Αλλαγή της αντίστασης σε προστατικό σπάσιμο
Αλλαγή Τάσης με Ωμικό
Η αλλαγή τάσης με ωμικό αναφέρεται στην πρακτική σύνδεση ενός σταθερού ωμίου παράλληλα με το διάστημα επαφής ή τον τόξο ενός προστατευτικού στροφαριού. Αυτή η τεχνική εφαρμόζεται σε προστατευτικούς στροφαριούς με υψηλή μετά-τόξου αντίσταση στο διάστημα επαφής, κυρίως για να περιορίσει τις τάσεις ανακαταίγνισης και τις μεταβατικές υπερτάσεις.
Οι σοβαρές κυμαίνονται τάσεις στα συστήματα ηλεκτροδότησης προκύπτουν από δύο βασικά σενάρια: την διακοπή χαμηλών μεγέθων ενδεικτικών ρευμάτων και την διακοπή χωρητικών ρευμάτων. Οι υπερτάσεις αυτές παρουσιάζουν κίνδυνο για τη λειτουργία του συστήματος, αλλά μπορούν να διαχειριστούν αποτελεσματικά μέσω της αλλαγής τάσης με ωμικό - που επιτυγχάνεται με τη σύνδεση ενός ωμίου παράλληλα με τις επαφές του προστατευτικού στροφαριού.
Το βασικό πρίγκιπο περιλαμβάνει το παράλληλο ωμίο να διακατέχει μέρος του ρεύματος κατά τη διακοπή, περιορίζοντας έτσι τον ρυθμό μεταβολής του ρεύματος (di/dt) και περιορίζοντας την αύξηση της μεταβατικής ανακτητικής τάσης. Αυτό μειώνει την πιθανότητα ανακατάγνισης του τόξου και επιπλέον διαθέτει την ενέργεια του τόξου πιο αποτελεσματικά. Η αλλαγή τάσης με ωμικό είναι ιδιαίτερα σημαντική σε συστήματα εξαιρετικά υψηλής τάσης (EHV) για εφαρμογές ευαίσθητες σε υπερτάσεις αλλαγής, όπως η αποενεργοποίηση μη φορτωμένων γραμμών μεταφοράς ή η αλλαγή χωρητικών τεμαχίων.
Όταν συμβαίνει ένα σφάλμα, οι επαφές του προστατευτικού στροφαριού ανοίγουν, προκαλώντας ένα τόξο μεταξύ τους. Καθώς το τόξο εκκεντρείται από το ωμίο R, μια μερίδα του ρεύματος του τόξου αποστρέφεται μέσω του ωμίου, μειώνοντας το ρεύμα του τόξου και επιταχύνοντας τον ρυθμό αποιονίσεως του καναλιού του τόξου.
Αυτό ξεκινά μια αυτοενισχυόμενη κύκλωση: όσο αυξάνεται η αντίσταση του τόξου, περισσότερο ρεύμα ρέει μέσω του παράλληλου ωμίου R, περιορίζοντας έτσι περαιτέρω την ενέργεια του τόξου. Αυτή η διαδικασία συνεχίζεται μέχρι το ρεύμα να πέσει κάτω από το κρίσιμο όριο για την διατήρηση του τόξου (όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα), στο σημείο το οποίο το τόξο εξαφανίζεται και ο προστατευτικός στροφάριος διακόπτει επιτυχώς τον κύκλωμα.
Η μηχανική βασίζεται στο παράλληλο ωμίο να ρυθμίζει δυναμικά την κατανομή του ρεύματος, ωθώντας το τόξο σε μια αντιστρόφη κύκλωση "διάλυση ρεύματος → επιταχυνμένη αποιονίσεις → αύξηση αντίστασης τόξου". Αυτό επιτρέπει την γρήγορη ανάκτηση της διηλεκτρικής αντοχής στο κανάλι του τόξου - συχνά πριν από την διασταύρωση του ρεύματος - καθιστώντας την ιδιαίτερα αποτελεσματική για την περιορισμό των υψηλής συχνότητας υπερτάσεων ανακατάγνισης. Αυτή η λειτουργία είναι κρίσιμη σε προστατευτικούς στροφαριούς EHV κατά τη διακοπή χωρητικών ρευμάτων ή μικρών ενδεικτικών ρευμάτων.
Εναλλακτικά, η αντίσταση μπορεί να ενεργοποιηθεί αυτόματα με τη μεταφορά του τόξου από τις κύριες επαφές στις επαφές συντομευτή - όπως στους αξονικούς προστατευτικούς στροφαριούς - με αυτή την ενέργεια να συμβαίνει σε εξαιρετικά μικρό χρονικό διάστημα. Με την αντικατάσταση του διαδρομής τόξου με μια μεταλλική διαδρομή, το ρεύμα που ρέει μέσω της αντίστασης περιορίζεται, επιτρέποντας εύκολη διακοπή.
