Als u een bliksemafleider specificeert voor een middenspanningsnetwerk-, is de eerste vraag die gewoonlijk opkomt eenvoudig genoeg: heb ik een 11 kV-eenheid nodig of een 33 kV-eenheid? Het antwoord klinkt voor de hand liggend, maar het selectieproces is een stuk minder eenvoudig dan alleen het afstemmen van het afleiderlabel op uw systeemspanning. Als je het mis hebt, kijk je naar een apparaat dat ofwel niet beschermt, ofwel, erger nog, geleidt terwijl dat niet zou moeten.
In deze gids worden de echte verschillen tussen 11 kV- en 33 kV-afleiders besproken, met informatie over spanningswaarden, aardingsvereisten, afleiderklasse en de specificaties die er feitelijk toe doen bij het nemen van een aankoopbeslissing.
Bliksemafleider
Snelle referentietabel
| Parameter | 11kV-systeem | 33kV-systeem |
|---|---|---|
| Typische aarding | Stevig geaard (ster) | Niet-effectief geaard (delta) |
| Aanbevolen nominale spanning (Ur) | 9 kV | 36 kV tot 42 kV |
| MCOV | ~7,65 kV | ~29kV tot 34kV |
| Ontlaadstroomwaarde | 10kA | 10kA |
| Afleider klasse | Distributieklasse | Stationsklasse |
| BIL | 75kV | 170 kV |
| Standaard | IEC 60099-4 | IEC 60099-4 |
Het deel dat de meeste mensen fout hebben: het gaat over aarding, niet alleen over spanning
Hier is iets waar veel ingenieurs over struikelen: de nominale spanning van een bliksemafleider is niet hetzelfde als de systeemspanning. Het nummer dat u kiest, hangt sterk af van hoe uw netwerk is geaard, en dat is waar 11kV- en 33kV-systemen zich heel anders gedragen.
De meeste 11kV-netwerken zijn stevig geaard. Het sterpunt van de transformator is rechtstreeks verbonden met aarde, wat betekent dat tijdens een enkele-fasefout de spanning op de andere twee fasen relatief stabiel blijft en niet meer bedraagt dan ongeveer 80% van de lijn-tot-lijnspanning. Daarom dimensioneren ingenieurs de afleider doorgaans op 0,8 keer de systeemspanning. Voor een 11 kV-netwerk komt dat neer op een nominale spanning van ongeveer 9 kV. Het is een eenvoudige berekening en het resulterende apparaat is compact, kosteneffectief en zeer geschikt voor bescherming op distributieniveau.De 11KV bliksemafleidervan Victory Electric is bijvoorbeeld precies rond deze distributie-klasse-specificatie gebouwd, met een polymeerbehuizing en een zinkoxide-varistorstapel die zijn geoptimaliseerd voor die werkomgeving.
33kV-systemen zijn een geheel andere situatie. Een groot deel van de 33kV-netwerken, vooral in Azië, Afrika en delen van Europa, maakt gebruik van delta-verbonden transformatorwikkelingen. Deltawikkelingen hebben geen neutraal punt, dus er is geen direct pad naar de aarde. Wanneer er een fout optreedt in één fase, kan de spanning op de gezonde fasen oplopen tot de volledige lijnspanning, soms iets hoger. Dat betekent dat de afleider moet worden beoordeeld om dat continu aan te kunnen, en de vermenigvuldiger van 0,8 is niet langer van toepassing. In plaats daarvan wordt de nominale spanning ingesteld op 100% van de systeemspanning of hoger. Daarom hebben 33 kV-afleiders doorgaans een vermogen van 36 kV tot 42 kV, afhankelijk van de veiligheidsmarge van het nutsbedrijf.
Het toepassen van de 11kV-selectielogica op a33KV bliksemafleideris een van de meest voorkomende en dure fouten die tijdens de specificatie worden gemaakt. Een afleider met een te lage -waarde zal tijdens een aardfout gaan geleiden, warmte opbouwen die deze niet kan afvoeren en uiteindelijk falen.
OVERWINNING 33KV Bliksemafleider
MCOV: de specificatie die te vaak wordt overgeslagen
MCOV staat voor Maximale Continue Bedrijfsspanning. In IEC-normen zie je het ook geschreven als Uc. Het is de hoogste spanning waarop de afleider continu kan staan, onder normale bedrijfsomstandigheden, zonder na verloop van tijd te verslechteren.
Dit is van belang omdat de afleider altijd is aangesloten tussen fase en aarde. Zelfs als er geen piek optreedt, staat er voortdurend de normale fase-naar-aardespanning over. Bij een storing op een andere fase stijgt die spanning tijdelijk. De afleider moet standhouden zonder te geleiden en zonder zichzelf daarbij te koken.
