Проблеми и решения за вторичните вериги на напрядъчни трансформатори

Този доклад анализира по-дълбоко гореспоменатата ситуация и обобщава техническите мерки за решаване на проблемите.

1. Основни проблеми на продуктите SPD в вторичните вериги на напрежението

В момента, както в страната, така и в чужбина, има SPD без остатъчен ток (тип превключвателни молнииотводи). Основните им внутренни разрядни вериги използват разрядни тръби/разстояния, с висока капацитетна способност за разряд (над цинк-оксидни варистири). Обаче те имат фатални недостатъци: лошо ограничаване на напрежението, напрежение за извличане на дъга и дълго време за отговор (до 100 ns). Това предотвратява правилната защита на оборудването в вторичната верига. По-лошо, напрежението за извличане на дъга често намалява напрежението в вторичната верига на преобразувателя на напрежението (100 V) до няколко волта, което кара системата за измерване и управление да показва загуба на напрежението на високонапрежената линия. Следователно, типичните превключвателни молнииотводи не са приложими.

2. Решения и основни съдържания

Общите основни елементи за разряд на SPD на пазара включват разрядна тръба CDT, цинк-оксиден варистор MOV и преходен подавател на напрежението TVD. TVD има сверхбърз отговор (1 ns), добро ограничаване на напрежението и малък остатъчен ток (под 1 μA); след повреда изгаря и се отключва, без да създава късо замыкание. Но неговата капацитетна способност за разряд е ниска (1 kA). Освен това, CDT, GAP и TVD имат по-голяма устойчивост към високонапреженски импулси от MOV, издържайки 10 kV импулси без структурни повреди.

Чрез комбиниране на предимствата на тези елементи и използване на комбинирана верига, е проектиран продукт (MOV в сериозен с паралелни CDT и TVD), както е показано на Фигура 1.

Фигура 1: Принцип на разряда

Когато бързотечният ток на мълнията проникне в точка A, MOV първоначално остава непроводящ. Обаче остатъчният ток на MOV равновеси потенциала между точки A и B. В този момент, TVS активира в рамките на 1 ns, създавайки директен път между точки B и C. Следователно, цялото напрежение на мълнията се прилага между точки A и B в MOV. Тъй като активационното напрежение на MOV Um е само 50% от активационното напрежение на комбинираната верига Uc, високото напрежение ускорява активацията на MOV, намалявайки неговото стандартно време за отговор от 25 ns до около 12.5 ns. По време на този период, докато разрядният ток все още се гради, директният път от A до B принуждава най-голямата част от напрежението на мълнията да се приложи между точки B и C (където максималната капацитетна способност на TVD е ~1 kA).

От гледна точка на проектирането, активационното напрежение на CDT е 50% по-ниско от Uc. Освен това, вътрешното съпротивление RL на частично проводещия MOV създава падане на напрежението, което повишава напрежението в точка B над първоначалното напрежение на мълнията. Тестването показва, че това намалява времето за активация на CDT от 100 ns до 15 ns, позволявайки на цялата верига да се проводи напълно в рамките на 25 ns - съвпадащи с времето за отговор на самостоятелен MOV.

След разряда, пренебрежимият остатъчен ток на TVD и пълното прекъсване на CDT елиминират проблемите с остатъчния ток на MOV, предотвратявайки потенциални опасности. За характеристиките на ограничаване на напрежението, точната активация на TVD (където активационното напрежение е равно на напрежението за ограничаване) осигурява нисък праг за ограничаване. При Um = 0.5Uc, напрежението за ограничаване на MOV в веригата е 1.5Uc, резултиращо в общо комбинирано напрежение за ограничаване на веригата от 2Uc - значително по-добро от 3× отношенията на самостоятелните модули MOV.

Допълнително е интегрирана верига за наблюдение, за да се засичат повреди на компонентите. Когато вътрешните елементи се деградират, узелът за наблюдение преминава от отворено към затворено състояние, сигнализирайки за повреда на SPD. Таблица 1 сравнява производителността на самостоятелните модули MOV с комбинираната верига за разряд SPD при еднакви условия.

Този нов тип SPD има остатъчен ток, но може да контролира прехвърленото напрежение на много ниско ниво (под 10 μA). Освен това, той може да поддържа параметрите на остатъчния ток неизменени и бързо да се прекъсне след изчезването на прехвърленото напрежение. Това е идеален продукт, приложим към вторичната верига на преобразувателите на напрежението.

SPD използва комбинирана верига за разряд, за да замести единичния модул с цинк-оксиден варистор, предлагайки технически мерки за защита от прехвърлено напрежение за вторичната верига на преобразувателя на напрежението. Това може да се избегне проблемът с увеличаването на остатъчния ток след многократно ударяване на SPD веригата от мълния или оперативно прехвърлено напрежение. Едновременно, при пробив и повреда, няма да има явление на късо замыкание. Ако SPD има места на повреда, като пробив и късо замыкание, персоналът за експлоатация и поддръжка може да бъде напомнето чрез контактната точка за алармиране на SPD, избягвайки възникването на проблеми с неправилна или неработеща защита.

3. Заключение

В процеса на реално използване, SPD, използващ комбинирана верига, има стойност на остатъчния ток, която е почти неизменна от началото до повредата (след повредата, той се прекъсва директно), и може да бъде контролиран под 3 μA. Освен това, SPD може удобно да предостави контактна точка за наблюдение на повреди чрез комбинираната верига, което е лесно за персонала за експлоатация и поддръжка да наблюдава.

Чрез използването на технологията за подаване на прехвърлено напрежение за вторичната верига на комбинирания преобразувател на напрежението, се избягва риска от неправилна или неработеща защита, причинена от скритата опасност от наслагване на SPD в вторичната верига на преобразувателя на напрежението. Наистина се реализира защита срещу мълния и оперативно прехвърлено напрежение в вторичната верига на преобразувателя на напрежението, гарантирайки безопасната експлоатация на вторичното електрооборудване в условия на сурово време и аварийни ситуации.