Ulkona asennettavien pylväsjäristyvaimienten suorituskyksestä ja rakennetekniikasta
Vuodesta 2009 vuoteen 2010 valtiollinen sähköverkko oli älyverkon suunnittelun pilottivaiheessa, keskittyen vahvan älyverkon kehityssuunnitelman laatimiseen, avainteknologian tutkimukseen ja kehitykseen, laitteen valmistukseen ja eri sektoreiden pilottiprojektien toteuttamiseen. Vuosina 2011-2015 alkoi täysimittainen rakennusvaihe, jossa alustava operaatiokontrolli- ja interaktiivinen palvelujärjestelmä älyverkosta muodostui, ja tärkeissä tekniikoissa ja laitteissa saavutettiin merkittäviä läpimurtoja, mikä johti niiden laajamittaiseen soveltamiseen.
Vuodesta 2016 vuoteen 2020 siirryttiin johtamis- ja päivitysvaiheeseen, jossa yhtenäinen ja vahva älyverkko perustettiin kokonaan, ja teknologiat ja laitteet saavuttivat kansainvälisen kunnianhimoisen tason. Tällöin verkon resurssien optimoinnin kyky paranee huomattavasti. Vastatakseen kansallisen älyverkon kehitystavoitteisiin, ulkopuoliset pylvääsasennetut tyhjiövirtasuojaimet, jotka on asennettu suuriin sähköverkkoihin, pitävät saavuttaa mikrotietokonepohjainen älykäs suoja korkealla herkkyysarvolla, mikä tarkoittaa pieniä minimiarvoisia ensimmäistä toimintasähköä.
Näin ollen, lisäksi kolmen vaiheen jokaiselle varustamiselle omaksi virtasilmukaksi differentiaalisisäystä varten, ulkopuolisille pylvääsasennetuille tyhjiövirtasuojaimille on myös tarve varustaa residuaalivirtakääntöjen mikrotietokonepohjaisella suojalla, joka tarjoaa tarkkaa leakepientä suojaa mikrotietokoneelle. Perinteiset residuaalivirtakäännöt ovat suuret, raskaita ja epätarkkoja.
Rajoitusten, kuten rajatun asennustilan ja pitkän toissijaisen johtojonon, vaikutuksesta ne eivät usein pysty vastaamaan ulkopuolisen pylväänvarustettujen tyhjiövirtasuojaimien mikrotietokonepohjaisen suojauksen sovellusvaatimuksiin. Nykyisin kaikki ulkopuoliset virtasuojaimet, jotka voivat täyttää kansallisen älyverkon vaatimukset, tuotetaan ulkomaisissa yrityksissä, mikä johtaa korkeisiin kustannuksiin. Jotta voidaan mukautua kansallisen älyverkon kehitystavoitteisiin, on tarpeen kehittää ulkopuoliset virtasuojaimet, jotka täyttävät kansallisen älyverkon tarpeet.
Tällä hetkellä ensisijainen tekninen haaste, jota meidän on käsiteltävä, on kehittää residuaalivirtakäännöt mikrotietokonepohjaiseen suojaan, joka voidaan käyttää yhdessä näiden virtasuojaimien kanssa, täyttäen vaatimukset asentaminen pieniin tiloihin, korkeaherkkyysleake mikrotietokonepohjainen suoja, ja tarkka toiminta, ja ensimmäisenä saavuttaa residuaalivirtakäännöiden paikallistaminen mikrotietokonepohjaiseen suojaan.
Residuaalivirtakäännöiden sovellukset ja suorituskykyvaatimukset mikrotietokonepohjaiseen suojaan
Residuaalivirtakäännös (nollasekvenssivirtakäännös) on erikoisvirtakäännös, joka on suunniteltu residuaalivirran (nollasekvenssivirran) muuntamiseksi. Sitä käytetään yksiphasaisen maassaumansuojauksen tarkoituksiin neutraalinsuljetuissa järjestelmissä. Kolme fasaista johtoa kulkee samanaikaisesti käännöksen ydinikkunan läpi, toimien käännöksen ensimmäisenä säiliönä.
