Apsauginiai vožtuvai: veikimo principas ir charakteristikos
Vožtuvų įtaisas ir veikimo principas
Pagrindiniai vožtuvo ribotuvo elementai yra kibirkštinis tarpas ir nelinijinis rezistorius, kurie yra nuosekliai sujungti tarp įtampos laido ir žemės lygiagrečiai su apsaugota izoliacija.
Kai iškrovikliui taikomas žaibo viršįtampio impulsas, jo kibirkšties tarpas nutrūksta ir srovė teka per iškroviklį. Taigi fiksatorius pradedamas eksploatuoti. Įtampa, kuriai esant nutrūksta kibirkšties tarpai, vadinama iškroviklio gedimo įtampa.
Sugedus kibirkšties tarpui, įtampa kibirkšties tarpelyje, taigi ir izoliacijoje, kurią ji apsaugo, sumažėja iki vertės, lygios impulsinės srovės Azi sandaugai. rezistoriaus varža nuosekliai R ir. Ši įtampa vadinama liekamąja įtampa Ubasn. Jo vertė nelieka pastovi, bet keičiasi kartu su impulsinės srovės dydžiu, kai ji praeina per kibirkšties tarpą.Tačiau per visą iškroviklio veikimo laiką liekamoji įtampa neturi pakilti iki pavojingos apsaugotai izoliacijai reikšmės.
Ryžiai. 1. Elektros grandinės schema vožtuvų įjungimas. IP — kibirkštis, Rn — netiesinė rezistoriaus varža, U — žaibo viršįtampio impulsas, Ir — saugomo objekto izoliacija.
Po to, kai impulsinė srovė nustoja tekėti per iškroviklį, srovė dėl dažnio įtampos teka toliau. Ši srovė vadinama lydinčia srove. Iškroviklio kibirkščių tarpai turi užtikrinti patikimą kito lanko gesinimą, kai jis pirmą kartą kerta nulį.
Ryžiai. 2. Įtampos impulso forma prieš ir po vožtuvo paleidimo. Tp – kibirkštinio tarpo reakcijos laikas (iškrovimo laikas), Azi – iškroviklio impulsinė srovė.
Vožtuvo maitinimo įtampa
Lanko gesinimo iš kibirkšties tarpo patikimumas priklauso nuo iškroviklio maitinimo dažnio įtampos vertės vėlesnės srovės gesinimo momentu. Didžiausia įtampos vertė, kuriai esant ribotuvų kibirkštiniai tarpai patikimai nutraukia lydinčią srovę, vadinama didžiausia leistina įtampa arba slopinimo įtampa Ugash.
Vožtuvo ribotuvo aušinimo įtampos dydį lemia elektros instaliacijos, kurioje jis veikia, darbo režimas. Kadangi perkūnijos metu vienu metu gali įvykti vienos fazės trumpasis jungimas su įžeminimu ir vožtuvų ribotuvų veikimas kitose nepažeistose fazėse, tokiu atveju įtampa šiose fazėse pakyla. Vožtuvų gesinimo įtampa parenkama atsižvelgiant į tokius įtampos padidėjimus.
Ribotuvams, veikiantiems tinkluose su izoliuotu nuliu, gesinimo įtampa laikoma Uburning = 1,1 x 1,73 x Uf = 1,1 Un, kur Uf – darbinės fazės įtampa.
Tai atsižvelgia į galimybę padidinti nepažeistų fazių įtampą iki tiesinės, kai viena fazė trumpai sutrumpinta, ir dar 10% dėl vartotojo įtampos reguliavimo. Todėl didžiausia iškroviklio darbinė įtampa yra 110% Unom tinklo vardinės įtampos.
Iškrovikliams, dirbantiems tinkluose su vientisu įžemintu nuliu, gesinimo įtampa yra 1,4 Uf, t.d. 0,8 vardinės tinklo įtampos: Ubreak = 1,4 Uf = 0,8 UNo. Todėl tokie iškrovikliai kartais vadinami 80 proc.
Kibirkšties tarpai vožtuvuose
Vožtuvų kibirkštiniai tarpai turi atitikti šiuos reikalavimus: turėti stabilią gedimo įtampą su minimaliu sklidimu, turėti plokščią voltų sekundės charakteristiką, nekeisti jos skilimo įtampos po pakartotinių operacijų, užgesinti antrinės srovės lanką, kai jis pirmą kartą pereina per nulį. Šiuos reikalavimus atitinka keli kibirkštiniai tarpai, kurie surenkami iš pavienių kibirkščių tarpų su mažais oro tarpais. Pavienės žvakės jungiamos nuosekliai ir kiekvienai iš jų prie aukščiausios leistinos įtampos yra apie 2 kV.
Lanko padalijimas į trumpus lankus į pavienius kibirkščių tarpus padidina vožtuvo iškroviklio lanko slopinimo savybes, o tai paaiškinama intensyviu lanko aušinimu ir dideliu įtampos kritimu prie kiekvieno elektrodo (katodo įtampos kritimo efektas).
Vožtuvo iškroviklio kibirkštinių tarpų pratrūkimo įtampa, kai veikiama atmosferos viršįtampio, nustatoma pagal jo voltų sekundės charakteristiką, t.y. iškrovos laiko priklausomybę nuo viršįtampio impulso amplitudės. Iškrovos laikas yra laikas nuo viršįtampio impulso pradžios iki iškroviklio kibirkštinio tarpo sugedimo.
