Upload
others
View
4
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
�ر���رھ�
������� � ��� �����- ������ ���� ���� ���� ��������99 ���� �! "�� ��#�
���� ��� �� ������ �������Review of Standard - Surge Protection– Based on IEC60099
University of Semnan – Electrical and Computing Faculty
Surge Arresters
������� � ���IEC 60099International Electro-technical Commission
����� !" �#�$ % �& '��(�)* !+��� ,��- �� ������� ./ �0��� 1�� � ��2 �( 3����
������� � �� 4�5� ��6 !� �(�)* !+��� !+��� ���� �� '7�5� !� :
IEC 62305- Protection Against Lightning
IEC 62561- Lightning Protection System Components
������� �/��� 1�� � % 9& �� :�/��* ;/��<IEC 60099 ���� !�Withdrawn
)'>��� !�?- (���* �� :��5��.
������� � ���IEC 60099
International Electro-technical Commission
B�( C�D)� 'EF �G-�)H '��+� �� B�(�)* !I�FAC
B��#5� B�( �)* !+���
'D< 'EF �G)J� �*��&$ B%�� !)�> :�J�
BK� �)D" B�(�)LI��)Metal Oxide ( !��� ��
������� B�( !)��< �(�)LI�� M���� ���
B�� 4�� ���-�� �� �(�)LI�� /� B�� B%�� C�D)
% % ���" ���� O��& P�G� �� B�(52 '&��)"
C)(�5� ��S& T�(�
'EF :�> B�� �F��- 4�� �� BK� �)D" B�(�)LI��
U/%�< ��+�� 3�G- �� �� :��5��) % ���)�1 '&��)"(
DW �� :��5�� 'EF !��� X�� BK� �)D" B�(�)LI�� B�( '
����HVDC
��� :
������� ���� �� ��� ����� ������ � ����� ��� ������ �� ����� ��� � �!�"�� � #�� $� %�&' $
�(�� � $)*( ��� ���!� $+�,� �� (�� ���- ��� .'/ $� �*&� 0�"12� ���' 3� 4�.
������ ��)64- � 7�– ���� $8&6+
��)64- $&6&+:
�� � $9 �'� :�'� #�� �� ������ ��)64- $&6&+ ���� ;�� 3���< ; *- .'�=� �&� �;����� $� <
#�� $��>��)� �=? ���� $67�+ ;� 3/ �� (�� ���- 0�;�&@ � < � ���!� $=��� A��9 .< ���B�
*��%# &��� '�#( ���) (� *� +�, -��. /�0� 1�%�� �� ��� �2��34 ��� �5�6�� (� �!�� ��-��. *��7� �,��, �� �8���8.� /�2��34 (� &���� 9*: �; <�
0��=� �# �>��?#
* ��>�# *, *� ��� �� *@�� 9 �:�:A ����BC ��-��. *��7� D,�:# �� �E�FA ���# ��-��. *��7� *�@G4 ���� �� �%H I�JK �� ��� �� L0! ��E
�� �# ��8, ���.
����
1- �����1� O��0 #� -��. *��7� &�#( �� -��. PJ� �(�� �0?# ��>�# *,
2- ��C(�, ��@,�� ��� R���! *,)*�.� (��8@= (� OH
3- �%��, �# /�F@4 V�� ��>�# *,� �, O��0 #� ����� �#�� �� -��. �� ����0!�,.
.'�=� ���� ��� 9C��
(� 0�4��� 0�!�, �>� 0# � ��W��, ��G��� �� 0��, *� �����#:
1- �-��� �B� �� ��+�, D=?4 �����0!�,
2- �#�� -��. Y����# �#�� *�@G4 &����0!�, *�!�� L��F��� D?# �,
3-0��=� ��� 1��� /��; *, ��� ���� *� �-��. 1=�2��#
��� D�E��� ��� $7 ��
���� F� ��
�;�����'� $- 42� ;�IEC 60099 ������3�4�@�' :�'� �� �3�(��)64- G E� ��!� $+�,� 3��� ;� ��
��� G�( %&�� 69 $�'� $' $�:�
Expulsion Surge Arrester
Valve type arrester
Gapless metal-oxide type
H+� �������
I�I ' �������
7�+ 3��� �"6+ �&9� �������$6
H+� �������
� J� �� G��8�'� "� 3/ �6- � G�( G���� "� K+�E� $! ! ������� $� ����B L�� F � #�� $� M
�'������ $� =�� ;� $��< NE� A( I 3� =- $� � ? O�9.� ���� ��)64- 0; 7 ;� #=P4� 3�4!
���B Q� H� � ���2� �&��� � ���� �� AR� 3/ � $� ��� .!� ST'�� ���B L�� �� $� B #�� �� ���33
� ( � G��8�'� �!� 69 .
$� 3� � � ������ F � #�� ����"� ��.V� �! 1' � .'�=� �4���9 G;�(� �1�/
H+� ���� ��)64- G E� � ;��@�'
$� ; � 69 #�� F � ���� N��( ��)( $6� �� AB
;� �H,� ��' �� J� ��)( W�� X 8E� ;� J� $! !
��*+ � �(��. #�� Y��)( N@�� $! ! ��*+ �� ��
����)!� N)Z� G�( �'�. ����)!� ���� $� ���� $6�
�� �� �� $67�+ �� � � ����)!� =��I $� #�� 7�N �
� (.
