Study on discharging characteristics of surge arrester with series-gap depending on surface state

Based on finite element calculation and on tests in an artificial climate chamber, we investigate the discharging characteristics, electric field distribution and voltage-dividing characteristics of series-gapped arrester under clean, contaminated and ice-covered conditions, and discuss the adverse effects of different surface states on the operation of the series gap arrester. Results confirm that flashover along surface becomes more likely under contaminated or ice-covered condition at power frequency, causing a failure the arrester function. The heavier the contamination degree, the lower the power frequency discharging voltage, the more likely a ground fault to occur during power frequency operation; meanwhile the lightning discharging voltage gets higher, which reduces protection of insulators; moreover the voltage ratio on series varistor unit(SVU) gets higher, which might accelerate varistor aging.

Sulla base di calcoli ad elementi finiti e di studi sperimentali in camera climatica, si determinano le caratteristiche di scarica, la distribuzione del campo elettrico e le caratteristiche di suddivisione della tensione di scaricatori “series gap” in condizioni di superficie pulita, contaminata e ghiacciata, allo scopo di valutare gli effetti dei diversi stati superficiali sul funzionamento del dispositivo. I risultati confermano che è più probabile che si verifichi una scarica superficiale a frequenza di rete in condizioni di contaminazione o in presenza di ghiaccio, il che può essere causa di disservizi: maggiore è il grado di contaminazione, minore è la tensione di scarica a frequenza di rete, più probabile è il guasto a terra durante il funzionamento; così pure la tensione di scarica in caso di fulminazione aumenta, riducendo la protezione; inoltre, il rapporto di tensione sul varistore serie (SVU) aumenta, il che potrebbe accelerare l'invecchiamento dei varistori.