué en fonctionnement.