Težave in rešitve za sekundarne obročne krugove napetostnih transformatorjev

Ta razprava podrobno analizira zgornjo situacijo in povzročene tehnološke ukrepe za reševanje problemov.

1. Glavni problemi produktov SPD v sekundarnih krogih napetostnih transformatorjev

Trenutno obstajajo brez ostanka struje SPD-ji (preklopni tipovi grelne zaslonitve) doma in tujega. Njihovi glavni notranji izpustni krogi uporabljajo izpustne cevi/premeščanja, z visoko zmogljivostjo izpustnega toka (presegajo cinkoksidne varistorje). Vendar imajo smrtno šibko točko: slabo omejevanje napetosti, napetost pri odvlečanju globovine in dolgo odzivno časo (do 100 ns). To preprečuje pravilno zaščito opreme v sekundarnih krogih. Še slabše, napetost pri odvlečanju globovine pogosto zmanjša napetost sekundarnega kroga napetostnega transformatorja (100 V) na nekaj voltov, kar pripelje do izgube napetosti visokonapetostne linije v merilnem in nadzornem sistemu. Zato preklopni tipovi grelne zaslonitve niso uporabni.

2. Rešitve in glavni vsebini

Znanstveni izpustni elementi SPD-jev na trgu vključujejo izpustno cev CDT, cinkoksidni varistor MOV in začasni napetostni zadrževalnik TVD. TVD ima ultra hitro odzivanje (1 ns), dobro omejevanje napetosti in majhen ostanek struje (pod 1 μA); po poškodbi se zapali in preklopi, brez kratkega sklopa. Vendar je njegov izpustni tok nizek (1 kA). Poleg tega imajo CDT, GAP in TVD močnejšo zmogljivost za odpor proti visokim impulzom kot MOV, ki lahko odpirajo 10 kV impulze brez strukturnih poškodb.

Z združevanjem prednosti teh elementov in uporabo kombiniranega kroga je bil zasnovan izdelek (MOV v vrsto s vzporednim CDT in TVD), kot je prikazano na Sliki 1.

Slika 1: Načelo izpusta

Ko gremlinska struja pride na točko A, MOV na začetku ostane nevodljiv. Vendar ostanek struje MOV enači potencial med točkama A in B. V tem trenutku se TVS aktivira v 1 ns, ustvarja neposredni potek med točkama B in C. Tako se celotna gremlinska napetost postavi na MOV med točkama A in B. Ker je aktivacijska napetost MOV Um le 50% kombinirane aktivacijske napetosti kroga Uc, visoka napetost pospeši aktivacijo MOV, zmanjša tipičen odzivni čas 25 ns na približno 12,5 ns. Med tem obdobjem, ko se izpustni tok še gradi, neposredni potek od A do B prisili večino gremlinske napetosti med točkama B in C (kjer je največja zmogljivost struje TVD ~1 kA).

Iz perspektive zasnove je aktivacijska napetost CDT 50% nižja od Uc. Poleg tega notranji upor delno vodljivega MOV RL ustvari padec napetosti, ki dvigne napetost na točki B nad začetno gremlinsko napetost. Preverjanje kaže, da to zmanjša aktivacijski čas CDT-ja s 100 ns na 15 ns, omogoča celoten krog, da se polnost prevede v 25 ns - ujemajo se z odzivnim časom samostojnega MOV.

Po izpuščanju minimalni ostanek struje TVD-ja in popoln preklop CDT-ja odstranita probleme ostanka struje MOV, preprečijo morebitne tveganja. Za zmogljivost omejevanja napetosti natančna aktivacija TVD-ja (kjer je aktivacijska napetost enaka omejevalni napetosti) zagotavlja nizki prag omejevanja. Glede na Um = 0.5Uc, omejevalna napetost MOV-ja znotraj kroga je 1.5Uc, kar prinaša skupno omejevalno napetost kombiniranega kroga 2Uc - znatno boljše od 3× razmerja samostojnih modulov MOV.

Dodaten nadzorni krog je integriran za detekcijo odpovedi komponent. Ko se notranji elementi onesnažijo, se nadzorna točka preklopi iz odprtih v zaprt, signalizira odpoved SPD. Tabela 1 primerja zmogljivost samostojnih modulov MOV z kombiniranim izpustnim krogom SPD v enakih pogoji.

Ta novi tip SPD ima ostanek struje, vendar lahko omejuje pretok napetosti na zelo nizki ravni (pod 10 μA). Poleg tega lahko ohranja parametre ostanka struje nespremenjene in hitro preklopi, ko izgineta pretoki napetosti. Gre za idealni izdelek, primern za sekundarni krog napetostnih transformatorjev.

SPD uporablja kombinirani izpustni krog namesto enega modula cinkoksidnega varistorja, ki ponuja tehnološke ukrepe za zaščito pred pretokom napetosti v sekundarnih krogih napetostnih transformatorjev. To prepreči problem povečanega ostanka struje zaradi starosti po večkratnem vplivu gremlinske ali operativne pretokove napetosti. Hkrati, če pride do propada in odpovedi, ne bo nobenega pojavu kratkega sklopa. Če SPD ima odpovedne mesta, kot so propad in kratki sklop, operativni in vzdrževalni osebki lahko preko stikala za alarm SPD dobijo opozorilo, kar prepreči pojav problema nepravilnega ali neoperativnega delovanja zaščite.

3. Zaključek

V dejanski uporabi ima SPD z kombiniranim krogom vrednost ostanka struje bistveno nespremenjeno od začetka do odpovedi (po poškodbi je neposredno preklopljen) in jo lahko ohranja pod 3 μA. Poleg tega lahko SPD preko kombiniranega kroga enostavno ponudi stikalo za nadzor odpovedi, kar je enostavno za nadzor operativnih in vzdrževalnih osebkov.

Z uporabo tehnologije za zadrževanje pretokov napetosti v kombiniranem sekundarnem krogu napetostnega transformatorja se izognemo tveganju za nepravilno ali neoperativno delovanje zaščite zaradi skritih opasnosti zemljenja SPD-ja v sekundarnem krogu napetostnega transformatorja. Resnično dosežemo zaščito pred gremlinskimi in operativnimi pretoki napetosti v sekundarnem krogu napetostnega transformatorja, kar zagotavlja varno delovanje sekundarne električne opreme v zahtevnih vremenskih okoliščinah in ob dogodekih.