+ All Categories
Home > Documents > University of Semnan–Electrical and Computing Faculty

University of Semnan–Electrical and Computing Faculty

Date post: 08-Apr-2022
Category:
Upload: others
View: 2 times
Download: 0 times
Share this document with a friend
28
رھر - 99 ! "# Review of Standard - Surge Protection– Based on IEC60099 University of Semnan – Electrical and Computing Faculty Surge Arresters
Transcript

�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IEC 60099 ���� !�Withdrawn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���

�"6+ �&9� ������� =+ ';��

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

�� ���� .��R� ����V� $� 4� Arrester Failure

�� ���� .��R� ����V� $� 4� Arrester Failure

Amir abbas Shahparnia

MS. Engineering

Power Electronic & Electrical Machinery

Electrical and Computing Faculty

University of Semnan

May 2020


Recommended