Sikkerhetsventiler: operasjonsprinsipp og egenskaper

Enhet og prinsipp for drift av ventiler

Hovedelementene ventilbegrenser er et gnistgap og en ikke-lineær motstand, som er koblet i serie mellom strømførende ledning og bakken parallelt med den beskyttede isolasjonen.

Når en lynimpuls påføres avlederen, brytes gnistgapet og strøm flyter gjennom avlederen. Dermed settes holderen i drift. Spenningen som gnistgapene bryter med kalles avlederens sammenbruddsspenning.

Etter sammenbruddet av gnistgapet synker spenningen i gnistgapet, og dermed på isolasjonen den beskytter, til en verdi lik produktet av impulsstrømmen Azi på motstandsmotstand i serie R og. Denne spenningen kalles restspenning Ubasn. Verdien forblir ikke konstant, men endres sammen med en endring i størrelsen på impulsstrømmen når den passerer gjennom gnistgapet.Men under hele driftstiden til avlederen må ikke restspenningen stige til en verdi som er farlig for den beskyttede isolasjonen.

Ris. 1. Elektrisk kretsskjema skru på ventiler. IP — gnist, Rn — ikke-lineær motstandsmotstand, U — lynoverspenningsimpuls, Og ​​— isolasjon av det beskyttede objektet.

Etter at impulsstrømmen slutter å flyte gjennom avlederen, fortsetter strømmen på grunn av frekvensspenningen å flyte. Denne strømmen kalles den medfølgende strømmen. Gnistgapene til avlederen skal sikre pålitelig slukking av neste lysbue når den først krysser null.

Ris. 2. Formen på spenningspulsen før og etter aktivering av ventilen. Tp er reaksjonstiden til gnistgapet (utladningstid), Azi er impulsstrømmen til utladeren.

Ventilforsyningsspenning

Påliteligheten til å slukke lysbuen fra gnistgapet avhenger av verdien av spenningen til frekvensen til forsyningen til avlederen i øyeblikket for slukking av den påfølgende strømmen. Den maksimale verdien av spenningen der gnistgapene til begrenserne pålitelig avbryter den medfølgende strømmen kalles den maksimalt tillatte spenningen eller dempingsspenningen Ugash.

Størrelsen på kjølespenningen til ventilbegrenseren bestemmes av driftsmodusen til den elektriske installasjonen den opererer i. Siden det under tordenvær kan være en samtidig kortslutning av én fase til jord og drift av ventilbegrensere på andre uskadede faser, stiger spenningen i disse fasene i dette tilfellet. Slukkespenningen til ventilene velges under hensyntagen til slike spenningsøkninger.

For begrensere som opererer i nettverk med en isolert nøytral, antas slukkespenningen å være Ubrenning = 1,1 x 1,73 x Uf = 1,1 Un, hvor Uf — spenningen til arbeidsfasen.

Dette tar hensyn til muligheten for å øke spenningen til de uskadede fasene til lineær når en fase er kortsluttet til jord og med ytterligere 10 % på grunn av brukerens spenningsregulering. Derfor er den høyeste driftsspenningen til avlederen 110 % av merkespenningen til Unom-nettverket.

For avledere som opererer i nettverk med solid jordet nøytral, er quench-spenningen 1,4 Uf, t.d. 0,8 av den nominelle nettspenningen: Ubreakdown = 1,4 Uf = 0,8 UNo. Derfor kalles slike avledere noen ganger 80%.

Gnistgap i ventilene

Ventilgnistgap må oppfylle følgende krav: ha en stabil sammenbruddsspenning med minimal spredning, ha en flat volt-sekund karakteristikk, ikke endre dens nedbrytningsspenning etter gjentatte operasjoner, slukke lysbuen til etterstrømmen når den først går gjennom null. Disse kravene oppfylles av flere gnistgap som er satt sammen av enkeltgnistgap med små luftgap. Enkelte stearinlys er koblet i serie og for hver av dem ved den høyeste tillatte spenningen er det omtrent 2 kV.

Å dele lysbuen i korte buer i enkle gnistgap øker bueundertrykkelsesegenskapene til ventilavlederen, noe som forklares av den intense avkjølingen av lysbuen og det store spenningsfallet ved hver elektrode (katodespenningsfalleffekt).

Nedbrytningsspenningen til gnistgapene i en ventilutlader når den utsettes for atmosfærisk overspenning, bestemmes av dens volt-sekund karakteristikk, dvs. avhengigheten av utladningstiden av amplituden til overspenningspulsen. Utladningstiden er tiden fra starten av overspenningspulsen til sammenbruddet av gnistgapet til avlederen.

