Βαλβίδες ασφαλείας: αρχή λειτουργίας και χαρακτηριστικά
Συσκευή και αρχή λειτουργίας βαλβίδων
Τα κύρια στοιχεία περιοριστή βαλβίδας είναι ένα διάκενο σπινθήρα και μια μη γραμμική αντίσταση, τα οποία συνδέονται σε σειρά μεταξύ του ηλεκτροφόρου καλωδίου και της γείωσης παράλληλα με την προστατευμένη μόνωση.
Όταν εφαρμόζεται αστραπιαία ώθηση στον απαγωγέα, το διάκενο σπινθήρα του σπάει και το ρεύμα ρέει μέσω του απαγωγέα. Έτσι, ο συγκρατητής τίθεται σε λειτουργία. Η τάση στην οποία σπάνε τα διάκενα σπινθήρα ονομάζεται τάση διάσπασης του απαγωγέα.
Μετά τη διάσπαση του διακένου σπινθήρα, η τάση στο διάκενο σπινθήρα, και επομένως στη μόνωση που προστατεύει, μειώνεται σε τιμή ίση με το γινόμενο του παλμικού ρεύματος Azi στο αντίσταση αντίστασης σε σειρά R και. Αυτή η τάση ονομάζεται υπολειπόμενη τάση Ubasn. Η τιμή του δεν παραμένει σταθερή, αλλά αλλάζει μαζί με μια αλλαγή στο μέγεθος του παλμικού ρεύματος καθώς διέρχεται από το διάκενο του σπινθήρα.Ωστόσο, καθ' όλη τη διάρκεια της λειτουργίας του απαγωγέα, η υπολειπόμενη τάση δεν πρέπει να ανέρχεται σε επικίνδυνη τιμή για την προστατευμένη μόνωση.
Ρύζι. 1. Διάγραμμα ηλεκτρικού κυκλώματος ανοίγοντας βαλβίδες. IP — σπινθήρας, Rn — μη γραμμική αντίσταση αντίστασης, U — παλμός υπέρτασης κεραυνού, Και — μόνωση του προστατευμένου αντικειμένου.
Αφού το παλμικό ρεύμα σταματήσει να ρέει μέσω του απαγωγέα, το ρεύμα λόγω της τάσης συχνότητας συνεχίζει να ρέει. Αυτό το ρεύμα ονομάζεται συνοδευτικό ρεύμα. Τα διάκενα σπινθήρα του αλεξικέραυνου πρέπει να διασφαλίζουν την αξιόπιστη κατάσβεση του επόμενου τόξου όταν πρώτα περάσει το μηδέν.
Ρύζι. 2. Το σχήμα του παλμού τάσης πριν και μετά την ενεργοποίηση της βαλβίδας. Tp είναι ο χρόνος αντίδρασης του διακένου σπινθήρα (χρόνος εκφόρτισης), Azi είναι το παλμικό ρεύμα του εκφορτιστή.
Τάση τροφοδοσίας βαλβίδας
Η αξιοπιστία της κατάσβεσης του τόξου από το διάκενο του σπινθήρα εξαρτάται από την τιμή της τάσης της συχνότητας τροφοδοσίας του απαγωγέα τη στιγμή της κατάσβεσης του επόμενου ρεύματος. Η μέγιστη τιμή της τάσης στην οποία τα διάκενα σπινθήρα των περιοριστών διακόπτουν αξιόπιστα το συνοδευτικό ρεύμα ονομάζεται μέγιστη επιτρεπόμενη τάση ή τάση απόσβεσης Ugash.
Το μέγεθος της τάσης ψύξης του περιοριστή βαλβίδας καθορίζεται από τον τρόπο λειτουργίας της ηλεκτρικής εγκατάστασης στην οποία λειτουργεί. Δεδομένου ότι κατά τη διάρκεια καταιγίδων μπορεί να υπάρξει ταυτόχρονο βραχυκύκλωμα μιας φάσης με τη γείωση και λειτουργία των περιοριστών βαλβίδων σε άλλες άθικτες φάσεις, η τάση σε αυτές τις φάσεις αυξάνεται σε αυτήν την περίπτωση. Η τάση σβέσης των βαλβίδων επιλέγεται λαμβάνοντας υπόψη τέτοιες αυξήσεις τάσης.
Για περιοριστές που λειτουργούν σε δίκτυα με απομονωμένο ουδέτερο, η τάση κατάσβεσης θεωρείται ότι είναι Uburning = 1,1 x 1,73 x Uf = 1,1 Un, όπου Uf — τάση της φάσης εργασίας.
Αυτό λαμβάνει υπόψη τη δυνατότητα αύξησης της τάσης των μη κατεστραμμένων φάσεων σε γραμμική όταν μια φάση βραχυκυκλώνεται στη γείωση και κατά ένα άλλο 10% λόγω της ρύθμισης τάσης του χρήστη. Επομένως, η υψηλότερη τάση λειτουργίας του απαγωγέα είναι 110% της ονομαστικής τάσης του δικτύου Unom.