De cijfers zijn grofweg als volgt onderverdeeld:
- Een afleider met een nominale waarde van 9 kV voor een 11 kV-systeem heeft een MCOV van ongeveer 7,65 kV
- Een afleider met een nominale waarde van 36 kV voor een 33 kV-systeem bevindt zich doorgaans op ongeveer 29 kV
- Een afleider met een nominale waarde van 42 kV, die iets meer marge geeft, bereikt ongeveer 34 kV
Wanneer u een gegevensblad bekijkt, kijk dan niet alleen naar de nominale spanning. Vergelijk de MCOV met de daadwerkelijke maximale lijn-naar-aardspanning van uw systeem, inclusief de normale operationele tolerantie, die doorgaans plus of min 10% van de nominale spanning bedraagt. Dat is het getal dat u echt vertelt of de afleider zich op zijn gemak voelt in uw netwerk.
Distributieklasse versus stationsklasse
11kV-afleiders zijn bijna altijd distributieklasse. Ze zijn ontworpen voor bovengrondse lijnen, transformatoren op palen-, ringhoofdeenheden en soortgelijke toepassingen. Ze zijn lichter, kleiner en geprijsd voor massale inzet in distributienetwerken.
33kV-afleiders op netstations zijn van een heel ander niveau. Ze zijn doorgaans van de stationklasse, wat een hoger energieabsorptievermogen betekent, een betere weerstand tegen kortsluiting- (sommige normen testen deze tot 63.000 A), langere kruipafstanden voor kust- of industriële omgevingen en een robuustere interne foutbeheersing. Deze zijn niet uitwisselbaar met eenheden uit de distributieklasse, en het kostenverschil weerspiegelt echte technische verschillen, en niet alleen een spanningsverhoging.
Bij een typisch 33/11kV-distributieonderstation heeft de inkomende 33kV-zijde stationklassebescherming nodig, terwijl de 11kV uitgaande feeders hardware van distributieklasse kunnen gebruiken. Als u voor beide zijden van zo'n onderstation inkoopt, omvat het 33kV-productassortiment van Victory Electric onder meer station-klasse-afleiders en bijbehorende midden-beschermingsaccessoires voor de middenspanning die de hogere- spanningskant van die installatie afdekken.
Restspanning en beschermingsmarge
Wanneer u twee afleiders met elkaar vergelijkt, is het meest bruikbare getal de restspanning, ook wel de ontladingsspanning of het bliksembeveiligingsniveau genoemd. Het wordt gemeten bij 10 kA met een golfvorm van 8/20 μs en vertelt u hoeveel spanning de afleider doorlaat tijdens een piek.
Hoe lager de restspanning, hoe beter de bescherming. Maar het moet ook ruim onder het Basic Impulse Insulation Level (BIL) van uw apparatuur blijven. Een comfortabele beschermingsmarge ligt doorgaans rond de 20 tot 30%.
Voor een 11 kV-systeem met een BIL van 75 kV zou de restspanning van de afleider idealiter onder ongeveer 53 kV moeten liggen. Voor een 33 kV-systeem waarbij de BIL doorgaans 170 kV bedraagt, moet de restspanning onder de 120 kV blijven. Als u eenheden van verschillende leveranciers vergelijkt, gebruik dan de 10kA-kolom op het gegevensblad als vergelijkingspunt en kies het lagere getal.
Een paar fouten die het vermijden waard zijn
Ervan uitgaande dat uw 33kV-netwerk stevig geaard is zonder dit te controleren. Veel oudere 33kV-infrastructuur draait op delta- of impedantie-geaarde configuraties-. Bevestig dit altijd bij de netwerkoperator voordat u de specificatie schrijft.
Met uitzicht op de kruipafstand in vuile omgevingen. Kustsubstations en locaties in de buurt van industriële emissies hebben een langere kruip nodig, doorgaans 25 mm/kV of meer. Op 33kV-apparatuur komt dat neer op een aanzienlijk fysiek verschil in isolatorlengte.
Overeenkomende nominale spanning zonder MCOV te controleren. Twee afleiders met dezelfde Ur kunnen verschillende MCOV's hebben. Degene met de lagere MCOV is op papier misschien prima, maar heeft moeite met uw werkelijke netwerkomstandigheden.
Hardware van distributieklasse op een 33 kV-rail plaatsen. De energieniveaus en foutblootstelling bij onderstationrails vallen buiten waarvoor afleiders van distributieklassen zijn ontworpen. Stationsklasse is in die context niet optioneel.
De korte versie
Het fundamentele verschil tussen een 11kV- en een 33kV-afleider is niet alleen de spanning op het label. Het komt erop neer hoe het netwerk is geaard, wat de berekening van de nominale spanning, de MCOV-vereiste en de afleiderklasse aanstuurt. Een 11 kV-afleider op een stevig geaard netwerk kan conservatief worden gedimensioneerd en eenvoudig worden gehouden. De 33KV-bliksemafleider, die werkt in een typisch opgegraven of deltanetwerk, moet een hogere classificatie hebben dan u zou verwachten, gespecificeerd per stationklasse en zorgvuldig geverifieerd aan de hand van echte foutcondities.
Ga bij twijfel uit van IEC 60099-4, bevestig uw aardingsregeling en beschouw de keuze van de afleider niet als een afvinkoefening.