SPD-problemer og løsninger for sekundære spenningsoverføringsløkker

Denne artikkelen analyserer situasjonen i dybden og summerer tekniske tiltak for å løse problemene.

1. Hovedproblemer med SPD-produkter i sekundære spenninger i transformatorer

For tiden finnes det reststrøm-frie SPD-er (bryter-type lynbeskyttere) hjemme og utlandet. De bruker hovedsakelig avskrivningsrør/gapper i sine interne avskrivningskretser, med høy avskrivningsstrømkapasitet (som overstiger sinkoksidvaristorer). Imidlertid har de dødelige feil: dårlig spenningsbegrensning, buehalevoltage og lang svarstid (opp til 100 ns). Dette hindrer sekundærkretsutstyr fra å få riktig beskyttelse. Verre enn det, buehalevoltage ofte reduserer sekundærokretsens spenning (100 V) til noen få volt, noe som gjør at måling- og kontrollsystemet viser tap av høyvoltslinjespenning. Derfor er bryter-type lynbeskyttere ubrukelige.

2. Løsninger og hovedinnhold

Vanlige kjerneavskrivningselementer for SPD på markedet inkluderer avskrivningsrør CDT, sinkoksidvaristor MOV, og flytende spenningssuppressor TVD. TVD har ekstremt rask respons (1 ns), god spenningsbegrensning og liten reststrøm (under 1 μA); den branner ut og skilles etter skade, uten kortslutning. Men dens avskrivningsstrøm er lav (1 kA). I tillegg har CDT, GAP, og TVD sterkere motstand mot høyvoltspulser enn MOV, de kan tåle 10 kV-pulser uten strukturell skade.

Ved å kombinere fordelene ved disse elementene og ved å bruke en kombinert krets, er et produkt (MOV i serie med parallelle CDT og TVD) designet, som vist i figur 1.

Figur 1: Avskrivningsprinsipp

Når lynstrøm invaderer ved punkt A, forblir MOV initialt ikkeledende. Imidlertid likegjør reststrømmen i MOV potensialet mellom punkt A og B. I dette øyeblikket aktiveres TVS innen 1 ns, og oppretter en direkte vei mellom punkt B og C. Dermed legges hele lynspenningen over MOV mellom punkt A og B. Siden aktiveringsspenningen Um for MOV bare er 50% av den kombinerte kretsens aktiveringsspenning Uc, akselererer høyvoltage MOV-aktivering, reduserer typisk 25 ns svarstid til omtrent 12.5 ns. Under denne perioden, mens avskrivningsstrømmen bygges opp, tvinger den direkte veien fra A til B de fleste av lynspenningene over punkt B og C (der TVD sin maksimale strømkapasitet er ~1 kA).

Fra et designperspektiv er CDT-aktiveringsspenningen 50% lavere enn Uc. I tillegg skaper den delvis ledeende MOV-en en spenningsfall som hever spenningen ved punkt B over den initielle lynspenningen. Testing viser at dette reduserer CDT-aktiveringstiden fra 100 ns til 15 ns, noe som lar hele kretsen fullt lede innen 25 ns - svarende til svarstiden for en enslig MOV.

Etter avskrivning eliminerer TVD sin ubetydelige reststrøm og CDT sin fullstendige skilleing MOV-reststrømproblemer, unngår potensielle farer. For spenningsbegrensningsytelse sikrer TVD sin nøyaktige aktivering (der aktiveringsspenningen er lik begrensningsvoltage) en lav begrensningsgrense. Gitt Um = 0.5Uc, er MOV-begrensningsvoltage i kretsen 1.5Uc, resulterer i en total kombinert kretsbegrensningsvoltage på 2Uc - betydelig bedre enn 3x-forholdet for enslige MOV-moduler.

En ekstra overvåkningskrets er integrert for å oppdage komponentfeil. Når interne elementer forverres, overgår overvåkningsnoden fra åpen til lukket, signaliserer SPD-feil. Tabell 1 sammenligner ytelsen til enslige MOV-moduler mot den kombinerte avskrivningskretsen SPD under identiske forhold.

Denne nye typen SPD har reststrøm, men den kan kontrollere overvoltage på et veldig lavt nivå (under 10 μA). I tillegg kan den holde reststrømparametre uendrede, og raskt skille seg etter at overvoltage forsvinner. Det er et ideelt produkt som er anvendbart for sekundærkretsen i spenningstransformatorer.

SPD bruker en kombinert avskrivningskrets for å erstatte den enkle sinkoksidvaristormodulen, gir overvoltagebeskyttelsesmessige tiltak for sekundærkretsen i spenningstransformatorer. Den kan unngå problemet med økt aldersrelatert reststrøm etter at SPD-kretsen blir påvirket av lyn eller driftsovervoltage flere ganger. Samtidig vil det ikke forekomme kortslutning når det oppstår nedbrytning og feil. Hvis SPD har feilsteder som nedbrytning og kortslutning, kan drifts- og vedlikeholdsansatte bli varslet gjennom alarmkontaktpunktet til SPD, unngår beskyttelsesfeil eller manglende funksjon.

3. Konklusjon

I den faktiske bruksprosessen har SPD som bruker kombinert krets reststrømverdi nesten uendret fra start til feil (etter skade, blir den direkte skilt), og kan kontrolleres under mindre enn 3 μA. I tillegg kan SPD enkelt gi et feilovervåkningskontaktpunkt gjennom kombinert krets, som er lett for drifts- og vedlikeholdsansatte å overvåke.

Ved å bruke overvoltagebekjempingsteknologi for den kombinerte spenningstransformatorsekundærkretsen, unngås risiko for beskyttelsessikkerhetsfeil eller manglende funksjon forårsaket av jordingsfarer i SPD i sekundærkretsen i spenningstransformatorer. Det realiserer virkelig beskyttelse mot lyn og driftsovervoltage i sekundærkretsen i spenningstransformatorer, sikrer sikker drift av elektriske sekundærunits i alvorlige værføre og ulykkesituasjoner.