Kun järjestelmä toimii normaalisti, kolmen fasian virtojen fasori summa on nolla, ja residuaalivirtakäännöksen toissijaiselta puolelta ei ole ulostuloa. Kun tietyssä linjassa tapahtuu yksiphasainen maassauma, residuaalivirtakäännöksen ensimmäinen virta saavuttaa releytyn tai mikrotietokonepohjaisen suojauksen minimitoimintavirran, aktivoiden suojalaitteen toiminnan.
Muussa tapauksessa se pysyy passiivisena. Perinteisissä residuaalivirtakäännöksissä toissijainen puoli on yhdistetty suoraan releytiin. Koska käännöksen ensimmäisen säilön pyöräyksiä on yleensä 1, toissijaisen säilön pyöräyksiä on hyvin vähän. Perinteisten residuaalivirtakäännösten minimi-ensimmäisen toimintavirta on yleensä välillä 2,4A ja 10A, ja perinteisten residuaalivirtakäännösten nominoidun ensimmäisen virta on yleensä valittu väliltä 15A-300A. Tarkkuusvaatimusten täyttämiseksi käännöksen ytimen poikkileikka-aluetta on suunniteltu suhteellisen suureksi, mikä johtaa suureen kokoon, painavaan painoon, epätarkkuuteen ja pieniin toissijaisiin kuormiin.
Kun säännöllinen virta on alle 2,4A, perinteisen käännöksen virta ei ole riittävä aktivoimaan releytiä, mikä luo "kuolonalueen". Siksi, jotta käännös voi tarjota tarkkaa suojaa mikrotietokoneelle laajan toimintavirran skaalassa ilman kuolonalueita, on tarpeen suunnitella erityinen residuaalivirtakäännös, joka voidaan käyttää yhdessä mikrotietokonepohjaisen suojauksen kanssa.
Rajoitetun asennustilan vuoksi virtasuojaimen kanssa käytettävän erityisen residuaalivirtakäännöksen on oltava pieni kokoluokassa ja kevyt painolta, mutta myös vaaditaan korkean tarkkuuden toissijaisen ulostulo ja suuri toissijainen kuorma. Yleisesti käännöksen ensimmäisen toimintavirta on vaadittu olevan välillä 0,2A ja 10A. Jos käännös voi taata hyvän lineaarisuuden ja herkkyys suuren toissijaisen kuorman ulostuksen ollessa, se voi täyttää mikrotietokonepohjaisen suojauksen vaatimukset ja välttää "kuolonalueen" syntyminen.
Residuaalivirtakäännösten rakenne mikrotietokonepohjaiseen suojaan
Käännöksen nimitettyjen kuormaparametrien valinta
Ulkopuoliset pylväänvarustetut tyhjiövirtasuojaimet asennetaan yleensä ulkopuolelle ja ovat kaukana tukivälineitästä. Kuitenkin mikrotietokonepohjaisen suojauksen itse vaatima kuorma on hyvin pieni. Residuaalivirtakäännöksen suunnittaessa nimitetty kuorma harkitaan pääasiassa käännöksen toissijaisen johtojonon kuorman perusteella. Koska mikrotietokonepohjainen suojalaitte on yleensä kaukana ulkopuolisesta pylväänvarustetusta virtasuojaimesta, käännöksen nimitetty kuorma on yleensä valittu suureksi, jossa maksimi on noin 200Ω (tätä kuormaa voidaan määrittää käyttäjän todellisen tilanteen mukaan).
Ensimmäisen ja toissijaisen säilön pyöräyksien määrän, ytimen muodon ja materiaalin valinta
Residuaalivirtakäännökset mikrotietokonepohjaiseen suojaan vaativat erittäin korkeaa herkkyysarvoa ja on vastattava nopeasti ja tarkasti. Herkkyys viittaa käännöksen toissijaisen säilön kykyyn vastata leakevirta, jota voidaan kuvata seuraavasti: tietyssä määrässä leakevirtaa, mitä suurempi eri käännöksien indusoitu sähkömomentti, sitä korkeampi heidän herkkyysarvo.
