Kaitseklapid: tööpõhimõte ja omadused
Ventiilide seade ja tööpõhimõte
Klapipiiraja põhielemendid on sädemevahe ja mittelineaarne takisti, mis on paralleelselt kaitstud isolatsiooniga ühendatud järjestikku pingestatud juhtme ja maa vahel.
Kui piirkule rakendatakse pikselöökimpulssi, katkeb selle sädemevahe ja vool liigub läbi piiraja. Seega võetakse fiksaator kasutusele. Pinge, mille juures sädemevahed purunevad, nimetatakse piiriku läbilöögipingeks.
Pärast sädemevahe purunemist väheneb pinge sädevahes ja seega ka isolatsioonil, mida see kaitseb, väärtuseni, mis võrdub impulsivoolu Azi korrutisega. takisti takistus järjestikku R ja. Seda pinget nimetatakse jääkpingeks Ubasn. Selle väärtus ei jää konstantseks, vaid muutub koos impulsivoolu suuruse muutumisega, kui see läbib sädevahet.Samas ei tohi jääkpinge tõusta kaitstud isolatsioonile ohtliku väärtuseni kogu piiriku tööaja jooksul.
Riis. 1. Elektriskeem ventiilide sisselülitamine. IP — säde, Rn — mittelineaarne takisti takistus, U — äikese ülepingeimpulss, Ja — kaitstava objekti isolatsioon.
Pärast seda, kui impulssvool lakkab voolamast läbi piiriku, jätkub sageduspingest tulenev vool. Seda voolu nimetatakse kaasnevaks vooluks. Püüduri sädemevahed peavad tagama järgmise kaare usaldusväärse kustutamise, kui see ületab nulli.
Riis. 2. Pingeimpulsi kuju enne ja pärast klapi käivitamist. Tp on sädevahe reaktsiooniaeg (tühjenemisaeg), Azi on tühjendusvoolu impulssvool.
Klapi toitepinge
Kaare sädevahest kustutamise usaldusväärsus sõltub piiriku toitesageduse pinge väärtusest järgneva voolu kustutamise hetkel. Pinge maksimaalset väärtust, mille juures piirajate sädevahed usaldusväärselt katkestavad kaasneva voolu, nimetatakse maksimaalseks lubatud pingeks või summutuspingeks Ugash.
Ventiili piiraja jahutuspinge suurus määratakse selle elektripaigaldise töörežiimi järgi, milles see töötab. Kuna äikese ajal võib samaaegselt tekkida ühe faasi lühis maandusega ja klapipiirikute töö teistel kahjustamata faasidel, siis pinge nendes faasides sel juhul tõuseb. Ventiilide summutuspinge valitakse, võttes arvesse sellist pinge suurenemist.
Eraldatud nulliga võrkudes töötavate piirajate puhul eeldatakse kustutuspingeks Uburning = 1,1 x 1,73 x Uf = 1,1 Un, kus Uf — tööfaasi pinge.
See võtab arvesse võimalust suurendada kahjustamata faaside pinget lineaarseks, kui üks faas on maandusega lühistatud, ja veel 10% võrra kasutaja pingeregulatsiooni tõttu. Seetõttu on piiriku kõrgeim tööpinge 110% Unomi võrgu nimipingest.
Tahke maandatud nulliga võrkudes töötavatel piirikutel on kustutuspinge 1,4 Uf, t.d. 0,8 võrgu nimipingest: Ubreakdown = 1,4 Uf = 0,8 UNo. Seetõttu nimetatakse selliseid piirajaid mõnikord 80%.
Klappides sädemevahed
Klapi sädevahed peavad vastama järgmistele nõuetele: omama stabiilset ja minimaalse levikuga läbilöögipinget, olema ühtlase volt-sekundi karakteristikuga, mitte muutma oma läbilöögipinget pärast korduvaid toiminguid, kustutama järelvoolu kaare, kui see läbib esimest korda nulli. Nendele nõuetele vastavad mitme sädemevahega, mis on kokku pandud üksikutest väikeste õhuvahedega sädemevahedest. Üksikud küünlad on ühendatud järjestikku ja igaühe jaoks on kõrgeima lubatud pinge juures umbes 2 kV.
Kaare jagamine lühikesteks kaaredeks üksikuteks sädemevahedeks suurendab klapipiiriku kaare summutamise omadusi, mis on seletatav kaare intensiivse jahtumise ja suure pingelangusega igal elektroodil (katoodi pingelanguse efekt).
Atmosfäärilise liigpingega kokkupuutel klappide tühjendaja sädevahede läbilöögipinge määrab selle volt-sekund karakteristik, st tühjendusaja sõltuvus ülepingeimpulsi amplituudist. Tühjenemisaeg on aeg liigpinge impulsi algusest kuni piiriku sädemevahe purunemiseni.
