內部均壓系統
Internal Grading System
別名:內部電壓分配系統
內部均壓系統(Internal Grading System)為與 MO 電阻並聯之均壓阻抗(通常為均壓電容器),用以控制 MO 電阻堆之電壓分配、防止端部 MO 過載熱飛脫。與外部均壓環(§3.24)共同構成完整均壓設計,典型用於 Um ≥ 72.5 kV 站級避雷器。依 IEC 60099-4 §3.29。
白話說明
內部均壓系統是為了讓「每一節 MO 元件平均分擔電壓」——避雷器堆疊很多片 MO 電阻,靠近高壓端的那幾片會偷偷分擔更多電壓(類似串聯電阻旁邊有雜散電容的效應),長期下去會先熱壞。所以在每片 MO 旁邊並聯一個小電容,強迫各片分到一樣多的電壓。
完整定義
均壓阻抗(特別是與單一或一組非線性 MO 電阻並聯之均壓電容器),用以控制 MO 電阻堆之電壓分配。
標準原文 (Original Text)
internal grading system of an arrester: grading impedances, in particular grading capacitors connected in parallel to one single or to a group of non-linear MO resistors, to control the voltage distribution along the MO resistor stack
內部均壓系統解決的核心問題:避雷器為多個 MO 元件串聯堆疊,理論上每節電壓相等,但實際上因對地雜散電容(端部 MO 對地電容 > 中段),靠近帶電端之 MO 元件分擔較高電壓,長期運轉下易熱飛脫。 均壓電容器並聯於每節 MO 元件後,主導電壓分配(電容主導 >> 雜散電容影響),使各節電壓趨於均勻。 外部對應結構:均壓環(grading ring, §3.24, SA-031)於避雷器外殼頂端,控制外部電場分佈。兩者共同構成「內部 + 外部」均壓設計,典型應用於 Um ≥ 72.5 kV 之站級避雷器。
生活比喻
內部均壓系統像樓梯扶手的中間加支柱——高樓梯若只有兩端固定,中間受力不均會彎折,所以每 2~3 階加支柱讓重量均分。避雷器的 MO 堆也一樣,端部受力大需要均壓電容「支柱」均分每節電壓,延長整體壽命。
為何重要
內部均壓系統是高壓站級避雷器(station class, SA-022)之必備設計——72.5 kV 以下配電級避雷器通常不設;但 Um ≥ 72.5 kV 若不設會造成端部 MO 元件比中段老化快 2~3 倍,縮短整體壽命。型式試驗「電壓分配均勻性」即驗證內部均壓系統之設計是否達標。維護上內部均壓系統不可拆解,發現失效唯一方式是整支報廢更換。
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