Isyu at Solusyon para sa SPD sa Ikalawang Circuit ng Voltage Transformer

Ang papel na ito ay nag-aanalisa ng sitwasyon sa itaas nang malalim at sumasama ng mga teknikal na hakbang upang solusyunan ang mga problema.

1. Pangunahing Mga Problema ng Produkto ng SPD sa Sekundaryong Sirkwito ng Voltage Transformer

Sa kasalukuyan, may mga walang residual current na SPD (switch-type lightning arresters) sa loob at labas ng bansa. Ang kanilang pangunahing panloob na sirkwito ng pag-discharge ay gumagamit ng discharge tubes/gaps, na may mataas na kapasidad ng pag-discharge ng kuryente (higit pa sa zinc oxide varistors). Ngunit, mayroon silang mapanganib na mga kamalian: mahina ang voltage-limiting, arc-pulling voltage, at mahabang oras ng tugon (hanggang 100 ns). Ito ang nagpapahintulot na ang sekundaryong sirkwito ng kagamitan ay hindi makakamit ang tamang proteksyon. Mas masama pa, ang arc-pulling voltage madalas na binababa ang secondary circuit voltage (100 V) ng voltage transformer hanggang sa ilang volts, kaya ang sistema ng pagsukat at kontrol ay nagpapakita ng pagkawala ng high-voltage line voltage. Dahil dito, ang switch-type lightning arresters ay hindi maaaring gamitin.

2. Solusyon at Pangunahing Nilalaman

Ang mga karaniwang core discharge elements ng SPD sa merkado ay kinabibilangan ng discharge tube CDT, zinc oxide varistor MOV, at transient voltage suppressor TVD. Ang TVD ay may ultra-mabilis na tugon (1 ns), maganda ang voltage-limiting, at maliit ang residual current (hindi hihigit sa 1 μA); ito ay masusunog at magdidisconnect pagkatapos ma-damage, walang short-circuit. Ngunit, ang kanyang discharge current ay mababa (1 kA). Bukod dito, ang CDT, GAP, at TVD ay may mas malakas na kakayahan ng high-voltage anti-impulse kumpara sa MOV, na maaaring tustos ng 10 kV impulses nang walang struktural na pinsala.

Sa pamamagitan ng pagsasama ng mga birtud ng mga elemento at paggamit ng combined circuit, isinasaayos ang isang produkto (MOV in series with parallel CDT and TVD), tulad ng ipinapakita sa Figure 1.

Figure 1: Discharge Principle

Kapag ang lightning current ay lumusot sa Point A, ang MOV ay hindi unang nag-conduct. Gayunpaman, ang residual current ng MOV ay equalize ang potential sa pagitan ng Points A at B. Sa oras na ito, ang TVS ay aktibo sa loob ng 1 ns, naglilikha ng direkta na landas sa pagitan ng Points B at C. Bilang resulta, ang buong lightning voltage ay inilapat sa MOV sa pagitan ng Points A at B. Dahil ang activation voltage ng MOV Um ay lamang 50% ng combined circuit's activation voltage Uc, ang mataas na voltage ay nagpapabilis ng activation ng MOV, binabawasan ang kanyang tipikal na 25 ns response time hanggang sa humigit-kumulang 12.5 ns. Sa panahong ito, habang ang discharge current ay patuloy na umuusbong, ang direkta na landas mula A hanggang B pinipilit ang karamihan ng lightning voltage sa pagitan ng Points B at C (kung saan ang maximum current capacity ng TVD’s ay ~1 kA).

Mula sa perspektibo ng disenyo, ang activation voltage ng CDT’s ay 50% mas mababa kaysa Uc. Bukod dito, ang internal resistance RL ng partially conductive MOV ay lumilikha ng voltage drop na itataas ang voltage sa Point B sa ibabaw ng initial lightning voltage. Ang pagsubok ay nagpapakita na ito ay binabawasan ang activation time ng CDT’s mula 100 ns hanggang 15 ns, nagbibigay ng kakayanan sa buong sirkwito na fully conduct sa loob ng 25 ns—na tumutugon sa response time ng standalone MOV.

Pagkatapos ng discharge, ang negligible residual current ng TVD’s at ang complete disconnection ng CDT’s ay nag-iwas sa mga isyu ng residual current ng MOV, nagpapahinto sa potensyal na panganib. Para sa voltage clamping performance, ang precise activation ng TVD’s (kung saan ang activation voltage ay katumbas ng clamping voltage) ay nagse-set ng mababang clamping threshold. Dahil Um = 0.5Uc, ang clamping voltage ng MOV sa sirkwito ay 1.5Uc, na nagreresulta sa overall combined circuit clamping voltage na 2Uc—mas mabuti kaysa 3× ratio ng standalone MOV modules.

Isinasama ang additional monitoring circuit upang detekton ang mga pagkakamali ng component. Kapag ang panloob na elemento ay nag-degrade, ang monitoring node ay lumilipat mula sa open hanggang closed, nagpapahiwatig ng pagkakamali ng SPD. Ang Table 1 ay naghihikayat ng performance ng standalone MOV modules versus ang combined discharge circuit SPD sa parehong kondisyon.

Ang bagong uri ng SPD na ito ay may residual current, ngunit ito ay maaaring kontrolin ang over-voltage sa napakababang lebel (hindi hihigit sa 10 μA). Bukod dito, ito ay maaaring panatilihin ang mga parameter ng residual current na hindi nagbabago, at mabilis na mag-disconnect pagkatapos ng over-voltage. Ito ay isang ideal na produkto na applicable sa sekundaryong sirkwito ng voltage transformers.

Ang SPD ay gumagamit ng combined discharge circuit upang palitan ang single zinc oxide varistor module, nagbibigay ng over-voltage protection technical measures para sa sekundaryong sirkwito ng voltage transformer. Ito ay maaaring iwasan ang problema ng pagtaas ng aged residual current pagkatapos ng SPD circuit ay na-impact ng lightning o operating over-voltage maraming beses. Bukod dito, kapag ang breakdown at failure ay nangyari, walang short-circuit phenomenon. Kung ang SPD ay may fault sites tulad ng breakdown at short-circuit, ang operation at maintenance personnel ay maaaring ma-remind sa pamamagitan ng alarm contact point ng SPD, iwasan ang pagkakaroon ng protection mal-operation o non-operation problems.

3. Kasunodan

Sa aktwal na proseso ng paggamit, ang SPD na gumagamit ng combined circuit ay may residual current value na halos hindi nagbabago mula simula hanggang sa pagkakamali (pagkatapos ng damage, ito ay direktang disconnected), at maaaring kontrolin sa ilalim ng 3 μA. Bukod dito, ang SPD ay maaaring convenient na magbigay ng failure monitoring contact point sa pamamagitan ng combined circuit, na madali para sa operation at maintenance personnel na monitor.

Sa pamamagitan ng pag-adopt ng over-voltage suppression technology para sa sekundaryong sirkwito ng combined voltage transformer, ang panganib ng protection safety mal-operation o non-operation dahil sa grounding hidden danger ng SPD sa sekundaryong sirkwito ng voltage transformer ay iwasan. Ito ay totoong nagsasagawa ng proteksyon laban sa lightning at operating over-voltage sa sekundaryong sirkwito ng voltage transformer, tiyak na nagpapahintulot ng ligtas na operasyon ng power secondary equipment sa matinding weather environments at accident situations.