5kA contro. Scaricatori di sovratensione 10kA: come scegliere il valore giusto?

Quando si seleziona uno scaricatore di sovratensione a ossido di metallo per una rete di distribuzione elettrica o un progetto di sottostazione, una delle domande che gli ingegneri incontrano spesso è se scegliere un modello da 5 kA o 10 kA.

A prima vista, la differenza sembra evidente. Uno scaricatore di sovratensione da 10 kA ha una corrente di scarica nominale maggiore rispetto a un modello da 5 kA. Ciò lo rende automaticamente la scelta migliore?

Non necessariamente.

La classificazione appropriata dipende dalle condizioni previste per i fulmini, dalla configurazione della rete, dai requisiti di gestione dell'energia e dal livello di protezione richiesto dall'apparecchiatura.

Per gli acquirenti di apparecchiature elettriche, gli appaltatori EPC e le società di servizi energetici, comprendere queste differenze è essenziale prima di richiedere preventivi o approvare una proposta tecnica.

Cosa significa la corrente di scarica nominale?

La corrente di scarica nominale, comunemente rappresentata da In , è un importante parametro di classificazione degli scaricatori di sovratensione ad ossido di metallo.

Rappresenta il valore di picco di un impulso di corrente di fulmine standard 8/20μs utilizzato per classificare lo scaricatore.

In termini pratici:

• Uno scaricatore di sovratensione da 5 kA ha una corrente di scarica nominale di 5.000 A.

• Uno scaricatore di sovratensione da 10 kA ha una corrente di scarica nominale di 10.000 A.

Questi valori non devono tuttavia essere interpretati come la massima corrente di fulmine che lo scaricatore può sopportare.

Le prestazioni effettive di uno scaricatore dipendono anche dal design del resistore interno all'ossido di metallo, dalle caratteristiche della tensione residua, dalla capacità di trasferimento di carica e dalle prestazioni di assorbimento dell'energia.

Una classificazione di 10 kA indica quindi una classificazione diversa e i requisiti prestazionali associati, piuttosto che significare semplicemente che il prodotto è due volte più potente di un modello da 5 kA.

Scaricatori di sovratensione da 5kA vs. 10kA: quali sono le principali differenze?

Entrambi i valori nominali vengono utilizzati nella protezione dei sistemi di alimentazione, ma sono associati a requisiti applicativi diversi.

Nelle reti di distribuzione a media tensione, i modelli da 5 kA sono comunemente considerati per applicazioni in cui lo stress elettrico previsto e i requisiti prestazionali specificati rientrano nella capacità di progettazione dello scaricatore selezionato.

È possibile specificare un modello da 10 kA laddove si applicano requisiti di corrente di scarica o di gestione dell'energia più elevati o laddove le specifiche tecniche del servizio di pubblica utilità richiedono una classificazione più elevata.

Anche il sistema di classificazione IEC fornisce un contesto utile.

Secondo la norma IEC 60099-5:2018, i seguenti valori nominali di corrente dispersa sono associati a diverse classi di scaricatori:

Ciò illustra un punto importante: la sola corrente di scarica nominale non definisce la classificazione completa delle prestazioni di uno scaricatore di sovratensione. Devono essere considerati anche altri parametri, tra cui il trasferimento di carica e le prestazioni di energia termica.

Quando è adatto uno scaricatore di sovratensione da 5 kA?

Uno scaricatore di sovratensione da 5 kA viene spesso preso in considerazione per applicazioni di distribuzione di media tensione in cui le condizioni previste per la scarica di fulmini e i requisiti energetici sono compatibili con il suo design.

Le considerazioni tipiche includono:

• Reti di distribuzione convenzionali di media tensione.

• Protezione del trasformatore di distribuzione.

• Linee di distribuzione aeree con adeguate configurazioni di rete.

• Progetti le cui specifiche di utilità consentono scaricatori da 5 kA.

Per molte applicazioni di distribuzione, uno scaricatore da 5kA correttamente selezionato può fornire la protezione richiesta senza specificare inutilmente una corrente di scarica nominale più elevata.

La chiave è confermare le condizioni elettriche effettive e i dati sulle prestazioni del produttore piuttosto che selezionare un modello basato solo sulla sua corrente nominale.

Quando dovresti prendere in considerazione uno scaricatore di sovratensione da 10 kA?

Vale la pena prendere in considerazione uno scaricatore di sovratensione da 10 kA quando il progetto richiede una classificazione della corrente di scarica nominale più elevata o prestazioni elettriche più impegnative.

Ad esempio, gli ingegneri possono specificare modelli da 10 kA per:

• Applicazioni di protezione delle sottostazioni.

• Reti di distribuzione con maggiori sollecitazioni previste da scariche di fulmini.

• Installazioni che comportano requisiti esigenti di energia di picco.

• Progetti con specifica utilità o specifiche tecniche EPC.

Anche sistemi di linee collegate più lunghe, installazioni di banchi di condensatori e altre caratteristiche della rete possono influenzare il servizio di scaricatore richiesto.