Herkkyys liittyy käännöksen ensimmäisen ja toissijaisen säilön pyöräyksien määrään. Mitä enemmän pyöräyksiä toissijaisessa säilössä, sitä korkeampi herkkyysarvo. Residuaalivirtakäännös on asennettu suoraan kolmen fasin ensimmäiseen johtajaan, ja ensimmäinen johtaja on suojattu linja, jonka ensimmäisen säilön pyöräyksiä on 1. Ensimmäisen säilön pyöräyksien lisääminen ei ole käytännöllistä.
Toissijaisen säilön indusoitu sähkömomentti, U2=4,44f⋅N2⋅μ⋅I1⋅S, missä:
I1 edustaa nimitettyä ensimmäistä virtaa.
S on ytimen poikkileikka-ala.
muis on magneettinen läpäisykyky.
f on taajuus.
N2 on toissijaisen säilön pyöräyksien määrä.
Kaavasta nähdään, että käännöksen asennuspaikan rajoitusten vuoksi käännöksen ulkomitat eivät voi olla hyvin suuria. Siksi käännöksen ytimen poikkileikka-ala on suhteellisen pieni. Käännöksen herkkyysarvon parantamiseksi on tarpeen kasvattaa joko toissijaisen säilön pyöräyksien määrää tai ytimen magneettista läpäisykykyä.
Ulkopuoliset virtasuojaimet nimitetty ensimmäinen virta on yleensä 630A tai alle. Pieniä ytimen poikkileikka-aloja ottaen huomioon, jotta voidaan taata korkea herkkyys, kokeilla toissijaisen säilön pyöräyksien määrä on yleensä alun perin asetettu välille 1500-2000 pyöräyksiä. Tarkka pyöräyksien määrä voidaan määrittää toissijaisen kuorman ja toissijaisen ulostulon sähkömomentin perusteella, jota mikrotietokone vaatii.
Kun ytimen poikkileikka-ala, pyöräyksien määrä ja toissijainen kuorma on määritetty, parametri, joka vaikuttaa toissijaiseen indusoituun sähkömomenttiin (eli herkkyysarvoon) käännöstä, liittyy vain ytimen magneettiseen läpäisykykyyn. Siksi ytimen materiaalin määrittäminen käännöksessä on ratkaisevan tärkeää. Myöhemmin mainittu käännöksen lineaarisuus ja residuaalis ominaisuudet ovat myös tiiviisti sidoksissa ytimen materiaaliin.
Analysoimalla taulukon 1 dataa, sekä nanokristallinen allianssi että Metglasilla on korkein magneettinen läpäisykyky. Kuitenkin Metglasilla on suhteellisen alhainen saturaatiointensiteetti, ja se on myös kalliita markkinoilla. Kaiken kaikkiaan harkitsemalla, valitsemme ensisijaisesti nanokristallisen allianssin materiaalina.Käännöksen herkkyys on suoraan verrannollinen ytimen magneettiseen läpäisykykyyn, mutta myös suoraan yhteydessä ytimen muotoon ja magneettisen piirin pituuteen.
Yleisesti, lisäksi käyttämällä korkean läpäisykyvyn materiaaleja ytimeen käännöksen herkkyysparannuksen, yritämme mahdollisimman paljon lyhentää ytimen magneettista piiriä vähentää magneettista leakevirtaa ja varmistaa ytimen hyödyntämisaste. Normaalisti ympyrämuotoinen ydin on lyhin magneettinen piiri. Kuitenkin koska ulkopuoliset pylväänvarustetun virtasuojaimen kolme fasaista ensimmäistä johtajaa on asetettu riviin vierekkäin, kun tila sallii, ydin tulisi suunnitella ellipsin muotoiseksi pylväänvarustetun virtasuojaimen kolmen fasin ensimmäisen johtajan asettelumuodon ja välin perusteella. Käännöksen muoto ja sen sijaintisuhteet ensimmäiseen johtajaan näkyvät kuvassa 1.
Residuaalivirtakäännös tulisi pystyä vastaamaan nopeasti epänormaaleihin leakevirta-tilanteisiin piirissä ja tarjota toimiva sähkömomentti mikrotietokonepohjaiselle suojalaitteelle. Käännöksen on oltava hyvä lineaarisuus, jotta se todella heijastaa piirin toimintatilaa. Lineaarisuus viittaa siihen, että käännöksen sisäänmenovirtan ja ulostulonsähkömomentin muutoksen suhde on vakio, kuten kuvassa 2 näkyy.
