Poistné ventily: princíp činnosti a vlastnosti
Zariadenie a princíp činnosti ventilov
Hlavnými prvkami ventilového obmedzovača sú iskrisko a nelineárny odpor, ktoré sú zapojené do série medzi živým vodičom a zemou paralelne s chránenou izoláciou.
Pri pôsobení bleskového impulzu na zvodič sa preruší jeho iskrisko a zvodičom preteká prúd. Tým je držiak uvedený do prevádzky. Napätie, pri ktorom sa prerušia iskriská, sa nazýva prierazné napätie zvodiča.
Po prerušení iskriska napätie v iskrišti, a teda na izolácii, ktorú chráni, klesne na hodnotu rovnajúcu sa súčinu impulzného prúdu Azi na odpor odporu v sérii R a. Toto napätie sa nazýva zvyškové napätie Ubasn. Jeho hodnota nezostáva konštantná, ale mení sa spolu so zmenou veľkosti impulzného prúdu pri prechode iskriskom.Počas celej doby činnosti zvodiča však nesmie zvyškové napätie stúpnuť na hodnotu nebezpečnú pre chránenú izoláciu.
Ryža. 1. Schéma elektrického obvodu zapínaním ventilov. IP — iskra, Rn — odpor nelineárneho odporu, U — prepäťový impulz blesku, A — izolácia chráneného objektu.
Potom, čo zvodičom prestane prechádzať impulzný prúd, prúd v dôsledku frekvenčného napätia pokračuje ďalej. Tento prúd sa nazýva sprievodný prúd. Iskriská zvodiča musia zabezpečiť spoľahlivé uhasenie ďalšieho oblúka pri jeho prvom prekročení nuly.
Ryža. 2. Tvar napäťového impulzu pred a po aktivácii ventilu. Tp je reakčný čas iskriska (doba vybíjania), Azi je impulzný prúd vybíjača.
Napájacie napätie ventilu
Spoľahlivosť zhasnutia oblúka z iskriska závisí od hodnoty napätia frekvencie napájania zvodiča v momente zhasnutia následného prúdu. Maximálna hodnota napätia, pri ktorej iskriská obmedzovačov spoľahlivo prerušia sprievodný prúd, sa nazýva maximálne dovolené napätie alebo tlmiace napätie Ugash.
Veľkosť chladiaceho napätia ventilového obmedzovača je určená prevádzkovým režimom elektroinštalácie, v ktorej pracuje. Keďže pri búrkach môže nastať súčasný skrat jednej fázy na zem a činnosť ventilových obmedzovačov na ostatných nepoškodených fázach, napätie v týchto fázach v tomto prípade stúpa. Zhášacie napätie ventilov sa volí s prihliadnutím na takéto zvýšenie napätia.
Pre obmedzovače pracujúce v sieťach s izolovaným neutrálom sa predpokladá zhášacie napätie Uburning = 1,1 x 1,73 x Uf = 1,1 Un, kde Uf — napätie pracovnej fázy.
Toto zohľadňuje možnosť zvýšenia napätia nepoškodených fáz na lineárne pri skrate jednej fázy k zemi a o ďalších 10% v dôsledku užívateľskej regulácie napätia. Preto najvyššie prevádzkové napätie zvodiča je 110% menovitého napätia siete Unom.
Pre zvodiče pracujúce v sieťach s pevným uzemneným neutrálom je zhášacie napätie 1,4 Uf, t.d. 0,8 menovitého napätia siete: Ubreakdown = 1,4 Uf = 0,8 UNo. Preto sa takéto zvodiče niekedy nazývajú 80%.
Iskriská vo ventiloch
Iskriská ventilov musia spĺňať tieto požiadavky: mať stabilné prierazné napätie s minimálnym rozptylom, mať plochú voltsekundovú charakteristiku, nemeniť svoje prierazné napätie po opakovaných operáciách, zhasnúť oblúk následného prúdu pri jeho prvom prechode nulou. Tieto požiadavky spĺňajú viaceré iskriská, ktoré sú zostavené z jednotlivých iskier s malými vzduchovými medzerami. Jednotlivé sviečky sú zapojené do série a pre každú z nich pri najvyššom povolenom napätí je asi 2 kV.
Rozdelenie oblúka na krátke oblúky do jednotlivých iskier zvyšuje vlastnosti tlmenia oblúka ventilovým zvodičom, čo sa vysvetľuje intenzívnym chladením oblúka a veľkým poklesom napätia na každej elektróde (účinok poklesu napätia na katóde).
Prierazné napätie iskrisk vo ventilovom zbíjači pri atmosférickom prepätí je určené jeho voltsekundovou charakteristikou, t.j. závislosťou doby vybíjania od amplitúdy prepäťového impulzu. Čas vybitia je čas od začiatku impulzu rázu do prerušenia iskriska zvodiča.