Tõhusaks isolatsioonikaitseks peab selle volt-sekundi karakteristikud olema kõrgemad kui piiriku volt-sekundi karakteristikud. Voltsekundi karakteristikute nihe on vajalik kaitse töökindluse säilitamiseks isolatsiooni juhusliku nõrgenemise korral töö ajal, samuti tühjenduspingete levikualade olemasolu tõttu nii piirikus endas kui ka vooluvõrgus. kaitstud isolatsioon.
Kaitsme volt-sekundite karakteristikul peaks olema tasane kuju. Kui see on järsk, nagu on näidatud joonisel fig. 3 punktiirjoonega, toob see kaasa asjaolu, et piirik kaotab oma universaalsuse, kuna igat tüüpi seadmed, millel on individuaalsed volt-sekundi karakteristikud, vajavad oma spetsiaalset piirajat.
Riis. 3. Klapi piirajate ja nendega kaitstud isolatsiooni voltisekundite karakteristikud.
Mittelineaarne takisti. Sellele seatakse kaks vastandlikku nõuet: hetkel, kui välguvool seda läbib, peab selle takistus vähenema; kui kaasnev sageduslik võimsusvool seda läbib, peab see vastupidi suurenema.Need nõuded on täidetud karborundi takistusega, mis muutub sõltuvalt sellele rakendatavast pingest: mida kõrgem on rakendatud pinge, seda väiksem on selle takistus ja vastupidi, mida madalam on rakendatud pinge, seda suurem on selle takistus.
Lisaks vähendab karburundi järjestikku ühendatud takistus aktiivse takistusena faasinihet kaasneva voolu ja pinge vahel ning nende samaaegsel läbimisel nullväärtusest hõlbustatakse kaare kustumist.
Pinge kasvades tõkkekihtide takistuse väärtus väheneb, mis tagab suurte voolude läbimise suhteliselt väikese pingelangusega.
HTML-i lõikelaud Sädevahe pinge sõltuvust seda läbiva voolu väärtusest (voolu-pinge karakteristik) väljendatakse ligikaudu võrrandiga:
U = CAα,
kus U on pinge mittelineaarse takisti klapikaitse takistusel, I — mittelineaarset takistit läbiv vool, C on konstant, mis on arvuliselt võrdne takistusega voolutugevusel 1 A, α Ventilatsioonitegur on .
Mida väiksem on koefitsient α, seda vähem muutub mittelineaarse takisti pinge, kui seda läbiv vool muutub, ja seda väiksem on klapi järelejäänud pinge.
Klapi piiraja sertifikaadil toodud jääkpinge väärtused on antud normaliseeritud impulssvoolude jaoks. Nende voolude väärtused on vahemikus 3000–10 000 A.
Iga vooluimpulss jätab jadatakistisse hävimisjälje - üksikute karborundi terade tõkkekiht laguneb.Vooluimpulsside korduv läbimine põhjustab takisti täieliku rikke ja piiriku hävimise. Takisti täielik rike ilmneb, mida varem, seda suurem on vooluimpulsi amplituud ja pikkus. Seetõttu on ventiili piiraja vooluvõimsus piiratud. Klapi piirajate läbilaskevõime hindamisel võetakse arvesse nii seeriatakistite kui ka sädevahede läbilaskevõimet.
Takistid peavad kahjustusteta vastu pidama 20 vooluimpulssi pikkusega 20/40 µs amplituudiga olenevalt piiraja tüübist. Näiteks RVP ja RVO tüüpi piirikutel pingega 3 — 35 kV on voolu amplituud 5000 A, RVS tüübil pingega 16 — 220 kV — 10 000 A ning RVM ja RVMG pingega. 3 - 500 kV - 10 000 A.
Klapi sädemevahe kaitseomaduste suurendamiseks on vaja vähendada jääkpinget, mida on võimalik saavutada järjestikuse mittelineaarse takisti klapikoefitsiendi α vähendamisega, suurendades samal ajal sädevahede kaare summutamise omadusi.
Sädevahede kaare summutamise omaduste suurendamine võimaldab suurendada nende poolt katkestatud šundivoolu ja seetõttu on võimalik vähendada jadatakisti takistust. Praegu toimub ventiilide tehniline täiustamine selles suunas.
tuleb märkida, et ventiili piiraja ahelas on maandusseade väga oluline. Maanduse puudumisel ei saa piirik töötada.
Klapipiiraja maandus ja sellega kaitstud seadmed on kombineeritud.Juhtudel, kui klapipiiraja on mingil põhjusel kaitstud seadmetest eraldatud maandus, selle väärtus normaliseeritakse sõltuvalt seadmete isolatsioonitasemest.
Kinnitusvahendite paigaldamine
Pärast põhjalikku ülevaatust paigaldatakse tõkked kandekonstruktsioonidele, kontrollitakse tasapinda ja polsterdusega, vajadusel plekksektsioonide aluse alla ning kinnitatakse poltklambri abil tugedele.