Fonctionnement du parafoudre
Le parafoudre est installé entre le câble et la terre, généralement en parallèle avec l'équipement protégé. Il protège efficacement les équipements de communication. En cas de surtension, le parafoudre se déclenche et assure la protection. Lorsque le câble ou l'équipement de communication fonctionne sous sa tension de service normale, le parafoudre est inactif et le circuit est alors considéré comme ouvert à la terre. Dès qu'une surtension survient et que l'isolation de l'équipement protégé est menacée, le parafoudre agit immédiatement pour dévier le courant d'impulsion haute tension vers la terre, limitant ainsi l'amplitude de la tension et protégeant l'isolation des câbles et équipements de communication. Une fois la surtension disparue, le parafoudre reprend rapidement son fonctionnement normal, permettant à la ligne de communication de fonctionner normalement.
Par conséquent, la fonction principale du parafoudre est de couper l'onde de surtension intrusive à travers l'espace de décharge parallèle ou la résistance non linéaire, de réduire la valeur de surtension de l'équipement protégé et de protéger la ligne et l'équipement de communication.
Les parafoudres peuvent être utilisés non seulement pour protéger contre les hautes tensions générées par la foudre, mais aussi contre les hautes tensions de fonctionnement.
Le rôle du parafoudre est de protéger les équipements électriques du réseau contre les dommages causés par les surtensions dues à la foudre, les surtensions de service et les surtensions transitoires à fréquence industrielle. Les principaux types de parafoudres sont les éclateurs, les parafoudres à valve et les parafoudres à oxyde de zinc. L'éclateur sert principalement à limiter les surtensions atmosphériques et est généralement utilisé pour la protection du réseau de distribution, des lignes et des lignes d'arrivée des postes électriques. Les parafoudres à valve et les parafoudres à oxyde de zinc sont utilisés pour la protection des postes électriques et des centrales électriques. Dans les réseaux de 500 kV et moins, ils servent principalement à limiter les surtensions atmosphériques. Dans les réseaux à très haute tension, ils sont également utilisés pour limiter les surtensions internes ou comme protection de secours contre les surtensions internes.
Sept caractéristiques d'un parafoudre :
1. Capacité de courant élevée du parafoudre à oxyde de zinc
Cela se traduit principalement par la capacité des parafoudres à absorber diverses surtensions dues à la foudre, les surtensions transitoires à fréquence industrielle et les surtensions de fonctionnement. La capacité de courant du parafoudre à oxyde de zinc produit par JECSANY satisfait pleinement, voire dépasse, les exigences des normes nationales. Des indicateurs tels que le niveau de décharge en ligne, la capacité d'absorption d'énergie, la tolérance aux chocs de courant élevés de 4/10 nanosecondes et la capacité de courant sous onde carrée de 2 ms atteignent un niveau de référence national.
2. Excellentes caractéristiques de protection des parafoudres à oxyde de zinc
Le parafoudre à oxyde de zinc est un dispositif électrique utilisé pour protéger divers équipements électriques des réseaux électriques contre les surtensions. Il offre d'excellentes performances de protection. Grâce à la caractéristique courant-tension non linéaire de la plaquette de l'oxyde de zinc, qui ne laisse passer qu'un courant de quelques centaines de microampères sous tension de service normale, sa conception sans entrefer est aisée. Il en résulte un parafoudre performant, léger et compact. En cas de surtension, le courant traversant la plaquette augmente rapidement, tandis que l'amplitude de la surtension est limitée et son énergie dissipée. La plaquette retrouve ensuite son état de haute résistance, permettant ainsi au réseau électrique de fonctionner normalement.
3. Le parafoudre à oxyde de zinc présente de bonnes performances d'étanchéité.
L'élément parafoudre est constitué d'un boîtier composite de haute qualité, offrant une excellente tenue au vieillissement et une étanchéité optimale. Des mesures telles que le contrôle de la compression du joint d'étanchéité et l'ajout de mastic assurent une étanchéité fiable et des performances stables. Le boîtier en céramique garantit une étanchéité parfaite et un fonctionnement stable du parafoudre.
