Typ ASI ASI

SURGE ARRESTERS
ÜBERSPANNUNGSABLEITER
ASI
surge arresters
acting as tension insulator for outdoor applications
in medium voltage networks
- significant simplification of construction on the pillars
- high tensile strength
- no risk breaking the power line in case of damage of surge arrester
- proven in operation
Überspannungsableiter
Typ ASI
als Abspannisolator für den Freiluftbereich in Mittelspannungsnetzen
- wesentliche Vereinfachung der Mastkonstruktion
- hohe Zugfestigkeit
- keine Leitungsbruchgefahr im Fall der Beschädigung des Überspannungsableiters
- hohe Betriebssicherheit
SAFELY SWITCHED ENERGY SICHER GESCHALTETE ENERGIE
SURGE ARRESTERS
ÜBERSPANNUNGSABLEITER
ASI
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APPLICATION / EINSATZBEREICH
ASI type surge arresters are intended for protection of power engineering a.c. devices against destructive operation of lighting and switching overvoltages.
They operate as outdoor tension insulators for
overhead medium voltage power lines They are
used for simplification of construction of device on
existing pillar transformer stations and as components of new medium voltage overhead lines.(for
instance PAS).
ASI type surge arresters on newly
built power line with disconnector controlled by radio
Überspannungsableiter Typ
ASI an einer neu errichteten
Leitung mit einem
funkgesteuerten Trennschalter
2
Überspannungsableiter Typ ASI sind fur den Schutz
der Isolation der Wechselstrom-Elektroanlagen gegen
Blitzeinwirkungen und Schaltüberspannungen
vorgesehen. Sie können auch gleichzeitig als
Abspannisolatoren für den Freiluftbereich in
Mittelspannungsnetzen eingesetzt werden.
Das Ziel dieser Lösung ist es, die Masttrafostationen sowie die blanken oder isolierten Mittelspannungsfreileitungen einfacher zu gestalten.
simplified pillar transformer
station with ASI
vereinfachte Masttrafostation unter
Einsatz der
Überspannungsableiter Typ ASI
modernization of transformer station –
ASI application parallel to tension insulators
Modernisierung einer Trafostation – gleichzeitiger
Einsatz der Überspannungsableiter Typ ASI und der
Abspannisolatoren
OPERATING CONDITIONS / BETRIEBSBEDINGUNGEN
„„ outdoor conditions (temperate climate),
„„ operating and storage temperature from -45°C up to
+55°C,
„„ altitude up to 1000 meters above sea level,
„„ the power frequency of the system should not be lower
than 48 Hz and higher than 62 Hz,
„„ the r.m.s. value of alternating voltage applied to the
clamps should not exceed its continuous operating
voltage Uc,
„„ tensile force should not exceed nominal tensile
strength SML .
„„ für den Freiluftbereich (gemäßigtes Klima)
„„ Betriebs- und Lagerungstemperatur von -45ºC bis +55ºC,
„„ Höhe bis 1000 m ü. NN,
„„ Spannungsfrequenz des Stromnetzes darf 48 Hz nicht
unterschreiten und 62 Hz nicht überschreiten,
„„ Der wirksame Wert der an den Klemmen des Überspannungsleiters dauerhaft angelegten Wechselspannung darf
die Dauerbetriebsspannung des Überspannungsableiters Uc
nich überschreiten,
„„ Die Zugkraft darf die Nennzugfestigkeit (SML) nicht überschreiten.
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DESIGN AND PRINCIPLE OF OPERATION / AUFBAU UND FUNKTIONSPRINZIP
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1
ASI
Basic part of surge arrester is the pile of varistors (1) made
of zinc oxide with other metal oxide additives. Rod (2) made
of epoxy resin with glass fibre, which carries mechanical
stresses, is placed axially in the centre of varistors pile. Hot
galvanized steel ferrules (3) are clamped at both sides of the
rod. An electrical contact between varistors and ferrules is
obtained by suitable pressure of disc springs (4). Current
paths (6) of rectangular cross section in surge arrester to
connect power lines are fixed by bolts (5) to the inlet joints.
