Mga Isyu at Solusyon para sa SPD ng Ikalawang Circuit ng Voltage Transformer

Ang papel na ito ay nag-aanalisa nang malalim ang nabanggit na sitwasyon at sumasama ng mga teknikal na hakbang upang lutasin ang mga problema.

1. Pangunahing mga Problema ng mga Produkto ng SPD sa Ikalawang Sirkwito ng Voltage Transformer

Sa kasalukuyan, may mga walang residual current na SPDs (switch-type lightning arresters) sa loob at labas ng bansa. Ang kanilang pangunahing panloob na mga sirkwito ng pag-discharge ay gumagamit ng mga discharge tubes/gaps, na may mataas na kapasidad ng pag-discharge ng kuryente (higit pa sa zinc oxide varistors). Gayunpaman, mayroon silang mapanganib na mga kaputian: mahina ang voltage-limiting, arc-pulling voltage, at matagal na response time (hanggang 100 ns). Ito ang nagpipigil sa mga kagamitan sa ikalawang sirkwito mula sa maayos na proteksyon. Mas masama pa, ang arc-pulling voltage madalas bumababa ang secondary circuit voltage ng voltage transformer (100 V) hanggang sa ilang volts, kaya ang measurement and control system ay nagpapakita ng pagkawala ng high-voltage line voltage. Dahil dito, hindi magagamit ang switch-type lightning arresters.

2. Mga Solusyon at Pangunahing Nilalaman

Ang mga karaniwang core discharge elements ng SPD sa merkado ay kinabibilangan ng discharge tube CDT, zinc oxide varistor MOV, at transient voltage suppressor TVD. Ang TVD ay may ultra-fast response (1 ns), mabuting voltage-limiting, at maliit na residual current (hindi hihigit sa 1 μA); ito ay masusunog at magdi-disconnect pagkatapos ng pinsala, walang short-circuit. Ngunit mababa ang kanyang discharge current (1 kA). Bukod dito, ang CDT, GAP, at TVD ay may mas malakas na high-voltage anti-impulse capability kaysa sa MOV, nakakatanggap ng 10 kV impulses nang walang estruktural na pinsala.

Sa pamamagitan ng pagsasama ng mga katangian ng mga elemento na ito at ang paggamit ng combined circuit, isinulat ang isang produkto (MOV in series with parallel CDT and TVD), tulad ng ipinapakita sa Figure 1.

Figure 1: Prinsipyong Discharge

Kapag ang lightning current ay lumusot sa Point A, ang MOV ay hindi unang conductive. Gayunpaman, ang residual current ng MOV ay equalizes ang potential sa pagitan ng Points A at B. Sa oras na ito, ang TVS ay aktibo sa loob ng 1 ns, naglilikha ng direktang ruta sa pagitan ng Points B at C. Bilang resulta, ang buong lightning voltage ay inilapat sa pagitan ng Points A at B sa MOV. Dahil ang activation voltage ng MOV Um ay lamang 50% ng combined circuit's activation voltage Uc, ang mataas na voltage ay nagpapabilis sa activation ng MOV, binabawasan ang kanyang typical 25 ns response time hanggang sa humigit-kumulang 12.5 ns. Sa panahong ito, habang ang discharge current ay patuloy na umuusbong, ang direktang ruta mula A hanggang B ay nagpapataas ng halos lahat ng lightning voltage sa pagitan ng Points B at C (kung saan ang maximum current capacity ng TVD’s ay ~1 kA).

Mula sa perspektibang disenyo, ang activation voltage ng CDT’s ay 50% mas mababa kaysa sa Uc. Bukod dito, ang internal resistance RL ng partially conductive MOV ay naglilikha ng voltage drop na nagpapataas ng voltage sa Point B sa ibabaw ng unang lightning voltage. Ang mga test ay nagpapakita na ito ay binabawasan ang activation time ng CDT’s mula 100 ns hanggang 15 ns, nagbibigay-daan sa buong circuit na fully conduct sa loob ng 25 ns—tugma sa response time ng standalone MOV.

Pagkatapos ng discharge, ang negligible residual current ng TVD’s at ang complete disconnection ng CDT’s ay nagwawala ng mga isyu ng residual current ng MOV, nagpapahinto ng potensyal na mga panganib. Para sa voltage clamping performance, ang precise activation ng TVD’s (kung saan ang activation voltage ay kapareho ng clamping voltage) ay nagtagalikod ng mababang clamping threshold. Dahil Um = 0.5Uc, ang clamping voltage ng MOV sa loob ng circuit ay 1.5Uc, nagreresulta sa kabuuang combined circuit clamping voltage na 2Uc—mas mabuti kaysa sa 3× ratio ng standalone MOV modules.

Isinama rin ang isang additional monitoring circuit upang detekta ang mga pagkasira ng komponente. Kapag ang mga panloob na elemento ay nagkaroon ng degradation, ang monitoring node ay lumilipat mula sa open hanggang closed, nagpapahiwatig ng pagkasira ng SPD. Ang Table 1 ay nagpapakita ng paghahambing ng performance ng standalone MOV modules kontra sa combined discharge circuit SPD sa parehong kondisyon.

Ang bagong uri ng SPD na ito ay may residual current, ngunit ito ay makontrol ang over-voltage sa napakababang antas (hindi hihigit sa 10 μA). Bukod dito, ito ay maaaring panatilihin ang mga parameter ng residual current na hindi nagbabago, at mabilis na mag-disconnect pagkatapos ng over-voltage. Ito ay isang ideal na produkto na applicable sa ikalawang sirkwito ng voltage transformers.

Ang SPD ay gumagamit ng combined discharge circuit upang palitan ang single zinc oxide varistor module, nagbibigay ng mga teknikal na hakbang para sa over-voltage protection para sa ikalawang sirkwito ng voltage transformer. Ito ay maaaring iwasan ang problema ng pagtaas ng aged residual current pagkatapos ng SPD circuit ay maimpluwensyahan ng lightning o operating over-voltage maraming beses. Samantala, kapag may breakdown at failure, walang short-circuit phenomenon. Kung may fault sites ang SPD tulad ng breakdown at short-circuit, maaaring ma-reminder ang operation at maintenance personnel sa pamamagitan ng alarm contact point ng SPD, iwasan ang pagkakaroon ng protection mal-operation o non-operation problems.

3. Pagtatapos

Sa aktwal na proseso ng paggamit, ang SPD na gumagamit ng combined circuit ay may residual current value na halos hindi nagbabago mula sa simula hanggang sa pagkasira (pagkatapos ng pinsala, ito ay direktang nag-di-disconnect), at maaaring kontrolin sa ibaba ng 3 μA. Bukod dito, ang SPD ay maaaring magbigay ng convenient na failure monitoring contact point sa pamamagitan ng combined circuit, na madali para sa operation at maintenance personnel na monitor.

Sa pamamagitan ng pag-adopt ng over-voltage suppression technology para sa ikalawang sirkwito ng combined voltage transformer, iniiwasan ang panganib ng protection safety mal-operation o non-operation dahil sa grounding hidden danger ng SPD sa ikalawang sirkwito ng voltage transformer. Totoo itong nagpapatupad ng proteksyon laban sa lightning at operating over-voltage sa ikalawang sirkwito ng voltage transformer, tiyak na nagpapahintulot ng safe operation ng power secondary equipment sa severe weather environments at accident situations.