Varoventtiilit: toimintaperiaate ja ominaisuudet
Venttiilien laite ja toimintaperiaate
Venttiilirajoittimen pääelementit ovat kipinäväli ja epälineaarinen vastus, jotka on kytketty sarjaan jännitteellisen johdon ja maan väliin rinnakkain suojatun eristeen kanssa.
Kun suojaimeen kohdistetaan salamajännite, sen kipinärako katkeaa ja virta kulkee pysäyttimen läpi. Näin pidätin otetaan käyttöön. Jännitettä, jolla kipinävälit katkeavat, kutsutaan pysäyttimen läpilyöntijännitteeksi.
Kipinävälin hajoamisen jälkeen jännite kipinävälissä ja siten sen suojaamassa eristyksessä laskee arvoon, joka on yhtä suuri kuin impulssivirran Azi tulo tulossa. vastuksen vastus sarjassa R ja. Tätä jännitettä kutsutaan jäännösjännitteeksi Ubasn. Sen arvo ei pysy vakiona, vaan muuttuu impulssivirran suuruuden muutoksen myötä, kun se kulkee kipinävälin läpi.Jäännösjännite ei kuitenkaan saa nousta suojatulle eristeelle vaaralliseen arvoon koko pysäyttimen käyttöaikana.
Riisi. 1. Sähkökytkentäkaavio venttiilien kytkeminen päälle. IP — kipinä, Rn — epälineaarinen vastuksen vastus, U — salaman ylijänniteimpulssi ja — suojatun kohteen eristys.
Kun impulssivirta lakkaa kulkemasta pysäyttimen läpi, taajuusjännitteestä johtuva virta jatkaa edelleen. Tätä virtaa kutsutaan oheisvirraksi. Suojaimen kipinävälien tulee varmistaa seuraavan valokaaren luotettava sammutus, kun se ylittää ensimmäisen nollapisteen.
Riisi. 2. Jännitepulssin muoto ennen ja jälkeen venttiilin aktivoinnin. Tp on kipinävälin reaktioaika (purkausaika), Azi on purkauslaitteen impulssivirta.
Venttiilin syöttöjännite
Kaaren sammutuksen luotettavuus kipinävälistä riippuu pysäyttimen syöttötaajuuden jännitteen arvosta seuraavan virran sammutushetkellä. Jännitteen maksimiarvoa, jolla rajoittimien kipinävälit luotettavasti katkaisevat mukana tulevan virran, kutsutaan suurimmaksi sallituksi jännitteeksi tai vaimennusjännitteeksi Ugash.
Venttiilirajoittimen jäähdytysjännitteen suuruus määräytyy sen sähköasennuksen toimintatavan mukaan, jossa se toimii. Koska ukkosmyrskyjen aikana voi tapahtua samanaikaisesti yhden vaiheen oikosulku maahan ja venttiilinrajoittimien toiminta muissa ehjänä vaiheissa, näiden vaiheiden jännite nousee tässä tapauksessa. Venttiilien sammutusjännite valitaan ottaen huomioon tällaiset jännitteen nousut.
Eristetyllä nollalla toimivissa verkoissa rajoittimien sammutusjännitteeksi oletetaan Uburning = 1,1 x 1,73 x Uf = 1,1 Un, missä Uf — työvaiheen jännite.
Tämä ottaa huomioon mahdollisuuden nostaa vahingoittumattomien vaiheiden jännite lineaariseksi, kun yksi vaihe on oikosulussa, ja vielä 10 % käyttäjän jännitteensäädön vuoksi. Näin ollen pysäyttimen suurin käyttöjännite on 110 % Unom-verkon nimellisjännitteestä.
Verkoissa, joissa on tasainen maadoitettu nolla, toimivien johtimien sammutusjännite on 1,4 Uf, t.d. 0,8 nimellisverkkojännitteestä: Ubreakdown = 1,4 Uf = 0,8 UNo. Siksi tällaisia pysäyttimiä kutsutaan joskus 80-prosenttisiksi.
Venttiileissä kipinävälit
Venttiilin kipinävälien on täytettävä seuraavat vaatimukset: niillä on oltava vakaa läpilyöntijännite minimaalisella leviämisellä, tasainen voltti-sekunnin ominaisuus, ei saa muuttaa läpilyöntijännitettä toistuvien toimenpiteiden jälkeen, sammuttaa jälkivirran kaari, kun se kulkee ensimmäisen kerran nollapisteen läpi. Nämä vaatimukset täyttävät useat kipinävälit, jotka on koottu yksittäisistä kipinävälistä pienillä ilmaväleillä. Yksittäiset kynttilät on kytketty sarjaan ja jokaiselle niistä on korkeimmalla sallitulla jännitteellä noin 2 kV.
Kaaren jakaminen lyhyiksi kaariksi yksittäisiksi kipinärakoiksi lisää venttiilinsuojan kaarenvaimennusominaisuuksia, mikä selittyy kaaren voimakkaalla jäähdytyksellä ja suurella jännitehäviöllä jokaisessa elektrodissa (katodin jännitehäviö).
Venttiilipurkaimen kipinävälien läpilyöntijännite, kun se altistuu ilmakehän ylijännitteelle, määräytyy sen voltti-sekuntikäyrän perusteella, eli purkausajan riippuvuudesta ylijännitepulssin amplitudista. Purkausaika on aika ylijännitepulssin alkamisesta pysäyttimen kipinävälin rikkoutumiseen.