Connection clip shaped current paths consist of two parts
adjusted to external diameter of inlet joints. LSR silicone
housing (7) is directly adhered to the interior of surge
arrester in the process of direct injection and vulcanization of
silicone. It provides very good tightness of surge arrester and
guarantees stability of electrical properties during operation
and therefore its protection parameters.
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6
3
ASI 18 type surge arrester
Überspannungsableiter Typ ASI 18
Das Herz des Überspannungsableiters ist der Varistorenstapel (1) aus Zinkoxid mit Zugabe von anderen
Metalloxiden. In der Mitte des Varistorenstapel befindet sich ein axial angeordneter Epoxidstab (2), der
mechanische Spannungen überträgt. Beidseitig gibt es ein verzinktes Stahlanschlüssestück (Ösen) (3),
abgeschlossen mit einer ovalen Öffnung. Der Kontakt zwischen den Varistoren und Beschlägen wird mittels der
Tellerfeder zugedrückt (4). An den Stahlanschlüssen wurden die Stromstränge des Überspannungsableiters
(6) mit einem rechteckigen Querschnitt mittels der Schrauben (5) lösbar angeschraubt, eingesetzt für den
elektrichen Anschluss der Leitungen. Die schellenartigen Stromkreise bestehen aus zwei Teilen, die auf den
Außendurchmesser der Anschlüsse abgestimmt sind. Das äußere Gehäuse des Überspannungsableiters
(7) wird aus LSR-Silikon unmittelbar am Varistorenkern im Vulkanisierungsverfahren hergestellt. Dies
gewährleistet die Dichtheit des Überspannungsableiters und somit auch die Stabilität elektrischer Parametr
während des Betriebs und der Schutzparameter.
The principle of operation is the following: active current
of order of microamps flows through an arrester at
operating voltage. Each rise of voltage on overhead line,
therefore on the terminals of a surge arrester causes
prompt rise of current. Conductivity of varistors increases
according to their voltage-current characteristic and the
overvoltage is carried away to the ground by the surge
arrester. The drop of voltage in surge arresters called
residual voltage does not exceed the withstand value of
protected insulation in the case of proper selection of
surge arrester to the operating conditions.
Return to operating voltage completes the operation of
surge arrester which comes to standby position waiting
for the next overvoltage and the heat is carried out to
the environment. Operation of a surge arrester does not
cause any interference in the operation of systems.
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Bei Betriebsspannung fließt der Mikroamper-Wirkstrom
durch den Überspannungsableiter durch. Jeder Spannungsanstieg an der Leitung, also auch an den Klemmen
des Überspannungsableiters, verursacht den sofortigen
Anstieg des fließenden Stromes. Die Leitfähigkeit der
Varistoren steigt gemäß der Spannungs- Strom-Kennlinie an und die Überspannungsladung wird durch den
Überspannungsableiter bis zur Erde abgeleitet. Der Spannungsabfall an den Überspannungsableitern, sog. Restspannung, überschreitet den zulässigen Wert für die zu
schützende Isolation, wenn der Überspannungsableiter
auf die Betriebsbedingungen richtig abgestimmt wird.
Der Betrieb des Überspannungsableiters bewirkt keine
Störungen im Stromnetz.
SURGE ARRESTERS
ÜBERSPANNUNGSABLEITER
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COMPLIANCE WITH THE STANDARDS / NORMENKONFORMITÄT
EN 60099-4: 2004/A2: 2009 “Surge arresters Part 4: Metal-oxide surge arresters without gaps
for a.c. systems”,
PN-EN 61109: 2008 „Composite insulators for a.
c. overhead lines with a nominal voltage greater
than 1000 V”,
IEC 60060-1: 1989 “High-voltage test techniques.
General definitions and test requirements”,
PN-EN 60071-1: 2008 “Insulation co-ordination.
Part 1: Definitions, principles and rules”.
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DIN EN 60099-4:2009:A2:2009 „Überspannungsableiter – Teil 4: Metalloxidableiter ohne Funkenstrecken für
Wechselspannungsnetze”.
IEC 61109:2008 Isolatoren für Freileitungen mit einer
Nennspannung über 1 kV
IEC 92/E-04060 „Hochspannungs-Entnahmetechnik.
Bestimmungen und Anforderungen”,
IEC 60071-1:2008 „Isolationskoordination – Teil 1: Begriffe, Grundsätze und Anforderungen”.