È importante valutare insieme queste condizioni. Una maggiore esposizione ai fulmini non determina automaticamente la valutazione corretta senza considerare la progettazione completa della rete.

Uno scaricatore di sovratensione da 10 kA fornisce sempre una protezione migliore?

Questa è una domanda particolarmente importante per gli ingegneri addetti agli acquisti.

Una corrente di scarica nominale più elevata non significa automaticamente una tensione residua inferiore o una migliore protezione per ogni applicazione.

L'effettiva prestazione protettiva deve essere valutata utilizzando le caratteristiche tensione-corrente dello scaricatore e la sua relazione con la capacità di tenuta dell'isolamento dell'apparecchiatura protetta.

Ad esempio, quando si confrontano due prodotti, gli acquirenti non dovrebbero semplicemente confrontare la tensione residua misurata a 5 kA su un modello con la tensione residua misurata a 10 kA su un altro. Questi valori sono misurati in diverse condizioni attuali.

Un confronto più significativo dovrebbe considerare la tensione residua alla stessa corrente di scarica specificata, insieme al relativo livello di protezione dagli impulsi da fulmine.

È inoltre necessario considerare la tensione di tenuta all'impulso di fulmine (LIWV) dell'apparecchiatura.

Se il livello di protezione dello scaricatore è troppo elevato rispetto alla capacità di isolamento del trasformatore o del quadro, potrebbe non essere raggiunto il coordinamento di protezione richiesto.

Inoltre, la lunghezza dei conduttori di collegamento tra lo scaricatore e l'apparecchiatura protetta può influenzare la tensione presente sui terminali dell'apparecchiatura.

Pertanto, scegliere uno scaricatore di sovratensione non significa semplicemente selezionarne il numero più grande.

Cinque fattori da verificare prima di selezionare 5kA o 10kA

Prima di prendere una decisione di acquisto, gli ingegneri dovrebbero guardare oltre la corrente di scarica nominale.

1. Tensione del sistema e tensione operativa continua

La tensione nominale (Ur) e la tensione operativa continua massima (Uc) devono essere selezionate in base alla tensione di sistema più elevata, alle condizioni di messa a terra e alle sovratensioni temporanee previste.

Una selezione Uc o Ur errata può provocare uno stress elettrico eccessivo durante il normale funzionamento o in condizioni di guasto a terra.

2. Esposizione ai fulmini e configurazione della rete

L'incidenza dei fulmini, la configurazione della linea aerea, la schermatura, le condizioni di messa a terra, la lunghezza delle linee collegate e il numero di linee collegate possono influenzare la corrente di scarica prevista attraverso uno scaricatore.

Questi fattori aiutano gli ingegneri a determinare se è appropriata una classificazione da 5 kA o 10 kA.

3. Capacità di trasferimento di energia e carica

La corrente di scarica nominale è solo una parte della valutazione delle prestazioni.

A seconda della classificazione applicabile e dei requisiti di progetto, gli ingegneri dovrebbero anche rivedere la classificazione del trasferimento di carica ripetitivo (Qrs), la classificazione del trasferimento di carica termica (Qth) e la classificazione dell'energia termica (Wth).

Questi parametri sono particolarmente importanti quando l'impianto è esposto a sollecitazioni elettriche impegnative.

4. Coordinamento tensione residua e isolamento

Il livello di protezione contro gli impulsi di fulmine dello scaricatore deve essere coordinato con il livello di tenuta dell'isolamento del trasformatore, del quadro o di altre apparecchiature elettriche protette.

È necessario mantenere un margine protettivo adeguato in base ai requisiti di coordinamento dell'isolamento applicabili.

5. Norme applicabili e specifiche di utilità

La norma IEC 60099-4 affronta i requisiti e i test degli scaricatori di sovratensione gapless all'ossido di metallo, mentre la norma IEC 60099-5 fornisce raccomandazioni sulla selezione e sull'applicazione.

Le specifiche del progetto possono anche definire la classe dello scaricatore richiesta, la corrente di scarica nominale, la capacità energetica, la costruzione dell'alloggiamento e ulteriori requisiti di test.

Controllare sempre l'edizione standard applicabile e le specifiche tecniche del cliente prima di confermare il modello finale.

Cosa dovresti includere quando richiedi un preventivo per uno scaricatore di sovratensione?

Un motivo comune per i ritardi durante i chiarimenti tecnici è che la richiesta iniziale specifica solo la tensione del sistema e la corrente di scarica nominale.

Per una raccomandazione del prodotto più accurata, è utile fornire le seguenti informazioni:

Se alcuni parametri elettrici non sono ancora disponibili è comunque possibile inviare la tensione dell'impianto, la richiesta di installazione e le specifiche di progetto. Il produttore può quindi rivedere le informazioni e identificare i parametri aggiuntivi richiesti per la selezione.

