Was ist ein Ventil-Typ-Blitzableiter?
Was ist ein Ventil-Blitzableiter?
Definition
Ein Blitzableiter, der aus einer oder mehreren in Serie geschalteten Lücken mit einem stromsteuernden Element besteht, wird als Blitzableiter bezeichnet. Die Lücke zwischen den Elektroden blockiert den Stromfluss durch den Ableiter, außer wenn die Spannung über der Lücke die kritische Lückenschlagüberspannung überschreitet. Der Ventil-Blitzableiter wird auch als Lückensurge-Leiter oder als Siliciumcarbid-Surge-Leiter mit Reihenlücke bezeichnet.
Aufbau des Ventil-Blitzableiters
Der Ventil-Blitzableiter besteht aus einer Mehrfach-Funkenstreckenanordnung, die in Reihe mit einem Widerstand aus einem nichtlinearen Element geschaltet ist. Jede Funkenstrecke hat zwei Komponenten. Um die ungleichmäßige Verteilung zwischen den Lücken zu adressieren, werden nichtlineare Widerstände parallel zu jeder Lücke angeschlossen.
Die Widerstandselemente werden aus Siliciumcarbid mit anorganischen Bindemitteln hergestellt. Die gesamte Anordnung ist in einer versiegelten Porzellanumhüllung untergebracht, die mit Stickstoffgas oder SF6-Gas gefüllt ist.
Funktion des Ventil-Blitzableiters
Bei niedriger Spannung findet aufgrund des Einflusses des parallelen Widerstands kein Funkenübertritt über die Lücken statt. Langsame Änderungen der angewendeten Spannung stellen keine Gefahr für das System dar. Wenn jedoch schnelle Spannungsänderungen an den Enden des Ableiters auftreten, wird der Luftsparksprung des Stroms über den nichtlinearen Widerstand, der extrem geringen Widerstand aufweist, zur Erde abgeführt.
Nach dem Durchgang des Störimpulses sinkt die auf den Ableiter wirkende Spannung, und der Widerstand des Ableiters erhöht sich, bis die normale Spannung wiederhergestellt ist. Wenn die Surge-Leiter-Wirkung endet, fließt ein kleiner, niederfrequenter Strom im Pfad, der durch den Funkenübertritt entstanden ist. Dieser Strom wird als Nettostrom bezeichnet.
Die Größe des Nettostroms nimmt ab, bis sie einen Wert erreicht, der vom Funkenstreckenwiderstand unterbrochen werden kann, sobald dieser seine dielektrische Festigkeit wiederherstellt. Der Nettostrom erlischt beim ersten Nullübergang, und die Energieversorgung bleibt ununterbrochen. Daraufhin ist der Ableiter bereit, den normalen Betrieb wieder aufzunehmen. Dieser Prozess wird als Neubesiegeln des Blitzableiters bezeichnet.
Phasen des Ventil-Blitzableiters
Wenn der Störimpuls den Transformator erreicht, trifft er auf den Blitzableiter, wie in der Abbildung unten dargestellt. In etwa 0,25 μs erreicht die Spannung den Zerfallswert der Reihenlücke, und der Ableiter beginnt, abzuleiten.
Während die Stoßspannung ansteigt, verringert sich der Widerstand des nichtlinearen Elements. Dies ermöglicht die weitere Ableitung der Stoßenergie und begrenzt somit die an die Endausrüstung übertragene Spannung, wie in der folgenden Abbildung gezeigt.
Wenn die Spannung abnimmt, verringert sich auch der zum Boden fließende Strom, während der Widerstand des Blitzableiters zunimmt. Der Blitzableiter erreicht eine Phase, in der der Stromfluss durch die Funkenstrecke unterbrochen wird, und der Ableiter versiegelt sich erneut.
Die maximale Spannung, die am Ableiteranschluss auftritt und an die Endausrüstung übertragen wird, wird als Entladungswert des Ableiters definiert.
Arten von Ventil-Blitzableitern
Ventil-Blitzableiter können in Stationstypen, Leitungstypen, Schutzvorrichtungen für Drehmaschinen (Verteilungstyp) oder Sekundärtypen eingeteilt werden.
Stationstyp-Ventil-Blitzableiter: Diese Art von Ventilableiter wird hauptsächlich zur Schutz wichtiger Energiegeräte in Schaltkreisen von 2,2 kV bis 400 kV und darüber verwendet. Er verfügt über eine hohe Energiedissipationskapazität.
Leitungstyp-Blitzableiter: Leitungstyp-Ableiter werden zur Schutz von Umspannwerksausrüstung eingesetzt. Sie haben einen kleineren Querschnitt, sind leichter und kostengünstiger. Im Vergleich zu Stationstyp-Ableitern erlauben sie eine höhere Stoßspannung an ihren Enden und haben eine geringere Stoßleistungsfähigkeit.
Verteilungsableiter: Dieser Typ von Ableiter wird in der Regel an Masten montiert und zum Schutz von Generatoren und Motoren verwendet.
Sekundärableiter: Ein Sekundärableiter ist zum Schutz von Niederspannungsanlagen konzipiert. Der Ableiter zum Schutz von Drehmaschinen ist speziell für den Schutz von Generatoren und Motoren entwickelt.
