อะไรคืออุปกรณ์ป้องกันฟ้าผ่าแบบวาล์ว?
อะไรคืออุปกรณ์ป้องกันฟ้าผ่าแบบวาล์ว?
คำนิยาม
อุปกรณ์ป้องกันฟ้าผ่าที่ประกอบด้วยช่องว่างเดียวหรือหลายช่องว่างที่เชื่อมต่อกันเป็นอนุกรมกับองค์ประกอบควบคุมกระแสเรียกว่าอุปกรณ์ป้องกันฟ้าผ่า ช่องว่างระหว่างขั้วไฟฟ้าจะป้องกันการไหลของกระแสผ่านอุปกรณ์ป้องกันฟ้าผ่า ยกเว้นเมื่อแรงดันไฟฟ้าที่ขวางช่องว่างเกินกว่าแรงดันไฟฟ้าที่ทำให้เกิดประกายไฟวิกฤต อุปกรณ์ป้องกันฟ้าผ่าแบบวาล์วยังถูกเรียกว่าอุปกรณ์เปลี่ยนทางแรงดันไฟฟ้าแบบช่องว่างหรืออุปกรณ์เปลี่ยนทางแรงดันไฟฟ้าคาร์ไบด์ซิลิคอนที่มีช่องว่างอนุกรม
โครงสร้างของอุปกรณ์ป้องกันฟ้าผ่าแบบวาล์ว
อุปกรณ์ป้องกันฟ้าผ่าแบบวาล์วประกอบด้วยชุดประกายไฟหลายช่องว่างที่เชื่อมต่อกันเป็นอนุกรมกับตัวต้านทานที่ทำจากองค์ประกอบไม่เชิงเส้น แต่ละช่องว่างมีสองส่วน เพื่อแก้ไขการกระจายที่ไม่สม่ำเสมอระหว่างช่องว่าง ตัวต้านทานไม่เชิงเส้นถูกเชื่อมต่อกันขนานที่แต่ละช่องว่าง
องค์ประกอบตัวต้านทานผลิตจากคาร์ไบด์ซิลิคอนด้วยสารประสานไม่อินทรีย์ ชุดทั้งหมดถูกห่อหุ้มภายในโครงกระเบื้องปูนที่ปิดสนิทด้วยก๊าซไนโตรเจนหรือก๊าซ SF6
การทำงานของอุปกรณ์ป้องกันฟ้าผ่าแบบวาล์ว
ในสภาพแรงดันไฟฟ้าต่ำ เนื่องจากการมีตัวต้านทานขนาน ไม่มีประกายไฟเกิดขึ้นระหว่างช่องว่าง การเปลี่ยนแปลงแรงดันไฟฟ้าอย่างช้าๆ จะไม่เป็นอันตรายต่อระบบ แต่เมื่อมีการเปลี่ยนแปลงแรงดันไฟฟ้าอย่างรวดเร็วที่ขั้วของอุปกรณ์ป้องกันฟ้าผ่า ประกายไฟของกระแสจะถูกปล่อยลงพื้นผ่านตัวต้านทานไม่เชิงเส้น ซึ่งมีความต้านทานต่ำมาก
หลังจากคลื่นแรงดันผ่านไป แรงดันที่เกิดขึ้นที่อุปกรณ์ป้องกันฟ้าผ่าลดลง และความต้านทานของอุปกรณ์ป้องกันฟ้าผ่าเพิ่มขึ้นจนกระทั่งแรงดันปกติกลับมา เมื่อการทำงานของอุปกรณ์เปลี่ยนทางแรงดันไฟฟ้าหยุดลง กระแสความถี่ต่ำขนาดเล็กจะไหลผ่านทางที่สร้างโดยประกายไฟ กระแสที่เรียกว่านี้คือกระแสตามหลังพลังงาน
ขนาดของกระแสตามหลังพลังงานลดลงจนถึงค่าที่สามารถหยุดได้โดยช่องว่างประกายไฟเมื่อฟื้นฟูความแข็งแรงของฉนวน กระแสตามหลังพลังงานจะหยุดที่จุดศูนย์ครอสแรก และแหล่งจ่ายไฟฟ้ายังคงทำงานต่อไป จากนั้น อุปกรณ์ป้องกันฟ้าผ่าพร้อมที่จะกลับมาทำงานตามปกติ กระบวนการนี้เรียกว่าการปิดผนึกอุปกรณ์ป้องกันฟ้าผ่า