Norint užtikrinti efektyvią izoliacijos apsaugą, jos voltų sekundės charakteristika turi būti didesnė už iškroviklio voltų sekundės charakteristiką. Volt-sekundės charakteristikų poslinkis yra būtinas siekiant išsaugoti apsaugos patikimumą atsitiktinai susilpnėjus izoliacijai eksploatacijos metu, taip pat dėl iškrovos įtampų sklidimo zonų tiek pačiame iškroviklyje, tiek iškroviklyje. apsaugota izoliacija.
Apsaugos voltų sekundės charakteristika turi būti plokščios formos. Jei jis kietas, kaip parodyta pav. 3 su punktyrine linija, tai lems, kad iškroviklis praras savo universalumą, nes kiekvienam įrangos tipui, turinčiam individualią voltų sekundės charakteristiką, reikės savo specialaus ribotuvo.
Ryžiai. 3. Vožtuvų ribotuvų ir jais apsaugotos izoliacijos voltų sekundės charakteristikos.
Netiesinis rezistorius. Jai keliami du priešingi reikalavimai: tuo momentu, kai pro jį praeina žaibo srovė, jo varža turi sumažėti; kai per jį praeina lydinčioji dažnio galios srovė, ji, priešingai, turi didėti.Šiuos reikalavimus tenkina karborundo varža, kuri kinta priklausomai nuo jam taikomos įtampos: kuo didesnė įtampa, tuo mažesnė jo varža ir atvirkščiai, kuo mažesnė įtampa, tuo didesnė jo varža.
Be to, nuosekliai sujungta karburundo varža, kaip aktyvioji varža, sumažina fazių poslinkį tarp lydinčios srovės ir įtampos, o joms vienu metu pereinant per nulinę vertę, lanko gesinimas palengvinamas.
Didėjant įtampai, barjerinių sluoksnių varžos vertė mažėja, o tai užtikrina didelių srovių praėjimą esant santykinai nedideliems įtampos kritimams.
HTML iškarpinė Įtampos per kibirkšties tarpą priklausomybė nuo per jį einančios srovės vertės (srovės-įtampos charakteristika) apytiksliai išreiškiama lygtimi:
U = CAα,
čia U yra netiesinio rezistoriaus vožtuvo apsauginio vožtuvo varžos įtampa, I - srovė, einanti per netiesinį rezistorių, C yra konstanta, skaitiniu požiūriu lygi varžai esant 1 A srovei, α Ventiliacijos koeficientas yra .
Kuo mažesnis koeficientas α, tuo mažiau keičiasi netiesinio rezistoriaus įtampa, kai kinta per jį einanti srovė, ir tuo mažesnė lieka vožtuvo įtampa.
Likutinės įtampos vertės, nurodytos vožtuvo ribotuvo sertifikate, nurodytos normalizuotoms impulsinėms srovėms. Šių srovių vertės svyruoja nuo 3000 iki 10000 A.
Kiekvienas srovės impulsas serijiniame rezistoriuje palieka sunaikinimo pėdsaką - suyra atskirų karborundo grūdelių barjerinis sluoksnis.Pakartotinis srovės impulsų perdavimas sukelia visišką rezistoriaus gedimą ir iškroviklio sunaikinimą. Visiškas rezistoriaus gedimas įvyksta anksčiau, tuo didesnė srovės impulso amplitudė ir ilgis. Todėl vožtuvo ribotuvo srauto talpa yra ribota. Vertinant vožtuvų ribotuvų pralaidumą, atsižvelgiama ir į serijinių rezistorių, ir į kibirkštinių tarpų pralaidumą.
Rezistoriai turi be pažeidimų atlaikyti 20 srovės impulsų, kurių trukmė 20/40 µs, kurių amplitudė priklauso nuo ribotuvo tipo. Pavyzdžiui, RVP ir RVO tipo iškrovikliams, kurių įtampa 3 — 35 kV, srovės amplitudė yra 5000 A, RVS tipo, kurios įtampa 16 — 220 kV — 10 000 A, o RVM ir RVMG - 10 000 A. 3–500 kV – 10 000 A.
Norint padidinti vožtuvo kibirkštinio tarpo apsaugines savybes, reikia sumažinti liekamąją įtampą, kurią galima pasiekti sumažinus serijinio netiesinio rezistoriaus vožtuvo koeficientą α, tuo pačiu padidinant kibirkštinio tarpo lanko slopinimo savybes.
Padidinus kibirkščių tarpų lanko slopinimo savybes, galima padidinti jų pertraukiamą šunto srovę, todėl galima sumažinti serijinio rezistoriaus varžą. Šiuo metu techninis vožtuvų tobulinimas vykdomas pagal šias kryptis.
reikia pažymėti, kad vožtuvo ribotuvo grandinėje įžeminimo įtaisas turi didelę reikšmę. Jei nėra įžeminimo, iškroviklis negali veikti.
Vožtuvo ribotuvo ir juo apsaugotos įrangos įžeminimas yra sujungtas.Tais atvejais, kai vožtuvo ribotuvas dėl kokių nors priežasčių yra atskirtas nuo saugomos įrangos įžeminimas, jo vertė normalizuojama priklausomai nuo įrangos izoliacijos lygio.
Suvaržymų montavimas
Po kruopštaus patikrinimo atramos sumontuojamos ant atraminių konstrukcijų, patikrinamos jų lygis ir slankstumas su paminkštinimu, jei reikia, po lakštinio metalo sekcijų pagrindu ir tvirtinami ant atramų naudojant varžtų spaustuką.