Pre účinnú ochranu izolácie musí byť jeho voltsekundová charakteristika vyššia ako voltsekundová charakteristika zvodiča. Posun voltsekundových charakteristík je potrebný na zachovanie spoľahlivosti ochrany v prípade náhodného zoslabenia izolácie počas prevádzky, ako aj z dôvodu prítomnosti oblastí šírenia výbojových napätí ako v samotnom zvodiči, tak aj v zvodiči. chránená izolácia.
Voltsekundová charakteristika chrániča by mala mať plochý tvar. Ak je strmá, ako je znázornené na obr. 3 s prerušovanou čiarou, to povedie k tomu, že zvodič stratí svoju univerzálnosť, pretože každý typ zariadenia s individuálnou volt-sekundovou charakteristikou bude vyžadovať vlastný špeciálny obmedzovač.
Ryža. 3. Voltsekundové charakteristiky ventilových obmedzovačov a nimi chránená izolácia.
Nelineárny odpor. Sú naň kladené dve opačné požiadavky: v momente, keď ním prejde bleskový prúd, musí sa jeho odpor znížiť; keď ním prechádza sprievodný frekvenčný výkonový prúd, musí sa naopak zvyšovať.Tieto požiadavky spĺňa odpor karborunda, ktorý sa mení v závislosti od napätia, ktoré je naň aplikované: čím vyššie aplikované napätie, tým nižší je jeho odpor a naopak, čím nižšie je aplikované napätie, tým väčší je jeho odpor.
Navyše sériovo zapojený odpor karburundu ako aktívny odpor znižuje fázový posun medzi sprievodným prúdom a napätím a pri ich súčasnom prechode cez nulovú hodnotu sa uľahčuje zhášanie oblúka.
Pri zvyšovaní napätia klesá hodnota odporu bariérových vrstiev, čo zabezpečuje prechod veľkých prúdov s relatívne malými úbytkami napätia.
HTML schránka Závislosť napätia cez iskrisko od hodnoty prúdu ním prechádzajúceho (prúdovo-napäťová charakteristika) je približne vyjadrená rovnicou:
U = CAα,
kde U je napätie na odpore nelineárneho odporového chrániča ventilu, I — prúd prechádzajúci cez nelineárny odpor, C je konštanta, ktorá sa číselne rovná odporu pri prúde 1 A, α Faktor ventilácie je .
Čím menší je koeficient α, tým menej sa mení napätie nelineárneho odporu pri zmene prúdu, ktorý ním prechádza, a tým menšie je zostávajúce napätie ventilu.
Hodnoty zvyškového napätia uvedené v certifikáte ventilového obmedzovača sú uvedené pre normalizované impulzné prúdy. Hodnoty týchto prúdov sú v rozmedzí 3 000-10 000 A.
Každý prúdový impulz zanechá v sériovom rezistore stopu deštrukcie – dôjde k porušeniu bariérovej vrstvy jednotlivých zŕn karborunda.Opakovaný prechod prúdových impulzov vedie k úplnému zlyhaniu odporu a zničeniu zvodiča. Úplné zlyhanie odporu nastane, čím skôr, tým väčšia je amplitúda a dĺžka prúdového impulzu. Preto je prietoková kapacita ventilového obmedzovača obmedzená. Pri hodnotení priepustnosti ventilových obmedzovačov sa berie do úvahy priepustnosť sériových rezistorov aj iskrisk.
Rezistory musia bez poškodenia vydržať 20 prúdových impulzov v trvaní 20/40 µs s amplitúdou v závislosti od typu obmedzovača. Napríklad pre zvodiče typu RVP a RVO s napätím 3 — 35 kV je amplitúda prúdu 5000 A, pre typ RVS s napätím 16 — 220 kV — 10 000 A a RVM a RVMG s napätím. 3 - 500 kV - 10 000 A.
Na zvýšenie ochranných vlastností iskriska ventilu je potrebné znížiť zvyškové napätie, čo je možné dosiahnuť znížením ventilového koeficientu α sériového nelineárneho rezistora, pričom sa zvýšia vlastnosti na potlačenie oblúka iskier.
Zvýšenie vlastností potláčania oblúka iskrísk umožňuje zvýšiť nimi prerušovaný bočný prúd, a preto umožňuje znížiť odpor sériového odporu. V súčasnosti sa technické zdokonaľovanie ventilov vykonáva pozdĺž týchto línií.
treba poznamenať, že v obvode obmedzovača ventilu je veľmi dôležité uzemňovacie zariadenie. Bez uzemnenia nemôže zvodič fungovať.
Uzemnenie ventilového obmedzovača a ním chráneného zariadenia sú kombinované.V prípadoch, keď je ventilový obmedzovač z nejakého dôvodu oddelený od chráneného zariadenia uzemnenie, jeho hodnota sa normalizuje v závislosti od úrovne izolácie zariadenia.
Inštalácia obmedzení
Po dôkladnej kontrole sa zarážky nainštalujú na nosné konštrukcie, skontrolujú, či sú v rovine av prípade potreby olovnicou podložia pod základňu plechových profilov a upevnia na podpery pomocou skrutkovej svorky.