ADVANTAGES / VORTEILE
„„ significant simplification of construction of the pillars
– ASI replaces three separate devices: expulsion type
lightning arrester (1), tension insulator (2) and support
insulator (3),
„„ stability of the characteristics in time,
„„ high resistance to environmental conditions,
„„ inexplosive design,
„„ high tensile strength – after surge arresters have been
damaged - no risk of mechanical rupture of line
„„ substitute for porcelain tension insular in mounting
„„ wesentlich vereinfachte Mastkonstruktion – Der Überspannungsableiter Typ ASI ersetzt drei separate Einrichtungen: Löschrohrableiter (1), Abspannisolator (2) und
Stützenisolator (3),
„„ Stabilität der Zeit-Kennlinien,
„„ hohe Gehäusebeständigkeit gegen Umweltbedingungen,
„„ explosionsgeschützte Konstruktion,
„„ hohe Zugfestigkeit – keine Leitungsbruchgefahr im Fall der
Beschädigung des Überspannungsableiters
„„ ersetzt den Abspannisolator aus Porzellan Typ LP60/5U.
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ASI
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transformer station15/0,4 after modernization with
application of ASI tension insulatorsurge arresters
Trafostation 15/0,4 nach der Modernisierung
unter Einsatz der Überspannungsableiter Typ ASI
transformer station15/0,4 before modernization
Trafostation 15/0,4 vor dem Umbau
Überspannungsableiter Typ
bolt and bow clamp
Schrauben-Bügel-Halter
EXAMPLE OF MOUNTING
EINBAUBEISPIEL
ASI
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tension and bow clamp
Zug-Bügel-Halter
loop clamp
Schleifenhalter
current clamp AI 16/95
Stromklemme Al 16/95
ASI
bolt and bow holder
Schraubenbügel
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ESSENTIAL PRINCIPLES OF SELECTION OF SURGE ARRESTERS
AUSWAHLKRITERIEN
ERMITTLUNG DER DAUERBETRIEBSSPANNUNG UC
Continuous operating voltage Uc has to be selected
as the most important parameter of surge arrester.
Generally, two basic conditions have to be met:
Bei der Ermittlung der Dauerbetriebsspannung müssen grundsätzlich zwei Voraussetzungen erfüllt werden:
„„ Uc should be higher than voltage in the system
which may occur for a longer time on terminals of
surge arrester during operating conditions
„„ temporary overvoltage withstand of surge arrester
should be higher than temporary ovevoltages expected in the system. It means that voltage versus time
characteristic of T withstand of surge arrester should go above the value of expected overvoltages that
may occur in the system5).
„„ Der Wert Uc soll höher als Netzspannung sein, die
unter Betriebsbedingungen an den Klemmen des
Überspannungsableiters dauerhaft vorkommen kann,
„„ Beständigkeit des Überspannungsableiters gegen
langsam wechselnde Überspannungen soll höher als
erwartete langsam wechselnde Überspannungen im
Stromnetz sein, dh. die Spannungs-Zeit-Kennlinie des
Überspannungsableiters T soll unterhalb der erwarteten Überspannungen im Stromnetz liegen.
In significant majority of events, the continuous operating voltage of the surge arrester is selected as not lower
than maximum voltage value in the system.
In den meisten Fällen ist die Dauerbetriebsspannung
nicht niedriger als max. Netzspannung.
SELECTION OF CONTINUOUS OPERATING
VOLTAGE UC
ERMITTLUNG DES NENNABLEITSTROMES
In medium voltage overhead lines in case of lack of lighting arrester conductors it is likely to strike by direct lighting to power line. Discharge current as a general rule
is lower than the current of lighting. Current wave flows
in line in two directions from the place of striking. Moreover, the occurrence of lighting spark over on insulation
of the power line causes the flow of significant part of
the current to the ground and current wave during the
course along the line is defeated by strong suppression.
Extreme values of discharge current in the surge arrester may occur in case of the strike of lighting close to
the surge arrester. Probability of the occurrence of the
defined discharge current value caused by direct strike of the lighting to the power line depends on several
factors such as; the level of line insulation, isoceraunic
level in the region of the line, the distance between the
place of lighting strike and surge arrester etc.