Käännöksen toissijainen indusoitu sähkömomentti (eli herkkyys) liittyy vain ytimen magneettiseen läpäisykykyyn. Siksi ytimen materiaalin määrittäminen käännöksessä on ratkaisevan tärkeää. Mainittu käännöksen lineaarisuus ja residuaalis ominaisuudet ovat myös tiiviisti sidoksissa ytimen materiaaliin.
Piirissä virtasuojaimen minimi-ensimmäinen toimintavirta on yleensä vaadittu olevan alle 10A. Siksi yleisesti vaaditaan, että kun käännöksen ensimmäinen virta on alle 10A, parempi on käännöksen sisäänmenovirtan ja ulostulonsähkömomentin muutoksen suhde lineaarinen, sitä enemmän se voi täyttää käyttötarkoitukset. Käännöksen lineaarisuusvaatimus vaatii toistuvaa testausta.
Tietyssä ytimen magneettisessa läpäisykyvessä ja toissijaisessa kuormassa, käännöksen ulostulonsähkömomentin on varmistettava muuttua lineaarisesti säädöksellä ytimen poikkileikka-ala tai toissijaisen säilön pyöräyksien määrä. Kuitenkin todellisissa piireissä on usein muita tekijöitä, jotka vaikuttavat käännöksen kykyyn tarjota tarkka sähkömomentti mikrotietokonepohjaiselle suojalaitteelle.
Kun käännös asennetaan, se on kierrättävä kolmeen fasiaan riviin asetettuun johtajaan. Kun ensimmäinen johtaja kulkee nimitettyä virtaa, residuaalivirtakäännös häiritään kolmen fasin virtatehojen luomien magneettisten kenttien yhtäaikaisella vaikutuksella, ja ytimen paikallinen magneettinen fluxtiiti kasvaa. Jos ytimen paikallinen osa on ylipäästetty, käännöksen lineaarisuus heikkenee, mikä vaikuttaa vakavasti toissijaisen ulostulonsähkömomentin suuruuteen. Tämä voi johtaa mikrotietokonepohjaisen suojalaitteen virheelliseen toimintaan tai toimintakyvyn menettymiseen.
Todellisessa toiminnassa, kun residuaalivirtakäännös on vaikutettu suuriin maassauman virtaan, ja kun suojatoiminta on suoritettu ja sähköntarve on jatkettu, jos käännöksen tekniset parametrit eivät pysty palautumaan vaikutuksen jälkeen, eli jos on residuaalimagneettinen ytimessä, se vaikuttaa vakavasti tarkkaan toimintaan leakevirtasuojalaitteelle seuraavan kerran.
Tässä residuaalivirtakäännöksen suunnittelussa on huomioitava seuraavat seikat:
Ydin on parasta tehdä nanokristallisesta allianssistä, jolla on korkea magneettinen läpäisykyky ja matala residuaalimagneettinen. Tämä materiaali on hyvä ylikuormitusominaisuus, ja se voi helposti palautua alkuperäiseen magneettiseen tilaan ylikuormituksen vaikutuksen jälkeen. Käännöksen residuaalisähkömomentti voidaan hallita ja havaita simuloidun erilaisten maassauman virta yksikäsitteisen puolen kulkemisen avulla. Kuitenkin käännöksen residuaalisähkömomentti yleensä kasvaa nimitetyn ensimmäisen virtan kasvaessa. Mutta kun ydin saavuttaa magneettisen saturaation, käännöksen toissijaisen puolen residuaalisähkömomentti kasvaa jyrkästi.
Käännöksen suunnittelussa, jotta vähennetään mahdollisimman paljon ensimmäisen virtan vaikutusta residuaalivirtakäännöksen residuaalisähkömomentti, kun valitaan nanokristallinen allianssi, jolla on korkea magneettinen läpäisykyky ja matala residuaalimagneettinen, voidaan yhteisesti ottaa toimenpiteitä, kuten asianmukaisesti lisätään ytimen poikkileikka-ala tai vähennetään toissijaisen säilön sisäinen vastus, jotta vähennetään residuaalivirtakäännöksen residuaalisähkömomentti.
