Scaricatori di sovratensione spiegati: principi, tipologie e applicazioni - Una guida pratica per ingegneri dei sistemi elettrici

Gli arrester sono dispositivi di protezione essenziali nei moderni sistemi di alimentazione elettrica, che limitano le sovratensioni transitorie causate da fulmini, commutazioni e altri disturbi.aiuta a proteggere i trasformatoriI moderni arrester ad alta tensione si basano principalmente sulla tecnologia degli ossidi metallici, in particolare dell'ossido di zinco (ZnO).La IEC 60099-4 copre gli arrester di sovratensione metallo-ossido senza interruzioni per sistemi di alimentazione AC superiori a 1 kV.

Un arrester di sovratensione è collegato tra il sistema di alimentazione e la terra per limitare le pericolose sovratensioni transitorie.la sua resistenza diminuisce rapidamenteDopo il passaggio transitorio, ritorna a uno stato di alta impedenza.

L'elemento attivo di un moderno arrester di sovratensioni di ossido metallico è una pila di blocchi di varistor di ossido di zinco con una caratteristica di corrente-tensione fortemente non lineare.i blocchi conducono poca correnteQuando un fulmine o un'ondata di commutazione aumentano la tensione, la conduzione aumenta bruscamente, deviando la corrente di sovratensione e bloccando la sovratensione.La progettazione senza interruzioni fornisce una risposta rapida senza la serie di interruzioni di scintilla utilizzate nelle vecchie tecnologie.

Gli arrester di sovratensione possono essere classificati per classe di applicazione e per materiale di alloggiamento.

Tra i fattori di selezione importanti figurano i seguenti:

• tensione di funzionamento continua (Uc) e tensione nominale;
• Capacità di sovratensione temporanea;
• corrente nominale di scarica;
• tensione residua o livello di protezione;
• capacità di gestione dell'energia;
• condizioni di messa a terra;
• Inquinamento e altitudine;
• Luogo di installazione.

La corretta selezione garantisce che l'arrester resista alle normali condizioni del sistema fornendo al contempo una protezione transitoria efficace.

Le applicazioni tipiche sono:

• Protezione del trasformatore di potenza;
• Protezione del bus della sottostazione e dell'apparecchiatura di commutazione;
• linee aeree di trasmissione e distribuzione;
• punti di transizione dei cavi sotterranei;
• Protezione del generatore e del motore;
• sistemi di energia rinnovabile;
• Installazioni elettriche industriali.

L'obiettivo primario è quello di mantenere le sovratensioni transitorie al di sotto della capacità di isolamento delle attrezzature protette.

Gli arrestatori sono esposti a sollecitazioni elettriche, termiche, ambientali e meccaniche.e l' eccessivo assorbimento di energia può influenzare la loro condizioneLa valutazione può comprendere l'ispezione visiva, la misurazione della corrente di perdita, l'ispezione termica e altri metodi diagnostici.L'analisi delle correnti di perdita è ampiamente studiata come metodo di monitoraggio delle condizioni degli arrester per ossidi metallici.

Gli arrester sono una parte importante del coordinamento dell'isolamento, il cui livello di protezione deve essere sufficientemente inferiore al livello di resistenza dell'apparecchiatura da proteggere.Anche l'installazione è importante: i lunghi cavi di collegamento possono aumentare la tensione osservata dall'apparecchiatura protetta durante correnti transitorie rapide.e layout dovrebbero quindi essere considerati insieme.

Gli arrester forniscono uno strato critico di protezione contro i fulmini e le sovratensioni.I moderni arrester di ossido metallico utilizzano le caratteristiche non lineari dei varistor ZnO per deviare l'energia di sovratensione e limitare lo stress di tensioneComprendere i tipi di arrester, i principi operativi, le classificazioni, i requisiti di installazione e il monitoraggio delle condizioni aiuta gli ingegneri a selezionare e mantenere una protezione efficace dalle sovratensioni.La corretta applicazione può ridurre lo stress sull'isolamento, migliorare l'affidabilità delle apparecchiature e sostenere la stabilità a lungo termine del sistema di alimentazione.