It is assumed that surge arresters with rated discharge
current of 10 kA provide sufficient effective protection of
distribution transformers in medium voltage overhead lines, without making any detailed analysis of the system.
Bei Mittelspannungsfreileitungen besteht das Risiko des
direkten Blitzeinschlages in die Leitung, wenn es keinen
ausreichenden Überspannungschutz gibt. Der Ableitstrom am Überspannungsableiter ist in der Regel geringer als Blitzstrom. Die Stromwelle fließt in der Leitung
in beiden Richtungen von dem Blitzeinschlagort. Ferner
leitet der an der Isolation entstandene Überschlag einen
wesentlichen Teil des Blitzstromes bis zur Erde ab und die
Stromwelle wird auf dem Ableitungsweg stark gedämpft.
Die maximalen Ableitstromwerte können am Überspannungsableiter während eines Blitzeinschlages in die
Leitung in der unmittelbaren Nähe des Überspannungsableiters auftreten. Die Wahrscheinlichkeit des Auftretens
des Ableitstromes infolge des Blitzschlages hängt von
mehreren Faktoren ab: Isolationspegel, isokeraunischer
Pegel im Leitungsbereich, Entfernung des Blitzeinschlages vom Überspannungsableiter.
Für den Schutz der Trenntransformatoren in Mittelspannungsnetzen wird vorausgesetzt (ohne genaue Stromnetz-Analyse), dass die Überspannungsableiter mit
einem Nennableitstrom von 10 kA einen ausreichenden
Schutz gewährleisten können.
In medium voltage networks, temporary overvoltages occur mostly with single phase earth faults and their values and duration depend
on protection system applied and the method of grounding of the neutral point in the network
5)
In den Mittelspannungsnetzen kommen die langsam wechselnden Überspannungen am häufigsten bei einphasigen Erdschlüssen vor und
deren Wert und Dauerzeit hängen vom eingesetzten Erdschlussschutz und der Erdung des Nullpunktes des Stromnetzes ab.
5)
ASI
THE SELECTION OF RATED DISCHARGE CURRENT
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SURGE ARRESTERS
ÜBERSPANNUNGSABLEITER
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TECHNICAL DATA / TECHNISCHE DATEN
CONTINUOUS
OPERATING VOLTAGE
Uc
Dauerbetriebsspannung
Uc
VOLTAGE PROTECTION
LEVEL Up
NOT HIGHER THAN
Schutzpegel Up
nicht größer als
MINIMUM CREEPAGE
DISTANCE
L
Kriechweg
L
TYPE
Typ
RATED VOLTAGE
Ur
Bemessungsspannung
Ur
kVsk
kVsk
kVmax
mm
ASI 18
21,0
17,5
68,0
600
„„ Nominal discharge current 8/20 μs / Nennableitstrom 8/20 μs............................................................10 kA
„„ Line discharge class / Klasse der Leitungsentladung.....................................................................................1
„„ Energy absorption capability / Energieaufnahmevermögen..........................................................2 kJ/1 kV Ur
„„ Nominal tensile strength (SML) / Nennzugfestigkeit (SML)....................................................................70 kN
„„ Lightning impulse withstand voltage / max. zul. Blitzeinschlagspannung...........................................125 kV
„„ Power frequency voltage withstand / max. zul. Spannung mit einer Netzfrequenz...............................50 kV
„„ Mass / Gewicht.......................................................................................................................................ok. 6 kg
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DIMENSIONAL DRAWING / ABMESSUNGEN
133
280
Ø1
3
Ø140
530
490
Ø43,8
50
3
Ø1
50
ASI
Table 7. TECHNICAL DATA / TECHNISCHE DATEN
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ORDERING SYSTEM / WIE KANN MAN BESTELLEN
The order should specify: the name of the product, type, number of units.
Bei der Bestellung silnd folgende Informationen anzugeben: Produktbezeichnung, Typ und Stückzahl.
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THE EXAMPLE OF ORDERING / BESTELLBEISPIEL
ASI 18
ASI
designation / Bezeichnung
18
continuous operating voltage / Dauerbetriebsspannung
CAUTION: Surge arresters are packed in the system of 1 unit.
ANMERKUNG: In der Verpackung befindet sich jeweils 1 Stück Überspannungsableiter.
ASI
ASI