4. Les propriétés mécaniques des pare-étincelles à oxyde de zinc
Tenez principalement compte des trois facteurs suivants :
⑴ Force sismique ;
⑵ La pression maximale du vent agissant sur le parafoudre
⑶ L'extrémité supérieure du parafoudre supporte la tension maximale admissible du fil.
5. Les bonnes performances de décontamination de l'arrêtoir à oxyde de zinc
Le pare-étincelles à oxyde de zinc sans entrefer présente une haute résistance à la pollution.
Le niveau actuel de distance de fuite spécifié par la norme nationale est :
⑴ Zone de pollution moyenne de niveau II : distance de fuite de 20 mm/kV
⑵ Zone de forte pollution de niveau III : distance de fuite de 25 mm/kV
⑶ Niveau IV, zone de pollution extrêmement élevée : distance de fuite de 31 mm/kV
6. La grande fiabilité de fonctionnement des parafoudres à oxyde de zinc
La fiabilité du fonctionnement à long terme dépend de la qualité du produit et de la pertinence de son choix. La qualité des produits est principalement influencée par les trois aspects suivants :
A. La rationalité de la structure globale du parafoudre ;
B. Caractéristiques volt-ampère et caractéristiques de résistance au vieillissement des vannes à oxyde de zinc
C. Les performances d'étanchéité du parafoudre.
7. Capacité de tenue à la fréquence industrielle
Pour diverses raisons telles que la mise à la terre monophasée, l'effet de capacité de ligne longue et le délestage de charge dans le système électrique, cela entraînera une augmentation de la tension à fréquence industrielle ou la génération d'une surtension transitoire d'amplitude plus élevée ; le parafoudre a la capacité de résister à une certaine augmentation de la tension à fréquence industrielle dans un certain laps de temps.
Utilisation d'un parafoudre
1. Doit être installé près du transformateur de distribution.
En fonctionnement normal, le parafoudre à oxyde métallique (MOA) est monté en parallèle avec le transformateur de distribution. Son extrémité supérieure est connectée à la ligne et son extrémité inférieure à la terre. Lors d'une surtension sur la ligne, le transformateur de distribution supporte la triple chute de tension générée par le passage de la surtension à travers le parafoudre, le conducteur de mise à la terre et le dispositif de terre. Cette chute de tension est appelée tension différentielle. La tension différentielle sur le parafoudre dépend de ses performances et est constante. La tension différentielle sur le dispositif de mise à la terre peut être éliminée en reliant le conducteur de terre au boîtier du transformateur, puis au dispositif de mise à la terre. La réduction de la tension différentielle sur les conducteurs est essentielle à la protection du transformateur de distribution. L'impédance du conducteur de mise à la terre est liée à la fréquence du courant : plus la fréquence est élevée, plus l'inductance du conducteur est importante et plus l'impédance est grande. L'équation U=IR montre que pour réduire la tension résiduelle sur le conducteur, il est nécessaire de réduire son impédance. La solution la plus simple consiste à raccourcir la distance entre le parafoudre et le transformateur de distribution afin de diminuer l'impédance et la chute de tension. Le parafoudre doit être installé au plus près du transformateur de distribution.
2. Le côté basse tension du transformateur de distribution doit également être installé.
En l'absence de parafoudre côté basse tension du transformateur de distribution, lors de la décharge du courant de foudre à la terre par le parafoudre côté haute tension, une chute de tension se produit au niveau du dispositif de mise à la terre. Cette chute de tension agit simultanément sur le point neutre de l'enroulement basse tension à travers le boîtier du transformateur. Par conséquent, le courant de foudre circulant dans l'enroulement basse tension induit un potentiel élevé (jusqu'à 1000 kV) dans l'enroulement haute tension, en fonction du rapport de transformation. Ce potentiel se superpose à la tension de foudre de l'enroulement haute tension, provoquant une élévation du potentiel du point neutre de ce dernier et un claquage de l'isolation à proximité du point neutre. Si un MOA est installé côté basse tension, lorsque le MOA côté haute tension se décharge pour porter le potentiel du dispositif de mise à la terre à une certaine valeur, le MOA côté basse tension commence à se décharger également. La différence de potentiel entre l'extrémité de sortie de l'enroulement basse tension et son point neutre, ainsi qu'avec le boîtier, est alors réduite. Ceci permet d'éliminer ou d'atténuer l'influence du potentiel électrique de « transformation inverse ».