�� .V� ���� H+� �� ��; J� [@ �� � ;� ���� $9 J� ���!� +�,� �� [@ L�8�� � ���+� �� (��)
��' AB ; *- G��� � � ( � J� : � )���)!� #� ������)!� ;� $! ! ��2�� � � (. 0;��� : �
)���)!� \H� �� ����*+ G;� �� $! ! �; �R*� � �=9 $9 �2=� $� �! � ��B ]=@ � � (. �; J� 3���
6@ �G�� 9 ;�Z+ ���� ��B �! � G�( �2=� � � ( $9 �� ����)!� =��I $9 � !�@ �'� ;�@� � (. ���
��B $� 0; 7 2�;�� �� $! ! �;�@ � �� ( �� G"� � 3�( �� � ����� : � )���)!� ��B 6< � 9�=. #��
�>� ��B 6< G�==9 �� 3 '�"� � �2=� � � ( : � )���)!� $� �4' 3���< �87 ���� � ����G; ��2��
� Z�.
H+� ���� ��)64- G E�
I�I ' �������Valve type arrester
��� ���� F � I�I ' ^"< ��� ������ �_ T@ �=�&� � $� ; � G���&B ;�
` T' ���!� ��� G��8�'� �� ( �
�(�� � ��� �4&� �� N��( ���� F � #��:
1 . ��' $��< ��)(Spark gap
2 .G�( ��' T@ �_ ������ ��� J&��
�� �� $- 42� ;� � $c8E� %)E� )���' ;��� $�+�B ���.
I�I ' ������� ��)64- G E�Valve type arrester
$67�+ #� ��� ��)( ��' �(G $�
�� $� B �'� $9 � ��� � ���!�
;��� ����� �; N4E� ���4� . ���
���!� +�,� d-�� � ( � ��
���)( $�&)( � ( � �2=� �$
������ 3���< $�-�7 $� #�� ��
��� ������ �_ T@ � ( �.
�� T@ �_ �7�=- ������
� �� 3/ e��� �� 3���< A��"+�
���� � A��9 f)H6� ��.
I�I ' �������Valve type arrester
g;"� ;�&� $�-�7 3���< $=���
=�� � 3�Z� 3���< ; *- �� ��B 6< ���� �; ���� ������ � T@ �_ ��� ������ h���2� � $�-�7 3���I ;��
%9 ;�&� T@ �_ ������
���B � ����� #�� � ' $� $�-�7 3���<
�"6+ �&9� �������Metal-Oxid Surge Arresters
������ �� ���� F �:
-< �� � T@�_ )���)!� ������ �� ��� i 6� �� G�( N)Z�f=
0�"6+ �&9�)MO= Metal Oxide (
- $� J��"�95 % ��; �o&9� �; i 6�p)ZnO ( .9�� � N)Z��
�� 49Bi2O3 �MnO �Sb2O3 � ....�;�� � <� "�
-�/ G��� ���� $� J��"� 0�VRZ� ��;��
�"6+ �&9� ������� ��� $VRZ�
��� ���!� ;�
q�/ 6� �=? �� �q�/��)� G� �=? ; *- �6��� �
��)64- ���!� ;�)3-2 ��� ���!� �����(
��q�/ 69 #��=? 3���< ; *- �6���
0�VRZ� =+ L�� �B �� ;� � ���� �� $< � $� �������;�I ��� � $H<��� $� ����< � =E=� ��� $� ��� #H� � (� :
���!� ��� / ���!� ��)64- / f��9�+ ��� / 3���< $6R� ��� / :t9 $6R� �� � L�� �B / :t9 $P�;� 4��3�=
���� D�R��� � ���� ;� =+ 0�c�t�
TOV (temporary overvoltage)
No
min
al V
olt
ag
e
=+ 0�c�t�
Earth Fault Factor
considerations
Safety Margin Recommendation
Of IEC
Fast Front Protective Margin (FFPM)FFPM (%) = ((LIWV/Upl) -1) x 100
Slow Front Protective Margin (SFPM)SFPM (%) = ((SIWV/Ups)-1) x 100 in percent
Margin Calculation
=+ 0�c�t�
Energy Handling Capability considerations By
calculating the Area under the Current
passage Vs. gap Duration times
8. And other consideration:
- Arrester Failure Mode Capability
- Mounting Options & OtherMechanical Parameters such as CRITICAL ARC ZOON
8..
Class 2 rated Voltage
=+ 0�c�t�– .V� NE�
;� ����� ���;� � <��@ �&I ��� ;�Z+ � �
....... � ���' NE� ��� $9 $���' $�-�7 $�(�� ���
;� #+�� f���� ��� 0;��
;� #+�� 3��@ �� � J��� ��� ���@
���� ;� ���� =+ 0�VRZ� #H� %��; !�
- � ����< �� � ��� �; � �������;�I $69���B � ���R�'� $� ��� ���;�� 4�
$&6&+ � ������ ��)64-���< ; *- .'�=� �&� �;����� < � 3
#�� $� �� $��>��)� �=? ���� $67�+ ;���� $=��� A��9 ���!�
3/ �� (�� ���- 0�;�&@ � < ��(�� �
��=� u4<- %��8�
� �����,� N���� ;� �v�8� ; c=� $� $9 �'� �"12� $+
;� G�( ���v < � ������!� $+�,� $6R� � �;oB ������!�
��; � ;�)� � � ;�Z+ ��� �&I � ������ w T@ ��� ����.
������� #�� F� �� �� W��9 ���< 0�( $� $�&� 3��
$6R� ���Nominal discharge current ;�
;�1? �;�9 :t9 ST' ����B � $O�;�
��=� u4<– �� ��=� $�'�
�;�����'� :�'���IEC 60099 ������3�4�@�' $� $�&� �3�(��)64- G E� �=(�� � F � $' $�
3- Distribution(Series B) for 5,000A arrester
1- Station class for 10,000A arresters;
2- Intermediate(Series A) for 5,000A arrester
4- Secondary for 1500A arrester
1- Expulsion Surge Arrester 2- Valve type arrester 3- Gapless metal-oxide type