Για απαγωγείς που λειτουργούν σε δίκτυα με στερεό γειωμένο ουδέτερο, η τάση σβέσης είναι 1,4 Uf, t.d. 0,8 της ονομαστικής τάσης δικτύου: Ubreakdown = 1,4 Uf = 0,8 UNo. Επομένως, τέτοιοι απαγωγείς ονομάζονται μερικές φορές 80%.
Διάκενα σπινθήρα στις βαλβίδες
Τα διάκενα σπινθήρα βαλβίδων πρέπει να πληρούν τις ακόλουθες απαιτήσεις: να έχουν σταθερή τάση διάσπασης με ελάχιστη διασπορά, να έχουν επίπεδο χαρακτηριστικό volt-second, να μην αλλάζουν την τάση διάσπασης μετά από επαναλαμβανόμενες λειτουργίες, να σβήνουν το τόξο του μεταγενέστερου ρεύματος όταν διέρχεται για πρώτη φορά από το μηδέν. Αυτές οι απαιτήσεις ικανοποιούνται από πολλαπλά κενά σπινθήρα που συναρμολογούνται από μεμονωμένα κενά σπινθήρα με μικρά κενά αέρα. Τα μεμονωμένα κεριά συνδέονται σε σειρά και για καθένα από αυτά στην υψηλότερη επιτρεπόμενη τάση υπάρχουν περίπου 2 kV.
Ο διαχωρισμός του τόξου σε μικρά τόξα σε μεμονωμένα κενά σπινθήρα αυξάνει τις ιδιότητες καταστολής τόξου του απαγωγέα βαλβίδας, κάτι που εξηγείται από την έντονη ψύξη του τόξου και τη μεγάλη πτώση τάσης σε κάθε ηλεκτρόδιο (φαινόμενο πτώσης τάσης καθόδου).
Η τάση διάσπασης των κενών σπινθήρα σε έναν εκφορτιστή βαλβίδας όταν εκτίθεται σε ατμοσφαιρική υπέρταση προσδιορίζεται από το χαρακτηριστικό του volt-second, δηλαδή την εξάρτηση του χρόνου εκφόρτισης από το πλάτος του παλμού υπέρτασης. Ο χρόνος εκφόρτισης είναι ο χρόνος από την έναρξη του παλμού υπέρτασης έως τη διάσπαση του διακένου σπινθήρα του απαγωγέα.
Για αποτελεσματική προστασία μόνωσης, το χαρακτηριστικό του volt-second πρέπει να βρίσκεται υψηλότερο από το χαρακτηριστικό volt-second του απαγωγέα. Η μετατόπιση των χαρακτηριστικών volt-second είναι απαραίτητη για τη διατήρηση της αξιοπιστίας της προστασίας σε περίπτωση τυχαίας αποδυνάμωσης της μόνωσης κατά τη λειτουργία, καθώς και λόγω της παρουσίας περιοχών διάδοσης των τάσεων εκκένωσης τόσο στον ίδιο τον απαγωγέα όσο και στο προστατευμένη μόνωση.
Το χαρακτηριστικό volt-second του προστατευτικού πρέπει να έχει επίπεδο σχήμα. Αν είναι απότομο, όπως φαίνεται στο σχ. 3 με μια διακεκομμένη γραμμή, αυτό θα οδηγήσει στο γεγονός ότι ο απαγωγέας θα χάσει την καθολικότητά του, καθώς κάθε τύπος εξοπλισμού με μεμονωμένο χαρακτηριστικό volt-second θα απαιτεί τον δικό του ειδικό περιοριστή.
Ρύζι. 3. Χαρακτηριστικά Volt-second των περιοριστών βαλβίδων και η μόνωση που προστατεύεται από αυτούς.
Μια μη γραμμική αντίσταση. Του επιβάλλονται δύο αντίθετες απαιτήσεις: τη στιγμή που το ρεύμα κεραυνού περνά μέσα από αυτό, η αντίστασή του πρέπει να μειωθεί. όταν το ρεύμα ισχύος της συνοδευτικής συχνότητας διέρχεται από αυτό, πρέπει, αντίθετα, να αυξηθεί.Αυτές οι απαιτήσεις πληρούνται για την αντίσταση του ανθρακικού, η οποία αλλάζει ανάλογα με την τάση που εφαρμόζεται σε αυτό: όσο μεγαλύτερη είναι η εφαρμοζόμενη τάση, τόσο χαμηλότερη είναι η αντίστασή του και, αντίθετα, όσο χαμηλότερη είναι η εφαρμοζόμενη τάση, τόσο μεγαλύτερη είναι η αντίστασή του.
Επιπλέον, η σειριακά συνδεδεμένη αντίσταση του carburund, ως ενεργή αντίσταση, μειώνει τη μετατόπιση φάσης μεταξύ του συνοδευτικού ρεύματος και της τάσης και με την ταυτόχρονη διέλευσή τους από τη μηδενική τιμή, διευκολύνεται η κατάσβεση του τόξου.