For effektiv isolasjonsbeskyttelse må dens volt-sekund-karakteristikk ligge høyere enn volt-sekund-karakteristikken til avlederen. Forskyvningen av volt-sekund-karakteristikkene er nødvendig for å bevare påliteligheten til beskyttelsen i tilfelle utilsiktet svekkelse av isolasjonen under drift, så vel som på grunn av tilstedeværelsen av områder med forplantning av utladningsspenninger både i selve avlederen og i avlederen. beskyttet isolasjon.

Volt-sekund-karakteristikken til beskytteren skal ha en flat form. Hvis det er bratt, som vist i fig. 3 med en stiplet linje, vil dette føre til at avlederen vil miste sin universalitet, siden hver type utstyr med en individuell volt-sekund karakteristikk vil kreve sin egen spesielle begrenser.

Ris. 3. Volt-sekund karakteristikk av ventilbegrensere og isolasjonen beskyttet av dem.

En ikke-lineær motstand. Det stilles to motsatte krav: i det øyeblikket lynstrømmen går gjennom den, må motstanden minke; når den medfølgende frekvensstrømstrømmen går gjennom den, må den tvert imot øke.Disse kravene oppfylles motstanden til karborundum, som endres avhengig av spenningen som påføres den: jo høyere påført spenning, jo lavere motstand, og omvendt, jo lavere påført spenning, jo større er motstanden.

I tillegg reduserer den seriekoblede motstanden til karburunden, som en aktiv motstand, faseforskyvningen mellom den medfølgende strømmen og spenningen, og med deres samtidige passasje gjennom nullverdien, lettes slukking av buen.

Når spenningen øker, synker verdien av motstanden til barrierelagene, noe som sikrer passasje av store strømmer med relativt små spenningsfall.

HTML utklippstavle Avhengigheten av spenningen over gnistgapet av verdien av strømmen som går gjennom den (strømspenningskarakteristikk) uttrykkes omtrentlig ved ligningen:

U = CAα,

hvor U er spenningen over motstanden til den ikke-lineære motstandsventilbeskytteren, I — strømmen som går gjennom den ikke-lineære motstanden, C er en konstant numerisk lik motstanden ved en strøm på 1 A, α Ventilasjonsfaktoren er .

Jo mindre koeffisienten α er, desto mindre endres spenningen til den ikke-lineære motstanden når strømmen som passerer gjennom den endres, og jo mindre blir den gjenværende spenningen til ventilen.

Restspenningsverdiene gitt i ventilbegrensersertifikatet er gitt for de normaliserte impulsstrømmene. Verdiene til disse strømmene er i området 3 000-10 000 A.

Hver strømpuls etterlater et spor av ødeleggelse i seriemotstanden - en sammenbrudd av barrierelaget til individuelle karborundumkorn oppstår.Gjentatt passering av strømpulser fører til fullstendig svikt i motstanden og ødeleggelse av avlederen. Fullstendig svikt i motstanden oppstår jo tidligere, jo større amplitude og lengde på strømpulsen. Derfor er strømningskapasiteten til ventilbegrenseren begrenset. Ved evaluering av gjennomstrømningen til ventilbegrensere, tas gjennomstrømningen til både seriemotstander og gnistgap i betraktning.

Motstandene må tåle uten skader 20 strømpulser med varighet 20/40 µs med amplitude avhengig av type begrenser. For eksempel, for avledere av RVP- og RVO-typen med en spenning på 3 - 35 kV, er strømamplituden 5000 A, for RVS-typen med en spenning på 16 - 220 kV - 10 000 A, og RVM og RVMG med en spenning på 3 — 500 kV — 10 000 A.

For å øke beskyttelsesegenskapene til ventilgnistgapet, er det nødvendig å redusere restspenningen, som kan oppnås ved å redusere ventilkoeffisienten α til den ikke-lineære motstanden i serien, samtidig som bueundertrykkelsesegenskapene til gnistgapene økes.

Å øke bueundertrykkingsegenskapene til gnistgapene gjør det mulig å øke shuntstrømmen avbrutt av dem, og gjør det derfor mulig å redusere motstanden til seriemotstanden. For tiden utføres den tekniske forbedringen av ventilene langs disse linjene.

det skal bemerkes at i ventilbegrenserkretsen er jordingsanordningen av stor betydning. I mangel av jording kan avlederen ikke fungere.

Jordingen av ventilbegrenseren og utstyret som er beskyttet av den er kombinert.I tilfeller hvor ventilbegrenseren av en eller annen grunn er skilt fra det beskyttede utstyret jording, dens verdi normaliseres avhengig av isolasjonsnivået til utstyret.

Montering av begrensninger

Etter en grundig inspeksjon blir stopperne installert på bærekonstruksjonene, kontrollert for nivå og lodd med polstring, om nødvendig, under bunnen av platemetallseksjonene og festet på støttene ved hjelp av en boltet klemme.