SPD probleemid ja lahendused voltagetransformatori teiseastmelistes tsüklites

See on analüüsib lõikas esitatud olukorda sügavamalt ja kokku võetakse tehnilised meetmed probleemide lahendamiseks.

1. SPD toodete peamised probleemid napakoera teistes tsüklites

Praegu on kodus ja väljaspool jääkvoolita SPD-d (lüliti-tüübi üleskajulised vastased). Nende peamised sisemised laengutsoonid kasutavad laengutubeka/gapi, millel on suur laenguvoogu kapatsiteet (ületades sinkoksiidi varistoreid). Siiski on neil fataalseid puudusi: halb pingepingeldus, kaarepinge ja pikk vastusesaeg (saab venida 100 ns-ni). Need takistavad teiste tsükli seadmete õiget kaitset. Halvemaks osaks vähendab tihti kaarepinge napakoera teine tsükli pinge (100 V) mitme voltini, mis tekitab mõõtmis- ja juhtimissüsteemile näituse kõrgepinge lineaarpuudumise kohta. Seega ei ole lüliti-tüübi üleskajulisi vastaseid kasutatav.

2. Lahendused ja peamised sisud

Turgul leiduvad tavalised SPD tuumalaenguelemendid hõlmavad laengutubika CDT, sinkoksiidi varistorit MOV ja ajutist pingepingeldustehnika TVD. TVD-l on äärmiselt kiire reageering (1 ns), hea pingepingeldus ja väike jääkvool (alla 1 μA); kahjustumisel sellest saab põlema ja see katkestatakse ilma lühikutena. Kuid tema laenguvoog on madal (1 kA). Lisaks on CDT, GAP ja TVD paremal tasemel kõrgepinge impulsside vastupidavus kui MOV, võttes vastu 10 kV impulssi struktuurse kahjustuseta.

Nende elementide eelistuste kombinatsiooni ja kombinatsioonitsirkui kasutamisel on disainitud toode (MOV paralleelses sidususes CDT-ga ja TVD-ga), nagu näidatakse Joonis 1.

Joonis 1: Laenguprintsiip

Kui uksekirjuv voog sissetuleb punktis A, siis MOV algselt ei lähe läbi. Kuid MOV-i jääkvool tasandab punktide A ja B vahelise potentsiaali. See hetk aktiveerib TVS-i 1 ns jooksul, loodes otseste tee punktide B ja C vahel. Tulemuseks kohaldub täielik uksekirjuv pingeline voog MOV-i kaudu punktide A ja B vahel. Kuna MOV-i aktiveerimispingeline Um on ainult 50% kombinatsioonitsirkui aktiveerimispingest Uc, kiirendab kõrgepinge MOV-i aktiveerimist, vähendades tavalist 25 ns vastusesaega umbes 12.5 ns-ni. Selle perioodi jooksul, kui laenguvoog on veel tekkenemises, sundib otseste tee punktide A ja B vahel suurema osa uksekirjuvast pingest punktide B ja C vahel (kus TVD maksimaalne voogkapatsiteet on ~1 kA).

Disainivaate alt on CDT aktiveerimispingeline 50% madalam kui Uc. Lisaks osaliselt läbipaistva MOV-i sisenemine RL loob pingevahenemise, mis tõstab punkti B pinge üle algse uksekirjuva pinge. Testid näitavad, et see vähendab CDT aktiveerimisaega 100 ns-st 15 ns-ni, lubades tervele tsirkule täielikult läbipaista 25 ns jooksul - vastavalt ühele MOV-le.

Laengute järel TVD negligeeritav jääkvool ja CDT täielik katkestatamine eemaldavad MOV-i jääkvooliprobleeme, vältides potentsiaalseid ohte. Pingepingelduse performantsi poolest tagab TVD täpne aktiveerimine (kui aktiveerimispingeline võrdub pingepingelduspinnaga) madala pingepingeldusthreesholde. Arvestades, et Um = 0.5Uc, on MOV-i pingepingeldus tsirku sisemas 1.5Uc, mis annab kogu kombinatsioonitsirkui pingepingelduse 2Uc - oluliselt paremini kui üksi MOV mooduli 3× suhe.

Lisaks on integreeritud jälgimistsirkui komponentide kahjustuste tuvastamiseks. Kui siseseksid degradeeruvad, siis jälgimispunkt muutub avatuks sulatuks, näidates SPD kahjustust. Tabel 1 võrdleb üksi MOV mooduleid kombinatsioonilaengutsirkui SPD-ga samade tingimustega.

See uus tüüp SPD-l on jääkvool, kuid see saab kontrollida ülepinget väga madalal tasemel (alla 10 μA). Lisaks saab see säilitada jääkvooli parameetrite muutumatuse ja kiiresti katkestuda ülepinge kadumisel. See on ideaalne toode, mis sobib napakoera teise tsükli jaoks.

SPD kasutab kombinatsioonilaengutsirkuit ühe sinkoksiidi varistorimooduli asemel, pakkudes ülepinge kaitse tehnilisi meetmeid napakoera teisele tsükli. See võimaldab vältida probleemi vanenenud jääkvooli suurenemisega pärast SPD tsirku mitmekordset tabamist uksekirjuga või töötingimusliku ülepingega. Samal ajal ei tekita purunemise ja kahjustumise korral lühikutena. Kui SPD-s on vigade kohad nagu purunemine ja lühikute, siis hoolduspersonal võib seda teavitada SPD hoiatuspunkti kaudu, vältides kaitsevigade või mitteaktiveerimise probleeme.

3. Lõppkokkuvõte

Tegeliku kasutamisprotsessi käigus on SPD kombinatsioonitsirku kasutades jääkvooli väärtus peaaegu muutumatu algselt kuni kahjustumiseni (kahjustumise järel see katkestatakse otse), ja seda saab kontrollida alla 3 μA. Lisaks võimaldab SPD kombinatsioonitsirku kaudu mugavalt pakkuda vigade jälgimispunkti, mis on lihtne hoolduspersonalile jälgida.

Ühendnapakoera teise tsükli ülepinge takistustehnoloogia kasutamine vältib SPD maandamise varjatud ohtude tõttu tekkinud kaitseohutuse vigade või mitteaktiveerimise riski. See realiseerib tõeliselt uksekirjuvate ja töötingimuslike ülepingete vastu kaitse napakoera teises tsükli, tagades elektriseadmete turvalise töö tugevates ilmastikutingimustes ja õnnetuse korral.