Καθώς αυξάνεται η τάση, η τιμή της αντίστασης των στρωμάτων φραγμού μειώνεται, γεγονός που εξασφαλίζει τη διέλευση μεγάλων ρευμάτων με σχετικά μικρές πτώσεις τάσης.
Πρόχειρο HTML Η εξάρτηση της τάσης στο διάκενο σπινθήρα από την τιμή του ρεύματος που διέρχεται από αυτό (χαρακτηριστικό ρεύματος-τάσης) εκφράζεται κατά προσέγγιση με την εξίσωση:
U = CAα,
όπου U είναι η τάση στην αντίσταση του προστατευτικού της βαλβίδας μη γραμμικής αντίστασης, I — το ρεύμα που διέρχεται από τη μη γραμμική αντίσταση, C είναι μια σταθερά αριθμητικά ίση με την αντίσταση σε ρεύμα 1 Α, α Ο συντελεστής αερισμού είναι .
Όσο μικρότερος είναι ο συντελεστής α, τόσο λιγότερο αλλάζει η τάση της μη γραμμικής αντίστασης όταν αλλάζει το ρεύμα που διέρχεται από αυτήν και τόσο μικρότερη είναι η τάση που απομένει της βαλβίδας.
Οι τιμές υπολειπόμενης τάσης που δίνονται στο πιστοποιητικό περιοριστή βαλβίδων δίνονται για τα κανονικοποιημένα παλμικά ρεύματα. Οι τιμές αυτών των ρευμάτων είναι στην περιοχή από 3.000-10.000 A.
Κάθε παλμός ρεύματος αφήνει ένα ίχνος καταστροφής στη σειρά αντίστασης - συμβαίνει μια διάσπαση του στρώματος φραγμού μεμονωμένων κόκκων ανθρακικού.Η επαναλαμβανόμενη διέλευση παλμών ρεύματος οδηγεί σε πλήρη αστοχία της αντίστασης και καταστροφή του απαγωγέα. Πλήρης αποτυχία της αντίστασης συμβαίνει όσο νωρίτερα, τόσο μεγαλύτερο είναι το πλάτος και το μήκος του παλμού ρεύματος. Επομένως, η ικανότητα ροής του περιοριστή βαλβίδας είναι περιορισμένη. Κατά την αξιολόγηση της απόδοσης των περιοριστών βαλβίδων, λαμβάνεται υπόψη η απόδοση τόσο των αντιστάσεων σειράς όσο και των κενών σπινθήρα.
Οι αντιστάσεις πρέπει να αντέχουν χωρίς ζημιά 20 παλμούς ρεύματος διάρκειας 20/40 µs με πλάτος ανάλογα με τον τύπο του περιοριστή. Για παράδειγμα, για απαγωγείς τύπου RVP και RVO με τάση 3 — 35 kV, το πλάτος ρεύματος είναι 5000 A, για τον τύπο RVS με τάση 16 — 220 kV — 10.000 A και RVM και RVMG με τάση από 3 — 500 kV — 10.000 Α.
Για να αυξηθούν οι προστατευτικές ιδιότητες του διακένου σπινθήρα βαλβίδας, είναι απαραίτητο να μειωθεί η υπολειπόμενη τάση, η οποία μπορεί να επιτευχθεί με τη μείωση του συντελεστή βαλβίδας α της σειράς μη γραμμικής αντίστασης, ενώ αυξάνονται οι ιδιότητες καταστολής τόξου των διακένων σπινθήρα.
Η αύξηση των ιδιοτήτων καταστολής τόξου των διακένων σπινθήρα καθιστά δυνατή την αύξηση του ρεύματος διακλάδωσης που διακόπτεται από αυτά και επομένως καθιστά δυνατή τη μείωση της αντίστασης της αντίστασης σειράς. Επί του παρόντος, η τεχνική βελτίωση των βαλβίδων πραγματοποιείται σε αυτές τις γραμμές.
Πρέπει να σημειωθεί ότι στο κύκλωμα περιοριστή βαλβίδας η συσκευή γείωσης έχει μεγάλη σημασία. Ελλείψει γείωσης, ο απαγωγέας δεν μπορεί να λειτουργήσει.
Η γείωση του περιοριστή βαλβίδας και ο εξοπλισμός που προστατεύεται από αυτόν συνδυάζονται.Σε περιπτώσεις όπου ο περιοριστής βαλβίδας είναι για κάποιο λόγο διαχωρισμένος από τον προστατευμένο εξοπλισμό γείωση, η τιμή του κανονικοποιείται ανάλογα με το επίπεδο απομόνωσης του εξοπλισμού.
Τοποθέτηση συγκρατήσεων
Μετά από ενδελεχή επιθεώρηση, τα στοπ τοποθετούνται στις δομές στήριξης, ελέγχονται για επίπεδο και βαρέλι με επένδυση, εάν είναι απαραίτητο, κάτω από τη βάση των τμημάτων λαμαρίνας και στερεώνονται στα στηρίγματα χρησιμοποιώντας βιδωμένο σφιγκτήρα.