Säkerhetsventiler: funktionsprincip och egenskaper
Anordning och princip för drift av ventiler
Huvudelementens ventilbegränsare är ett gnistgap och ett icke-linjärt motstånd, som är anslutna i serie mellan den strömförande ledningen och marken parallellt med den skyddade isoleringen.
När en blixtstötsimpuls appliceras på avledaren bryts dess gnistgap och ström flyter genom avledaren. Därmed sätts hållaren i drift. Spänningen vid vilken gnistgaperna bryter kallas avledarens genomslagsspänning.
Efter nedbrytningen av gnistgapet minskar spänningen i gnistgapet, och därmed på isoleringen den skyddar, till ett värde lika med produkten av impulsströmmen Azi on motstånd i serie R och. Denna spänning kallas restspänning Ubasn. Dess värde förblir inte konstant, utan ändras tillsammans med en förändring i storleken på impulsströmmen när den passerar genom gnistgapet.Under hela avledarens drifttid får dock restspänningen inte stiga till ett värde som är farligt för den skyddade isoleringen.
Ris. 1. Elektriskt kretsschema slå på ventiler. IP — gnista, Rn — icke-linjär resistorresistans, U — blixtöverspänningsimpuls, Och — isolering av det skyddade objektet.
Efter att impulsströmmen slutat strömma genom avledaren fortsätter strömmen på grund av frekvensspänningen att flyta. Denna ström kallas den medföljande strömmen. Avledarens gnistgap måste säkerställa tillförlitlig släckning av nästa båge när den först korsar noll.
Ris. 2. Spänningspulsens form före och efter aktivering av ventilen. Tp är reaktionstiden för gnistgapet (urladdningstid), Azi är urladdarens impulsström.
Ventilförsörjningsspänning
Tillförlitligheten för att släcka bågen från gnistgapet beror på värdet på spänningen för frekvensen för matningen av avledaren i ögonblicket för att släcka den efterföljande strömmen. Det maximala värdet på spänningen vid vilken gnistgaperna hos begränsarna på ett tillförlitligt sätt avbryter den medföljande strömmen kallas den maximalt tillåtna spänningen eller dämpningsspänningen Ugash.
Storleken på kylspänningen för ventilbegränsaren bestäms av driftsläget för den elektriska installationen där den fungerar. Eftersom det under åskväder kan förekomma en samtidig kortslutning av en fas till jord och drift av ventilbegränsare på andra oskadade faser, stiger spänningen i dessa faser i detta fall. Släckningsspänningen för ventilerna väljs med hänsyn till sådana spänningsökningar.
För begränsare som arbetar i nätverk med en isolerad nolla, antas släckspänningen vara Uburning = 1,1 x 1,73 x Uf = 1,1 Un, där Uf — spänningen för arbetsfasen.
Detta tar hänsyn till möjligheten att öka spänningen för de oskadade faserna till linjär när en fas är kortsluten till jord och med ytterligare 10 % på grund av användarens spänningsreglering. Därför är den högsta driftsspänningen för avledaren 110 % av märkspänningen för Unom-nätverket.
För avledare som arbetar i nätverk med en solid jordad noll, är släckspänningen 1,4 Uf, t.d. 0,8 av den nominella nätspänningen: Ubreakdown = 1,4 Uf = 0,8 UNo. Därför kallas sådana avledare ibland 80%.
Gnistgap i ventilerna
Ventilgnistgap måste uppfylla följande krav: ha en stabil genombrottsspänning med minimal spridning, ha en platt volt-sekundskarakteristik, inte ändra dess genomslagsspänning efter upprepade operationer, släcka efterströmmens båge när den först passerar noll. Dessa krav uppfylls av flera gnistgap som är sammansatta av enkla gnistgap med små luftgap. Enstaka ljus är seriekopplade och för vart och ett av dem vid högsta tillåtna spänning är det cirka 2 kV.
Att dela upp bågen i korta bågar i enkla gnistgap ökar bågundertryckningsegenskaperna hos ventilavledaren, vilket förklaras av den intensiva kylningen av bågen och det stora spänningsfallet vid varje elektrod (katodspänningsfallseffekt).
Genomslagsspänningen för gnistgaperna i en ventilurladdare när den utsätts för atmosfärisk överspänning bestäms av dess volt-sekundskarakteristik, dvs. urladdningstidens beroende av överspänningspulsens amplitud. Urladdningstid är tiden från början av överspänningspulsen till att avledarens gnistgap går sönder.