3. Le fil de terre du MOA doit être connecté au boîtier du transformateur de distribution.
Le fil de terre du parafoudre doit être directement raccordé au boîtier du transformateur de distribution, puis ce dernier relié à la terre. Il est incorrect de raccorder le fil de terre du parafoudre directement à la terre, puis de faire passer un autre fil de terre depuis la prise de terre jusqu'au boîtier du transformateur. De plus, le fil de terre du parafoudre doit être aussi court que possible afin de réduire la tension résiduelle.
4. Respectez scrupuleusement les réglementations et les exigences relatives aux tests d'entretien réguliers.
Effectuez régulièrement des mesures de résistance d'isolement et des tests de courant de fuite sur le MOA. Dès que la résistance d'isolement du MOA s'avère significativement réduite ou qu'il est hors service, remplacez-le immédiatement afin de garantir le bon fonctionnement et la sécurité du transformateur de distribution.
Fonctionnement et entretien du parafoudre
En fonctionnement quotidien, il est important de vérifier la propreté de la surface du boîtier en porcelaine du parafoudre. Une forte saleté entraîne une répartition très irrégulière de la tension. Dans un parafoudre à résistances shunt en parallèle, une augmentation de la tension sur l'un des composants provoque une hausse significative du courant dans la résistance parallèle, pouvant aller jusqu'à la destruction de cette dernière et entraîner un dysfonctionnement. De plus, cela peut affecter l'efficacité d'extinction de l'arc du parafoudre. Par conséquent, il est impératif de nettoyer rapidement le boîtier en porcelaine du parafoudre dès qu'il est fortement encrassé.
Vérifiez le câble conducteur du parafoudre et le conducteur de mise à la terre : recherchez des traces de brûlure et des brins cassés, ainsi que des brûlures sur l’enregistreur de décharge. Cette inspection permet de détecter les défauts invisibles du parafoudre. Assurez-vous de l’étanchéité du câble supérieur du parafoudre. Une mauvaise étanchéité peut entraîner des infiltrations d’eau et d’humidité, provoquant des accidents. Il est donc nécessaire de vérifier l’étanchéité du joint cimenté entre le boîtier en porcelaine et la bride. Un couvercle étanche peut être installé sur le câble conducteur du parafoudre 10 kV de type vanne afin d’éviter les infiltrations d’eau de pluie. Vérifiez que la distance électrique entre le parafoudre et l’équipement électrique protégé est conforme aux exigences. Le parafoudre doit être installé aussi près que possible de l’équipement protégé. Après un orage, vérifiez le fonctionnement de l’enregistreur. Contrôlez le courant de fuite. Si la tension de décharge à fréquence industrielle est supérieure ou inférieure à la valeur nominale, une maintenance et des essais doivent être effectués. Si l’enregistreur de décharge présente un nombre excessif de mouvements, une révision est nécessaire. Vérifiez également l’absence de fissures entre le boîtier en porcelaine et les joints cimentés. Une fois la bride et le joint en caoutchouc retirés, il convient de procéder à une révision.
La résistance d'isolement du parafoudre doit être contrôlée régulièrement. Pour la mesure, utilisez un testeur d'isolement de 2 500 volts. La valeur mesurée est comparée au résultat précédent. Le parafoudre peut être remis en service en l'absence de variation significative. Une chute importante de la résistance d'isolement est généralement due à une mauvaise étanchéité, à l'humidité ou à un court-circuit de l'éclateur. Si la valeur est inférieure à la valeur admissible, un test de caractéristique doit être effectué. Une augmentation importante de la résistance d'isolement est généralement due à un mauvais contact, à la rupture de la résistance parallèle interne, à un ressort desserré ou à la séparation de composants internes.
Afin de détecter à temps les défauts invisibles à l'intérieur du parafoudre, un test préventif doit être effectué chaque année avant la saison des orages.