Tehokkaan eristyssuojauksen saavuttamiseksi sen voltti-sekunti-ominaisuuden on oltava korkeampi kuin pysäyttimen voltti-sekunti-ominaisuus. Volttisekunnin ominaisuuksien siirtyminen on välttämätöntä suojauksen luotettavuuden säilyttämiseksi, jos eristys heikkenee vahingossa käytön aikana, sekä purkausjännitteiden etenemisalueiden läsnäolon vuoksi sekä itse pidättimessä että suojassa. suojattu eristys.
Suojan voltti-sekuntiominaisuuden tulee olla tasainen. Jos se on jyrkkä, kuten kuvassa näkyy. 3 katkoviivalla, tämä johtaa siihen, että pysäytin menettää universaalisuutensa, koska jokainen laitetyyppi, jolla on yksilöllinen voltti-sekunnin ominaisuus, vaatii oman erityisen rajoittimen.
Riisi. 3. Venttiilirajoittimien ja niillä suojatun eristyksen voltti-sekuntiominaisuudet.
Epälineaarinen vastus. Sille asetetaan kaksi vastakkaista vaatimusta: sillä hetkellä, kun salamavirta kulkee sen läpi, sen resistanssin tulee pienentyä; kun mukana tuleva taajuustehovirta kulkee sen läpi, sen täytyy päinvastoin kasvaa.Nämä vaatimukset täyttyvät karborundin resistanssin mukaan, joka muuttuu siihen käytetyn jännitteen mukaan: mitä korkeampi jännite, sitä pienempi sen vastus ja päinvastoin, mitä pienempi jännite, sitä suurempi on sen vastus.
Lisäksi karburundin sarjaan kytketty vastus aktiivisena vastuksena pienentää vaihesiirtoa mukana tulevan virran ja jännitteen välillä ja niiden samanaikainen kulkeminen nollaarvon läpi helpottaa kaaren sammumista.
Jännitteen kasvaessa sulkukerrosten resistanssin arvo pienenee, mikä varmistaa suurten virtojen kulkemisen suhteellisen pienillä jännitehäviöillä.
HTML-leikepöytä Kipinävälin yli olevan jännitteen riippuvuus sen läpi kulkevan virran arvosta (virta-jännite-ominaisuus) ilmaistaan likimäärin yhtälöllä:
U = CAα,
jossa U on jännite epälineaarisen vastuksen venttiilisuojan resistanssin yli, I — epälineaarisen vastuksen läpi kulkeva virta, C on vakio, joka on numeerisesti yhtä suuri kuin vastus 1 A:n virralla, α Ilmanvaihtokerroin on .
Mitä pienempi kerroin α, sitä vähemmän epälineaarisen vastuksen jännite muuttuu sen läpi kulkevan virran muuttuessa ja sitä pienempi on venttiilin jäljellä oleva jännite.
Venttiilin rajoitintodistuksessa annetut jäännösjännitearvot on annettu normalisoiduille impulssivirroille. Näiden virtojen arvot ovat välillä 3000-10000 A.
Jokainen virtapulssi jättää jälkeä tuhoutumisesta sarjavastukseen - yksittäisten karborundirakeiden sulkukerroksen hajoaminen tapahtuu.Virtapulssien toistuva kulku johtaa vastuksen täydelliseen epäonnistumiseen ja pysäyttimen tuhoutumiseen. Vastuksen täydellinen vika tapahtuu mitä aikaisemmin, sitä suurempi on virtapulssin amplitudi ja pituus. Siksi venttiilin rajoittimen virtauskapasiteetti on rajoitettu. Venttiilirajoittimien läpijuoksua arvioitaessa otetaan huomioon sekä sarjavastusten että kipinävälien läpimeno.
Vastusten tulee kestää vaurioitta 20 virtapulssia, joiden kesto on 20/40 µs ja joiden amplitudi riippuu rajoittimen tyypistä. Esimerkiksi RVP- ja RVO-tyyppisillä sulkimilla, joiden jännite on 3 — 35 kV, virran amplitudi on 5 000 A, RVS-tyypin 16 — 220 kV - 10 000 A ja RVM ja RVMG jännitteellä. 3 - 500 kV - 10 000 A.
Venttiilin kipinävälin suojaavien ominaisuuksien lisäämiseksi on tarpeen vähentää jäännösjännitettä, mikä voidaan saavuttaa vähentämällä sarjan epälineaarisen vastuksen venttiilikerrointa α ja lisäämällä samalla kipinävälien valokaaren vaimennusominaisuuksia.
Kipinävälien kaarenvaimennusominaisuuksien lisääminen mahdollistaa niiden katkaiseman shunttivirran lisäämisen ja mahdollistaa siten sarjavastuksen resistanssin pienentämisen. Tällä hetkellä venttiilien tekninen parannus tapahtuu tämän suuntaisesti.
On huomattava, että venttiilin rajoitinpiirissä maadoituslaite on erittäin tärkeä. Jos maadoitusta ei ole, pysäytin ei voi toimia.
Venttiilirajoittimen maadoitus ja sillä suojatut laitteet yhdistetään.Tapauksissa, joissa venttiilin rajoitin on jostain syystä erotettu suojatusta laitteesta maadoitus, sen arvo normalisoituu laitteiston eristystason mukaan.
Kiinnityslaitteiden asennus
Perusteellisen tarkastuksen jälkeen rajoittimet asennetaan tukirakenteisiin, tarkastetaan taso ja pysähdys pehmusteella tarvittaessa peltiosien pohjan alle ja kiinnitetään tukiin pulttipuristimella.