Isu SPD dan Penyelesaian untuk Litar Sekunder Transformator Voltan

Kertas ini menganalisis situasi di atas secara mendalam dan merumuskan langkah-langkah teknikal untuk menyelesaikan masalah-masalah tersebut.

1. Masalah Utama Produk SPD dalam Litar Sekunder Transformer Voltan

Saat ini, terdapat SPD bebas arus sisa (penahan petir jenis switch) di dalam dan luar negara. Litar pembebasan utama mereka menggunakan tabung pelepasan/jarak, dengan kapasiti arus pelepasan yang tinggi (melampaui varistor oksida seng). Walau bagaimanapun, mereka mempunyai kelemahan fatal: pengehadan voltan yang lemah, voltan tarikan lengkung, dan masa tindak balas yang panjang (hingga 100 ns). Ini mencegah peralatan litar sekunder daripada mendapatkan perlindungan yang sesuai. Lebih buruk lagi, voltan tarikan lengkung sering menurunkan voltan litar sekunder transformer voltan (100 V) kepada beberapa volt, menyebabkan sistem pengukuran dan kawalan menunjukkan hilangnya voltan laluan voltan tinggi. Oleh itu, penahan petir jenis switch tidak dapat digunakan.

2. Penyelesaian dan Kandungan Utama

Unsur-unsur pembebasan inti SPD biasa di pasaran termasuk tabung pelepasan CDT, varistor oksida seng MOV, dan penahan voltan sementara TVD. TVD mempunyai masa tindak balas yang sangat cepat (1 ns), pengehadan voltan yang baik, dan arus sisa yang kecil (di bawah 1 μA); ia hangus dan terputus selepas rosak, tanpa pendek litar. Tetapi, arus pelepasannya rendah (1 kA). Selain itu, CDT, GAP, dan TVD mempunyai keupayaan anti-penyokong voltan tinggi yang lebih kuat berbanding MOV, mampu menahan penyokong 10 kV tanpa kerusakan struktur.

Dengan menggabungkan kelebihan-kelebihan unsur-unsur ini dan menggunakan litar gabungan, produk (MOV bersiri dengan CDT dan TVD selari) direka, seperti ditunjukkan dalam Rajah 1.

Rajah 1: Prinsip Pembebasan

Apabila arus petir menerobos pada Titik A, MOV tetap tidak konduktif pada awalnya. Walau bagaimanapun, arus sisa MOV menyamakan potensi antara Titik A dan B. Pada masa ini, TVS aktif dalam 1 ns, mencipta laluan langsung antara Titik B dan C. Akibatnya, voltan petir penuh dikenakan di sepanjang MOV antara Titik A dan B. Kerana voltan pengaktifan MOV Um hanya 50% daripada voltan pengaktifan litar gabungan Uc, voltan tinggi mempercepatkan pengaktifan MOV, mengurangkan masa tindak balas biasanya 25 ns kepada kira-kira 12.5 ns. Semasa tempoh ini, sementara arus pelepasan masih dibina, laluan langsung dari A ke B memaksakan sebahagian besar voltan petir di antara Titik B dan C (di mana kapasiti arus maksimum TVD adalah ~1 kA).

Dari sudut pandangan reka bentuk, voltan pengaktifan CDT adalah 50% lebih rendah daripada Uc. Selain itu, rintangan dalaman RL MOV yang separuh konduktif mencipta jatuh voltan yang meningkatkan voltan di Titik B melebihi voltan petir asal. Ujian menunjukkan ini mengurangkan masa pengaktifan CDT dari 100 ns kepada 15 ns, membolehkan litar penuh mengkonduksi dalam 25 ns—sama dengan masa tindak balas MOV tunggal.

Selepas pembebasan, arus sisa TVD yang tidak signifikan dan putus total CDT menghapuskan isu arus sisa MOV, mencegah bahaya potensial. Untuk prestasi pengehadan voltan, pengaktifan tepat TVD (di mana voltan pengaktifan sama dengan voltan pengehadan) memastikan ambang pengehadan yang rendah. Diberi Um = 0.5Uc, voltan pengehadan MOV dalam litar adalah 1.5Uc, menghasilkan voltan pengehadan litar gabungan keseluruhan 2Uc—signifikan lebih baik daripada nisbah 3× modul MOV tunggal.

Litar pemantauan tambahan diintegrasikan untuk mendeteksi kegagalan komponen. Apabila elemen dalaman merosot, nod pemantauan berpindah dari terbuka ke tertutup, memberi isyarat kegagalan SPD. Jadual 1 membandingkan prestasi modul MOV tunggal dengan SPD litar pelepasan gabungan di bawah keadaan yang sama.

SPD jenis baru ini mempunyai arus sisa, namun ia boleh mengawal voltan berlebihan pada tahap yang sangat rendah (di bawah 10 μA). Selain itu, ia boleh mengekalkan parameter arus sisa tidak berubah, dan memutuskan dengan cepat setelah voltan berlebihan hilang. Ia adalah produk ideal yang boleh digunakan dalam litar sekunder transformer voltan.

SPD menggunakan litar pelepasan gabungan untuk menggantikan modul varistor oksida seng tunggal, menyediakan langkah-langkah teknikal perlindungan voltan berlebihan untuk litar sekunder transformer voltan. Ia boleh mengelakkan masalah peningkatan arus sisa yang usang selepas litar SPD dipengaruhi oleh petir atau voltan operasi berlebihan berkali-kali. Sementara itu, apabila pecah dan gagal, tidak akan ada fenomena pendek litar. Jika SPD mempunyai tapak cacat seperti pecah dan pendek litar, kakitangan operasi dan pemeliharaan boleh diingatkan melalui titik kontak alaram SPD, mengelakkan berlakunya masalah mal-operasi atau non-operasi perlindungan.

3. Kesimpulan

Dalam proses penggunaan sebenar, SPD yang menggunakan litar gabungan mempunyai nilai arus sisa yang hampir tidak berubah dari permulaan hingga kegagalan (setelah rosak, ia diputuskan secara langsung), dan boleh dikawal di bawah kurang dari 3 μA. Selain itu, SPD boleh dengan mudah menyediakan titik kontak pemantauan kegagalan melalui litar gabungan, yang mudah bagi kakitangan operasi dan pemeliharaan untuk memantau.

Dengan mengadopsi teknologi penahanan voltan berlebihan untuk litar sekunder transformer voltan gabungan, risiko mal-operasi atau non-operasi keselamatan perlindungan akibat bahaya pengendapan SPD dalam litar sekunder transformer voltan dielakkan. Ia benar-benar merealisasikan perlindungan terhadap petir dan voltan operasi berlebihan dalam litar sekunder transformer voltan, memastikan operasi selamat peralatan sekunder tenaga dalam keadaan cuaca ekstrem dan situasi kemalangan.