SPD problēmas un risinājumi transformatora sekundārās šķēršanas elektrotīklā

Šis dokuments analizē minēto situāciju detaļā un apkopo tehniskas pasākuma metodes, lai risinātu problēmas.

1. Galvenās SPD produktu problēmas voltmetru sekundārajos ķermenīs

Pašlaik mājās un ārvalodē ir pieejami reziduālstrāvas brīvās SPD (spēkstacijas tipa ugunsgaisma aizsargi). To galvenie iekšējie izrādīšanas šķērsteiki izmanto izrādīšanas rūpniecības traukus/iekliedes, ar augstu izrādīšanas strāvas spēju (pārsniedz oksīda cinku varistorus). Tomēr tiem ir nāvesgredzeni: sliktas sprieguma ierobežošanas, loksnes izveides spriegums un ilgs reaģēšanas laiks (lidz 100 ns). Šie faktori neļauj sekundārajam ķermenim iegūt piemērotu aizsardzību. Vēl sliktāk, loksnes izveides spriegums bieži samazina voltmetra sekundārā gājiena spriegumu (100 V) līdz vairākiem voltiem, padarot mērīšanas un kontrolēšanas sistēmu parādot augsta sprieguma līnijas zaudēšanu. Tādējādi spēkstacijas tipa ugunsgaisma aizsargi nav izmantojami.

2. Risinājumi un galvenie saturā ieņemtie punkti

Izplatītākie SPD galvenie izrādīšanas elementi tirgū ietver izrādīšanas trauku CDT, oksīda cinka varistoru MOV un pagaidu sprieguma apgaismojumu TVD. TVD ir ar super-ātru reaģēšanu (1 ns), labu sprieguma ierobežojumu un mazu reziduālo strāvu (zem 1 μA); pēc bojājuma tas iznest un atslēdz, bez savienojuma. Tomēr tā izrādīšanas strāva ir zema (1 kA). Arī CDT, GAP un TVD ir spēcīgāki pret augsta sprieguma impulsu nekā MOV, spējot izturēt 10 kV impulsus bez strukturālas kaitēšanas.

Savienojot šo elementu priekšrocības un izmantojot kombinētu shēmu, ir izstrādāts produkts (MOV seriāls ar paralēlu CDT un TVD), kā parādīts 1. attēlā.

Attēls 1: Izrādīšanas princips

Kad uz punkta A ienāk ugunsgaisma strāva, MOV sākumā paliek nekonduktīvs. Tomēr MOV reziduālā strāva vienādo punktu A un B potenciālus. Šajā momentā TVS aktivizējas 1 ns laikā, veidojot tiešu ceļu starp punktiem B un C. Tādējādi pilns ugunsgaisma spriegums tiek piemērots MOV starp punktiem A un B. Kad MOV aktivizācijas spriegums Um ir tikai 50% no kombinētās shēmas aktivizācijas sprieguma Uc, augsts spriegums paātrina MOV aktivizāciju, samazinot tā tipiskā 25 ns reaģēšanas laiku aptuveni 12,5 ns. Šajā periodā, kamēr izrādīšanas strāva joprojām veidojas, tiešais ceļš no A līdz B piespiež lielāko daļu ugunsgaisma sprieguma starp punktiem B un C (kur TVD maksimālā strāvas spēja ir aptuveni 1 kA).

No dizaina perspektīvas, CDT aktivizācijas spriegums ir 50% zemāks nekā Uc. Papildus tam, daļēji konduktīva MOV iekšējā pretestība RL radīt sprieguma pazeminājumu, kas pacelta punkta B spriegumu virs sākotnējā ugunsgaisma sprieguma. Testi parāda, ka tas samazina CDT aktivizācijas laiku no 100 ns līdz 15 ns, ļaujot visai shēmai pilnībā konduktīvai 25 ns laikā - sakritot ar neatkarīga MOV reaģēšanas laiku.

Pēc izrādīšanas, TVD nepamatīgā reziduālā strāva un CDT pilnīgā atslēgšana novērš MOV reziduālās strāvas problēmas, novēršot potenciālas briesmas. Sprieguma ierobežošanas veiktspējai, TVD precīza aktivizācija (kur aktivizācijas spriegums ir vienāds ar ierobežošanas spriegumu) nodrošina zemu ierobežošanas slieksni. Ņemot vērā, ka Um = 0.5Uc, MOV ierobežošanas spriegums shēmā ir 1.5Uc, rezultātā kopējā kombinētās shēmas ierobežošanas spriegums ir 2Uc - būtiski labāks nekā neatkarīgu MOV moduļu 3x attiecība.

Tiek integrēta papildu monitoringshēma, lai detektētu komponentu bojājumus. Kad iekšējie elementi degenerē, monitoringa nodes šķērso no atvērtā uz slēgtā, signalizējot SPD bojājumu. Tabulā 1 salīdzināta neatkarīgu MOV moduļu un kombinētās izrādīšanas shēmas SPD veiktspēja vienādās apstākļos.

Šis jaunais SPD veids ir ar reziduālo strāvu, tomēr tas var kontrolēt pārspriegumu ļoti zemā līmenī (zem 10 μA). Turklāt tas var saglabāt reziduālās strāvas parametrus nemainīgiem un ātri atslēgties, kad pārspriegums izmirš. Tas ir ideāls produkts, kas piemērots voltmetru sekundārajam ķermenim.

SPD izmanto kombinētu izrādīšanas shēmu, lai aizstātu vienkāršu oksīda cinka varistoru moduli, sniedzot pārsprieguma aizsardzības tehniskas metodes voltmetru sekundārajam ķermenim. Tas var izvairīties no problēmām, kas rodas, kad SPD shēma tiek ietekmēta vairākkārtēji ugunsgaisma vai darbības pārsprieguma dēļ, un palielinās vecuma reziduālā strāva. Līdzīgi, kad notiek bojājums un sabojājums, nebūs savienojuma fenomena. Ja SPD ir bojājumu vietas, piemēram, sabojājums un savienojums, operatīvais un uzturēšanas personāls var tikt informēts caur SPD signāla kontaktu, izvairītos no aizsardzības netikšanas vai neveiktības problēmām.

3. Secinājumi

Reālā lietošanas procesā SPD, izmantojot kombinēto shēmu, reziduālā strāva no sākuma līdz bojājumam (pēc bojājuma tiek tieši atslēgts) praktiski nemainās un to var kontrolēt zem 3 μA. Turklāt, izmantojot kombinēto shēmu, SPD var viegli nodrošināt bojājuma monitoringa kontaktu, kas ir viegli kontrolierējamāms operatīvajiem un uzturēšanas darbiniekiem.

Ieviešot pārsprieguma novēršanas tehnoloģiju kombinētajam voltmetra sekundārajam ķermenim, tiek izvairītas aizsardzības drošības problēmas, kas rodas no SPD sekundārajā ķermenī esošajiem zemes saites slepenajiem bīstamībām. Tiešām realizē aizsardzību pret ugunsgaismi un darbības pārspriegumu voltmetra sekundārajā ķermenī, nodrošinot enerģijas sekundāro aprīkojumu drošu darbību smagās laika apstākļu un avārijas situācijās.