DGG Power: soluzioni di scaricatori di sovratensione a ossido di metallo da 5 kA e 10 kA

DGG Power fornisce scaricatori di sovratensione all'ossido di metallo per applicazioni di distribuzione e trasmissione di energia a media e alta tensione.

La nostra selezione di prodotti comprende diversi valori nominali di scaricatori, strutture e configurazioni di installazione per soddisfare i diversi requisiti di progetto.

La documentazione per la selezione dei prodotti DGG include modelli di corrente di scarica nominale da 5 kA e 10 kA su diversi livelli di tensione e categorie di applicazione.

A seconda del modello selezionato, i clienti possono discutere:

• Scaricatori di sovratensione del tipo a distribuzione e a stazione.

• Diverse combinazioni di tensione nominale e tensione operativa continua.

• Configurazioni con alloggiamento in polimero e alloggiamento in porcellana.

• Diverse strutture di installazione e accessori.

• Disponibili documenti tecnici specifici del modello e rapporti di prova di tipo.

La disponibilità di relazioni tecniche e configurazioni specifiche deve essere confermata rispetto al modello effettivo oggetto del preventivo.

Piuttosto che consigliare un modello da 10 kA semplicemente perché il suo valore nominale è più elevato, DGG Power mira a comprendere i requisiti elettrici del cliente e a identificare una configurazione di prodotto adeguata.

Esplora il nostro Gamma di prodotti scaricatori di sovratensione in ossido di metallo per ulteriori informazioni sui prodotti disponibili.

Domande frequenti

Uno scaricatore di sovratensione da 10 kA è due volte più potente di uno scaricatore di sovratensione da 5 kA?

No. I valori rappresentano diverse classificazioni della corrente di scarica nominale in base al picco di un impulso di 8/20μs. Le prestazioni complessive dipendono anche dal design dello scaricatore, dalle capacità di trasferimento di energia e carica e da altre caratteristiche elettriche.

Posso sostituire uno scaricatore di sovratensione da 5kA con un modello da 10kA?

Non automaticamente. La sostituzione deve soddisfare i requisiti Ur, Uc, tensione residua, coordinamento dell'isolamento, gestione dell'energia e specifiche di progetto applicabili.

Gli scaricatori di sovratensione da 5kA sono adatti per reti di distribuzione da 11kV e 33kV?

Possono essere adatti per determinate applicazioni, ma la classificazione corretta dipende dalle condizioni della rete, dalla classificazione degli scaricatori e dai requisiti dell'utilità. La sola tensione del sistema non determina se 5kA o 10kA siano appropriati.

Quale è meglio per la protezione della sottostazione, 5 kA o 10 kA?

Per le applicazioni nelle sottostazioni viene comunemente preso in considerazione un modello da 10 kA, ma la selezione finale dovrebbe seguire la classificazione degli scaricatori della stazione applicabile, i requisiti energetici e lo studio di coordinamento dell'isolamento. Le applicazioni per stazioni ad alta tensione possono richiedere classificazioni e valori nominali aggiuntivi oltre i 10 kA.

DGG Power può alimentare sia scaricatori da 5kA che 10kA?

SÌ. La selezione di prodotti DGG comprende modelli con entrambi i valori nominali di corrente di scarica. Si prega di fornire il livello di tensione richiesto, l'applicazione e le specifiche tecniche in modo che il modello adatto e la documentazione disponibile possano essere confermati.

Conclusione: seleziona la valutazione giusta, non semplicemente la valutazione più alta

Scegliere tra scaricatori di sovratensione da 5 kA e 10 kA richiede molto più che confrontare due numeri.

La decisione corretta dovrebbe basarsi sulle condizioni previste per le scariche atmosferiche, sulla configurazione della rete, sui requisiti di gestione dell'energia, sul coordinamento dell'isolamento e sulle specifiche dell'utilità applicabili.

Uno scaricatore da 5 kA opportunamente selezionato può essere adatto per un progetto di distribuzione, mentre un'altra installazione può richiedere un modello da 10 kA o una classificazione dello scaricatore superiore.

Per le aziende elettriche, gli appaltatori EPC e i distributori di apparecchiature elettriche, collaborare con un produttore che comprende questi requisiti tecnici può rendere più semplice la valutazione del prodotto e il processo di approvvigionamento.

Cerchi uno scaricatore di sovratensione a ossido di metallo da 5kA o 10kA?

Contatta DGG Power con la tensione del tuo sistema, l'applicazione, i parametri elettrici richiesti e le specifiche del progetto.

Il nostro team può aiutare a rivedere i requisiti e confermare le opzioni di prodotto adeguate, le schede tecniche e la documentazione di prova di tipo disponibile.

Riferimenti tecnici

• IEC 60099-4:2014 — Scaricatori di sovratensione all'ossido di metallo senza spazi vuoti per sistemi CA.

• IEC 60099-5:2018 — Selezione degli scaricatori di sovratensione e raccomandazioni sull'applicazione.

• Siemens, Scaricatori di sovratensione all'ossido di metallo nei sistemi di alimentazione ad alta tensione: fondamenti.