Проблеми и решенија за вторични цеви на напонски трансформатори

Овој труд го анализира дадената ситуација во детали и сумира технички мерки за решавање на проблемите.

1. Главни проблеми на производите SPD во вторичните цеви на напонски трансформатори

Тренутно, постојат безостаточни SPD-ови (прекинувачи-грмежници) дома и надвор. Нивните главни внатрешни испуштени цеви користат испуштени труби/размаки, со голема капацитет за испуштена струја (преминува ја цинковата оксидна варијаторска). Меѓутоа, имаат фатални недостатоци: слабо ограничување на напонот, напон за повлечен арка и долга времеска одговорност (до 100 ns). Овие пречат на вторичната опрема да добие правилна заштита. Погоре од тоа, напонот за повлечен арка често ја намалува вторичната цев на напонскиот трансформатор (100 V) до неколку волти, што го прави мерењето и контролниот систем да покажува загуба на напонот на високонапонската линија. Затоа, прекинувачите-грмежници не се прифатливи.

2. Решенија и главни содржини

Заедничките основни елементи за испуштање на SPD-овите на пазарот вклучуваат испуштена трба CDT, цинков оксиден варијатор MOV и преходен ограничител на напон TVD. TVD има ултра-брз одговор (1 ns), добро ограничување на напонот и мал остаток на струја (под 1 μA); изгорува и се прекинува после повреда, без кратки спој. Но неговата испуштена струја е ниска (1 kA). исто така, CDT, GAP и TVD имаат појака капацитет за противстанување на импулси од висок напон отколку MOV, може да издрадат 10 kV импулси без структурна повреда.

Комбинирајќи предности на овие елементи и користејќи комбинирани цеви, дизајниран е продукт (MOV во серија со паралелни CDT и TVD), како што е прикажано на Слика 1.

Слика 1: Принцип на испуштање

Кога грмежната струја интрира на Точка A, MOV најпрво останува неиспуштен. Меѓутоа, остатокот од струјата на MOV ја изравнува потенцијалната разлика помеѓу точки A и B. Во овој момент, TVS се активира за 1 ns, создавајќи директен пат помеѓу точките B и C. Како резултат, целата грмежна напона се применува на MOV помеѓу точките A и B. Бидејќи активационата напона на MOV Um е само 50% од активационата напона на комбинираната цева Uc, високата напона забрзува активацијата на MOV, намалувајќи типичното време на одговор од 25 ns до околу 12.5 ns. Во овој период, додека испуштената струја все уште се зголемува, директниот пат од A до B принудува повеќето од грмежната напона да се применува помеѓу точките B и C (каде максималната капацитет на струја на TVD е ~1 kA).

Од аспект на дизајн, активационата напона на CDT е 50% подолга од Uc. Покрај тоа, внатрешниот отпор RL на делумно проводлив MOV создава пад на напонот кој го зголемува напонот на точка B над почетниот грмежен напон. Тестирањето покажува дека ова намалува времето на активација на CDT од 100 ns до 15 ns, што овозможува целата цева да се испушти за 25 ns – се совпаѓа со времето на одговор на самостојен MOV.

После испуштање, пренебрегливият остаток на струја на TVD и целосното прекинување на CDT елиминираат проблемите со остаток на струја на MOV, превенцирајќи потенцијални опасности. За перформансите на ограничување на напонот, прецизната активација на TVD (каде активационата напона е еднаква на ограничувачката напона) осигурува ниско ограничувачко ниво. Со Um = 0.5Uc, ограничувачкиот напон на MOV во цевата е 1.5Uc, што резултира со целосен ограничувачки напон на комбинираната цева од 2Uc – значително подобро од 3× соодносот на самостојни модули MOV.

Дополнителна контролна цева е интегрирана за детекција на повреди на компонентите. Кога внатрешните елементи се деградираат, контролната точка се премести од отворено до затворено, сигнализирајќи повреда на SPD. Табела 1 ги споредува перформансите на самостојни модули MOV со комбинираната цева за испуштање SPD под исти услови.

Овој нов тип SPD има остаток на струја, но може да ја контролира прекомерната напона на многу ниско ниво (под 10 μA). Повеќе од тоа, може да ги задржи параметрите на остатокот на струја непроменети, и брзо да се прекине после исчезнувањето на прекомерната напона. Тоа е идеален производ приложлив за вторичната цева на напонски трансформатори.

SPD-от користи комбинирана цева за испуштање за замена на еден модул со цинков оксиден варијатор, што обезбедува технички мерки за заштита од прекомерна напона за вторичната цева на напонскиот трансформатор. Тоа може да се избегне проблемот со зголемен остаток на струја по стареење, после што SPD цевата е подложена на многукратни грмежи или оперативни прекомерни напони. Исто така, кога се случи пробивање и повреда, нема да се појави феномен на кратки спој. Ако SPD има места на повреда како пробивање и кратки спој, оперативните и одржбени лица можат да бидат подсетени преку контактната точка на SPD, избегнувајќи ги проблемите со неправилна работа или неработа на заштитата.

3. Заклучок

Во реалната употреба, SPD-от кој користи комбинирана цева има вредност на остатокот на струја основно непроменета од почетокот до повреда (по повреда, директно се прекинува), и може да се контролира под 3 μA. Повеќе од тоа, SPD-от може удобно да обезбеди контактна точка за мониторинг на повреди преку комбинираната цева, што е лесно за оперативните и одржбени лица да го следат.

Користејќи технологија за супресија на прекомерна напона за вторичната цева на комбинираниот напонски трансформатор, се избегнува ризикот од неправилна работа или неработа на заштитата поради скриени опасности од земјиштето на SPD во вторичната цева на напонскиот трансформатор. Тоа воистину реализира заштита од грмежи и оперативни прекомерни напони во вторичната цева на напонскиот трансформатор, осигурувајќи сигурна работа на вторичната електроопрема во лоши временски услови и ситуација на несреќа.