Το παράλληλο ωμίο παίζει επίσης κρίσιμο ρόλο στην αποστέλεση της ταλαντωτικής ανάπτυξης των μεταβατικών υπερτάσεων ανακατάγνισης. Μαθηματικά, μπορεί να αποδειχθεί ότι η φυσική συχνότητα (fn) των ταλαντώσεων στο παραπάνω κύκλωμα ρυθμίζεται από: την εισαγωγή ενός ωμικού στοιχείου ενισχύει τις χαρακτηριστικές αποστέλευσης του κυκλώματος, μειώνοντας την ταλάντωση και παρεμποδίζοντας την αύξηση της τάσης. Αυτό είναι αντίστοιχο με την εισαγωγή μιας αποστελευτικής κλάδου σε ένα LC ταλαντωτικό κύκλωμα, μετατρέποντας τις ανεξαρτητές ταλαντώσεις σε αποστελευμένες και βελτιώνοντας σημαντικά την σταθερότητα της διακοπής του προστατευτικού στροφαριού.
Σε αξονικές διατάξεις, η γρήγορη μεταφορά του τόξου εξασφαλίζει ότι το ωμίο ενεργοποιείται πριν από το μηδενικό ρεύμα, παρέχοντας έλεγχο αποστέλευσης στην αρχή της μεταβατικής διαδικασίας. Αυτή η σχεδίαση είναι ιδιαίτερα κατάλληλη για εφαρμογές EHV που απαιτούν περιορισμό των υπερτάσεων αλλαγής, καθώς η συνεργασία της αντίστασης και του τόξου επιτρέπει την ταξινομημένη διάθεση της ηλεκτρομαγνητικής ενέργειας κατά τη διακοπή.
Περίληψη των Λειτουργιών της Αλλαγής Τάσης με Ωμικό
Σε σύνοψη, ένα ωμίο παράλληλα με τις επαφές του προστατευτικού στροφαριού μπορεί να εκτελεί ένα ή περισσότερα από τα ακόλουθα:
Μειώνει την Τάση Ανακατάγνισης (RRRV) στον Προστατευτικό Στροφάριο
Με την αποστρέβαση του ρεύματος τόξου και την επιτάχυνση της αποιονίσεις του καναλιού τόξου, το ωμίο περιορίζει την ταχύτητα αύξησης της μεταβατικής ανακτητικής τάσης (TRV), ελαφρύνοντας το φορτίο ανάκτησης της διηλεκτρικής αντοχής στον προστατευτικό στροφάριο.
Περιορίζει τις Υψηλής Συχνότητας Υπερτάσεις Ανακατάγνισης κατά τη Διακοπή Χωρητικών/Ενδεικτικών Φορτίων
Κατά τη διακοπή ενδεικτικών ρευμάτων (π.χ., μη φορτωμένα μετασχηματιστήρες) ή χωρητικών ρευμάτων (π.χ., φορτισμένα καλώδια), το παράλληλο ωμίο περιορίζει τις ταλαντωτικές υπερτάσεις μέσω της διάθεσης ενέργειας, προλαμβάνοντας τους κινδύνους καταστροφής της απομόνωσης.
Ισορροπεί τη Διανομή TRV σε Πολυεπαφής Προστατευτικούς Στροφαριούς
Σε προστατευτικούς στροφαριούς με πολλαπλά διακόπτοντα διαστήματα, το ωμίο εξασφαλίζει ομοιόμορφη διανομή TRV στα διαστήματα επαφής μέσω της διαίρεσης τάσης, αποφεύγοντας την ανακατάγνιση λόγω συγκέντρωσης τάσης σε οποιοδήποτε ενιαίο διάστημα.
Περιπτώσεις Που Η Αλλαγή Τάσης με Ωμικό Δεν Είναι Απαραίτητη
Συμβατικοί προστατευτικοί στροφαριοί με χαμηλή μετά-τόξου αντίσταση στο διάστημα επαφής (π.χ., μεσαία/χαμηλή τάση αεριογόνοι προστατευτικοί στροφαριοί) δεν απαιτούν επιπλέον παράλληλα ωμία. Τα κανάλια τόξου τους αποιονίζονται φυσικά αρκετά γρήγορα για να επιτευχθούν οι απαιτήσεις διακοπής χωρίς εξωτερική αντίσταση.
Ανάλυση Τεχνικού Πριγκίπιου
Η βασική αξία της αλλαγής τάσης με ωμικό βρίσκεται στη συνεργαστική μηχανική "συμβατότητας-διάθεσης ενέργειας-αποστέλευσης ταλαντώσεων", η οποία ελέγχει τις μεταβατικές καταστάσεις εντός των ορίων αντοχής των εξοπλισμών. Αυτή η τεχνολογία είναι ιδιαίτερα σημαντική σε συστήματα EHV (110kV και πάνω), αποτελεσματικά αντιμετωπίζοντας:
Αυτές οι λύσεις ξεπερνούν τις περιορισμούς των παραδοσιακών μεθόδων εξαφάνισης τόξου στον έλεγχο των μεταβατικών υπερτάσεων.