ขั้นตอนการทำงานของอุปกรณ์ป้องกันฟ้าผ่าแบบวาล์ว
เมื่อคลื่นแรงดันถึงหม้อแปลง มันจะพบกับอุปกรณ์ป้องกันฟ้าผ่า ตามภาพด้านล่าง ในเวลาประมาณ 0.25 μs แรงดันจะถึงค่าแตกของช่องว่างอนุกรม และอุปกรณ์ป้องกันฟ้าผ่าจะเริ่มปล่อยประจุ
เมื่อแรงดันคลื่นเพิ่มขึ้น ความต้านทานขององค์ประกอบไม่เชิงเส้นลดลง ทำให้สามารถปล่อยพลังงานคลื่นออกได้มากขึ้น จำกัดแรงดันที่ส่งไปยังอุปกรณ์ปลายทาง ตามภาพด้านล่าง
เมื่อแรงดันลดลง กระแสที่ไหลลงพื้นก็ลดลงเช่นกัน ในขณะที่ความต้านทานของอุปกรณ์ป้องกันฟ้าผ่าเพิ่มขึ้น อุปกรณ์ป้องกันฟ้าผ่าจะเข้าสู่ขั้นตอนที่กระแสถูกหยุดโดยช่องว่างประกายไฟ และอุปกรณ์ป้องกันฟ้าผ่าปิดผนึกอีกครั้ง
แรงดันสูงสุดที่เกิดขึ้นที่ขั้วของอุปกรณ์ป้องกันฟ้าผ่าและส่งไปยังอุปกรณ์ปลายทางถูกกำหนดว่าเป็นค่าปล่อยประจุของอุปกรณ์ป้องกันฟ้าผ่า
ประเภทของอุปกรณ์ป้องกันฟ้าผ่าแบบวาล์ว
อุปกรณ์ป้องกันฟ้าผ่าแบบวาล์วสามารถแบ่งออกเป็นประเภทสถานี ประเภทสาย ประเภทสำหรับการป้องกันเครื่องจักรหมุน (ประเภทกระจาย) หรือประเภทรอง
อุปกรณ์ป้องกันฟ้าผ่าแบบวาล์วประเภทสถานี：ประเภทนี้ของอุปกรณ์ป้องกันฟ้าผ่าแบบวาล์วใช้สำหรับการป้องกันอุปกรณ์ไฟฟ้าสำคัญในวงจรตั้งแต่ 2.2 kV ถึง 400 kV และสูงกว่า มีความสามารถในการดูดซับพลังงานสูง
อุปกรณ์ป้องกันฟ้าผ่าแบบสาย：อุปกรณ์ป้องกันฟ้าผ่าแบบสายใช้สำหรับการป้องกันอุปกรณ์ในสถานีไฟฟ้า มีพื้นที่หน้าตัดเล็กกว่า น้ำหนักเบา และประหยัดค่าใช้จ่าย เมื่อเทียบกับอุปกรณ์ป้องกันฟ้าผ่าแบบสถานี มันยอมให้มีแรงดันคลื่นสูงขึ้นที่ขั้วของมันและมีความสามารถในการรับแรงดันคลื่นต่ำกว่า
อุปกรณ์ป้องกันฟ้าผ่าแบบกระจาย：ประเภทนี้ของอุปกรณ์ป้องกันฟ้าผ่ามักจะติดตั้งบนเสาและใช้สำหรับการป้องกันเครื่องกำเนิดไฟฟ้าและมอเตอร์
อุปกรณ์ป้องกันฟ้าผ่าแบบรอง：อุปกรณ์ป้องกันฟ้าผ่าแบบรองออกแบบมาเพื่อป้องกันอุปกรณ์แรงดันต่ำ อุปกรณ์ป้องกันฟ้าผ่าสำหรับการป้องกันเครื่องจักรหมุนได้รับการออกแบบเฉพาะสำหรับการป้องกันเครื่องกำเนิดไฟฟ้าและมอเตอร์