För ett effektivt isoleringsskydd måste dess volt-sekundskarakteristik ligga högre än avledarens voltsekundskarakteristik. Förskjutningen av volt-sekundsegenskaperna är nödvändig för att bevara skyddets tillförlitlighet vid oavsiktlig försvagning av isoleringen under drift, såväl som på grund av närvaron av områden för utbredning av urladdningsspänningar både i själva avledaren och i avledaren. skyddad isolering.
Volt-sekundskaraktäristiken för skyddet bör ha en platt form. Om det är brant, som visas i fig. 3 med en prickad linje kommer detta att leda till att avledaren kommer att förlora sin universalitet, eftersom varje typ av utrustning med en individuell volt-sekundskaraktär kommer att kräva sin egen speciella begränsare.
Ris. 3. Volt-sekundsegenskaper hos ventilbegränsare och den isolering som skyddas av dem.
Ett icke-linjärt motstånd. Två motsatta krav ställs på den: i det ögonblick som blixtströmmen passerar genom den, måste dess motstånd minska; när den medföljande frekvenseffektströmmen passerar genom den, måste den tvärtom öka.Dessa krav är uppfyllda motståndet av karborundum, som ändras beroende på spänningen som appliceras på den: ju högre den applicerade spänningen, desto lägre resistansen, och omvänt, ju lägre den applicerade spänningen, desto större är dess resistans.
Dessutom reducerar karburundens seriekopplade motstånd, som ett aktivt motstånd, fasförskjutningen mellan den medföljande strömmen och spänningen, och med deras samtidiga passage genom nollvärdet underlättas släckningen av bågen.
När spänningen ökar minskar värdet på motståndet i barriärskikten, vilket säkerställer passage av stora strömmar med relativt små spänningsfall.
HTML urklipp Beroendet av spänningen över gnistgapet på värdet av strömmen som passerar genom det (ström-spänningskarakteristik) uttrycks ungefär med ekvationen:
U = CAα,
där U är spänningen över resistansen för det icke-linjära motståndets ventilskydd, I — strömmen som passerar genom det icke-linjära motståndet, C är en konstant numeriskt lika med resistansen vid en ström på 1 A, α Ventilationsfaktorn är .
Ju mindre koefficienten α är, desto mindre ändras spänningen hos det icke-linjära motståndet när strömmen som passerar genom den ändras, och desto mindre blir ventilens återstående spänning.
Restspänningsvärdena som anges i ventilbegränsarcertifikatet anges för de normaliserade impulsströmmarna. Värdena för dessa strömmar ligger i intervallet 3 000-10 000 A.
Varje strömpuls lämnar ett spår av förstörelse i seriemotståndet - en nedbrytning av barriärskiktet hos enskilda karborundumkorn inträffar.Upprepad passage av strömpulser leder till fullständigt fel på motståndet och förstörelse av avledaren. Fullständigt fel på motståndet inträffar ju tidigare, desto större amplitud och längd på strömpulsen. Därför är flödeskapaciteten hos ventilbegränsaren begränsad. Vid utvärdering av genomströmningen av ventilbegränsare beaktas genomströmningen av både seriemotstånd och gnistgap.
Motstånden måste utan skada tåla 20 strömpulser med varaktighet 20/40 µs med amplitud beroende på typ av limiter. Till exempel, för avledare av typen RVP och RVO med en spänning på 3 - 35 kV, är strömamplituden 5000 A, för RVS-typen med en spänning på 16 - 220 kV - 10 000 A, och RVM och RVMG med en spänning på 3 — 500 kV — 10 000 A.
För att öka skyddsegenskaperna hos ventilgnistgapet är det nödvändigt att minska restspänningen, vilket kan uppnås genom att minska ventilkoefficienten α för det icke-linjära motståndet i serien, samtidigt som gnistgapets bågundertryckningsegenskaper ökar.
Att öka bågdämpningsegenskaperna hos gnistgaperna gör det möjligt att öka shuntströmmen som avbryts av dem, och gör det därför möjligt att minska motståndet i seriemotståndet. För närvarande utförs den tekniska förbättringen av ventilerna längs dessa linjer.
Det bör noteras att i ventilbegränsarkretsen är jordningsanordningen av stor betydelse. I avsaknad av jordning kan avledaren inte fungera.
Jordning av ventilbegränsaren och den utrustning som skyddas av den kombineras.I de fall ventilbegränsaren av någon anledning är separerad från den skyddade utrustningen grundstötning, dess värde normaliseras beroende på utrustningens isoleringsnivå.
Installation av fasthållningsanordningar
Efter en noggrann inspektion installeras stopperna på de bärande strukturerna, kontrolleras för nivå och lod med stoppning, om nödvändigt, under basen av plåtsektionerna och fixeras på stöden med en bultad klämma.