Problemi i rješenja za sekundarne krugove naponskih transformatora

Ovaj rad analizira navedeno stanje u detalju i sažima tehničke mjere za rješavanje problema.

1. Glavni problemi SPD proizvoda u sekundarnim krugovima naponskih transformatora

Trenutno postoje SPD-ovi (prekidnički tipovi gremljivaca) bez ostataka struje unutar i van domaće trgovine. Njihovi glavni unutarnji raspršni krugovi koriste raspršne cijevi/razmake s visokom kapacitetnom strujom raspršenja (većom od sinksidnih varistora). Međutim, imaju fatalne nedostatke: loše ograničavanje napona, napon povlačenja lukova i dugi vremenski odziv (do 100 ns). Ovo sprječava pravilnu zaštitu opreme u sekundarnom krugu. Štoviše, napon povlačenja luka često snižava napon u sekundarnom krugu naponskog transformatora (100 V) na nekoliko volta, što dovodi do toga da mjerila i kontrolni sustav pokazuju gubitak napona visokonaponske linije. Stoga prekidnički tipovi gremljivaca nisu upotrebljivi.

2. Rješenja i glavni sadržaji

Uzajamni elementi raspršenja SPD-a na tržištu uključuju raspršnu cijev CDT, sinksidni varistor MOV i privremeni supresor napona TVD. TVD ima ultra brzi odziv (1 ns), dobro ograničavanje napona i mali ostatak struje (ispod 1 μA); nakon oštećenja sagori se i isključuje, bez kratkog spoja. Ali njegova struja raspršenja je niska (1 kA). Također, CDT, GAP i TVD imaju jaču sposobnost otpornosti na impulse visokog napona od MOV-a, može izdržati impulse od 10 kV bez strukturnog oštećenja.

Kombiniranjem prednosti ovih elemenata i korištenjem kombiniranog kruga dizajniran je proizvod (MOV u seriji s paralelnim CDT-om i TVD-om), kao što je prikazano na Slici 1.

Slika 1: Princip raspršenja

Kada gremljiva struja udara u točku A, MOV početno ostaje neprovodljiv. Međutim, ostatak struje MOV-a ravnomjeri potencijal između točaka A i B. U tom trenutku, TVS aktivira unutar 1 ns, stvarajući direktnu putanju između točaka B i C. Kao rezultat, cijeli gremljivi napon primjenjuje se na MOV između točaka A i B. Budući da je napon aktivacije MOV-a Um samo 50% napona aktivacije kombiniranog kruga Uc, visoki napon ubrzava aktivaciju MOV-a, smanjujući njegov tipični vremenski odziv od 25 ns na otprilike 12,5 ns. Tijekom ovog razdoblja, dok se struja raspršenja još gradi, direktna putanja od A do B prisiljava većinu gremljiveg napona na točke B i C (gdje je maksimalna struja TVD-a ~1 kA).

Iz perspektive dizajna, napon aktivacije CDT-a je 50% niži od Uc. Također, unutarnji otpor RL djelomično provodljivog MOV-a stvara pad napona koji podiže napon u točki B iznad početnog gremljivog napona. Testiranja pokazuju da se vrijeme aktivacije CDT-a smanjuje s 100 ns na 15 ns, omogućujući cijelom krugu da postane potpuno provodljiv unutar 25 ns - što odgovara vremenu odziva samostalnog MOV-a.

Nakon raspršenja, zanemarivi ostatak struje TVD-a i potpuna odvojena CDT eliminiraju probleme s ostatkom struje MOV-a, sprečavajući moguće opasnosti. Za performanse ograničavanja napona, precizna aktivacija TVD-a (gdje je napon aktivacije jednak naponu ograničavanja) osigurava nisku prag ograničavanja. Budući da je Um = 0.5Uc, napon ograničavanja MOV-a unutar kruga iznosi 1.5Uc, rezultirajući ukupnim naponom ograničavanja kombiniranog kruga od 2Uc - značajno bolje od 3x omjera samostalnih modula MOV-a.

Dodatno je integriran nadzorni krug za detekciju propala komponenti. Kada se unutarnji elementi degeneriraju, čvor nadzora prelazi iz otvorenog u zatvoreno, signalizirajući propal SPD. Tablica 1 uspoređuje performanse samostalnih modula MOV-a i kombiniranog kruga raspršenja SPD-a pod identičnim uvjetima.

Ovaj novi tip SPD-a ima ostatak struje, ali može kontrolirati prekomjerni napon na vrlo niskoj razini (ispod 10 μA). Također, može održavati parametre ostatka struje nepromijenjene i brzo se isključiti nakon nestanka prekomjernog napona. To je idealan proizvod primjenjiv u sekundarnom krugu naponskih transformatora.

SPD koristi kombinirani krug raspršenja umjesto pojedinačnog modula sinksidnog varistora, pružajući tehničke mjere za zaštitu od prekomjernog napona u sekundarnom krugu naponskog transformatora. Može se izbjeći problem povećanog ostatka struje nakon višestruge ekspozicije SPD kruga na gremljive ili operativne prekomjerne napone. Također, kada dođe do propala i neispravnosti, neće doći do pojave kratkog spoja. Ako SPD ima mjesto propala poput kratkog spoja, održavatelji mogu biti obaviješteni kroz kontakt alarmiranja SPD-a, sprečavajući nastanak problema s pogrešnim ili neopravdanim radom zaštite.

3. Zaključak

U stvarnoj uporabi, SPD s kombiniranim krugom ima vrijednost ostatka struje temeljno nepromijenjenu od početka do propala (nakon oštećenja, direktno se isključuje) i može se kontrolirati ispod manje od 3 μA. Također, SPD može praktično pružiti kontakt točku za nadzor propala kroz kombinirani krug, što je lako za održavatelje za nadzor.

Uvođenjem tehnologije suzbijanja prekomjernog napona u sekundarnom krugu kombiniranog naponskog transformatora, izbjegava se rizik od pogrešnog ili neopravdanog rada zaštite uzrokovani skrivenim opasnostima spajanja SPD-a u sekundarnom krugu naponskog transformatora. Stvarno se ostvaruje zaštita od gremljive i operativne prekomjerne napona u sekundarnom krugu naponskog transformatora, osiguravajući siguran rad sekundarnog opreme u teškim vremenskim uvjetima i situacijama nesreće.