Surge Arresters: Evolyusiya Materiallar və Yaxınlaşıq Mühafizəsi Təfsil Edilir

Sürətli İltihablar və Onların İnkişafı

Sürətli iltihab həmişə qoruyduğu elektrik cihazına paralel qoşulur. Bu cihaz sistem voltajında normal işləməni təsirlənməz. Amma təhlükəli bir aşırı voltaj cihazda görünəndə iltihab öncən kəskin akımı təbii şəkildə yerdən keçirir.

Ən əvvəlki və ən sadə sürətli iltihab növü iki metal çubuqdan ibarətdi ki, bu çubuqlar arasındakı boşluq ilə birlikdə elektrik cihazının üzərinə qoşulmuşdu. Bu boşluqda voltaj bəzi məhdudiyyəti aşdıqda hava (boşluq) çöküldüyü zaman, cihaz qorunurdu. Bu növ iltihaba "çıxış boşluğu" və ya "qoruma boşluğu" deyilir.

Gülləciklər və yer arasında da oxşar bir proses baş verir: gülləciklər və yer iki ileticidir (elektrod). Aralarındakı voltaj çox yüksəldikdə, arasındakı hava çökülür və gökyanarı çarpması baş verir.

Amma burada bir fərq var. Qoruma boşluğu doğrudan elektrik xətlərinin üzərinə qoşulur. Təhlükəli bir aşırı voltaj boşluğun çökülmesinə səbəb olarsa (yəni çubuqlar arasındakı hava iyonlaşır), elektrik istismar məntəqəsi və ya podstansiya bu hadisəni bilmir və ya tez cavab verə bilmir. Bu səbəbdən, davamlı akım bu artıq iletici olan boşluğa daxil edilir. Boşluğun yerə giden bir yol olduğunu nəzərə alsaq, bu akım davamlı akım olaraq akar və elektrik sisteminə kısalığa səbəb olur. Deməli, qoruma boşluğu sadədir, amma onun işləri, boşluqda davamlı bir ark yaratır və bu, sistemə kısalığa səbəb olur.

Qoruma boşluğunun ardından yarandığı ark necə tez söndürülsün? Bu, ikinci nesil iltihablara, yəni çıxış (və ya tüplü) iltihablara gətirdi. Bu dizayn ilk öncə arki bir tüpün içində saxlayır və sonra onu söndürmək üçün üsullar tətbiq edir.

Bununla belə, çıxış iltihabları hələ də bir çətinliklə qarşılaşmaqdadır: onların ark söndürmə qabiliyyətinə baxmayaraq, hala elektrik sistemindən yerdən keçirilən akımın bir anlık yer fərqi (kısa mərhələ) yaradır.

İdeal həll, normal voltajda minimal sıçrayış və ya heç bir sıçrayış verməyən, dolayısıyla kısa mərhələlərə səbəb olmayan, amma təhlükəli aşırı voltajlar olduğunda (məsələn, gökyanarı çarpması) yerdən keçirilən böyük akımların tez keçirilməsinə imkan verən bir cihazdır. Başqa bir deyişlə, belə bir cihaz, tam müddətdə açılan və bağlanan "intelligent kəf" kimi davranır. Sürətli iltihablar, bu "intelligent kəf" ilk olaraq silis karbid (SiC) adlı malzemə ilə realizasiya edildi. Bu malzemədən hazırlanmış iltihablar, elektrik valfleri kimi işləyir, ondan dolayı valf tipi iltihablar kimi tanınırlar.

Bu "valf" bir elektrik komponentidir, su və ya qaz valfləri kimi mekaniki valflər deyil. Mekaniki valflər gökyanarı çarpmasına cavab vermək üçün çox yavaşdır, çünki gökyanarı çarpmaları mikrosaniyələr içinde baş verir. Bunun əvəzinə, xətti olmayan rezistor malzeməsi ilə hazırlanmış bir elektrik "valf" lazımdır. Silis karbid, yüksək voltajlı tətbiqlərdə istifadə edilən ilk xətti olmayan rezistor malzeməsidir.

Texnologiyanın inkişafı davam edir. Sonralar, sürətli iltihablar üçün ikinci bir xətti olmayan rezistor malzeməsi keşf edildi: sink oksit (ZnO). Bu malzemenin funksiyası silis karbiddən oxşardır, amma daha yaxşı "valf" xüsusiyyətlərinə malikdir - profesyonel olaraq daha yaxşı xətti olmayan xüsusiyyətlərə malik olduğu deyilir.

Xətti olmayan xüsusiyyət nədir? Figüratif olaraq, bu, ziddini etmək deməkdir: kiçik olması lazımdıysa böyük, böyük olması lazımdıysa kiçik olur - xətti komponentlər kimi orantılı olmayan bir xüsusiyyət.

Sürətli iltihablar, xətti olmayan xüsusiyyətini aşağıdakı kimi gösterir: akım yüksəkdir (məsələn, gökyanarı çarpması zamanı), rezistans çox aşağı olur və rezistans neçə aşağı olursa, xətti olmayan xüsusiyyət o qədər yaxşıdır. Akım aşağı olduğunda (gökyanarı çarpması keçdikdən sonra sistem normal işləmə voltajına qayıdınca), rezistans çox yüksək olur və rezistans neçə yüksək olursa, xətti olmayan xüsusiyyət o qədər yaxşıdır.

Silis karbid, xətti olmayan xüsusiyyətə malikdir, amma ideal deyil. Normal işləmə voltajında, rezistans kifayət qədər yüksək deyil, bu da kiçik bir sıçrayış akımının iltihabdan keçməsinə səbəb olur - bu, sıkı kapanmayan bir valf kimi, sürtünməli bir akım yaradır.

Bu davranış, malzemenin özündədir və material iyələşmələri ilə bu sıçrayışı ləğv etmək mümkün olmayıb. Beləliklə, silis karbid iltihablarında struktural həllər tətbiq olunur: iltihab ilk öncə xəttə izol edilir və yalnız sürətli akım zamanı qoşulur. Bu tapşırığı həyata keçirmək üçün seriyal hava boşluğu istifadə olunur. Bu səbəbdən, valf tipi iltihablar nəzəriyyən həmişə boşluğa ehtiyac duyarlar. Zink oksit valfləri isə normal işləmə voltajında sıkı kapanır, beləliklə seriyal boşluğa ehtiyac duymurlar.

Zink oksitin istehsal texnologiyası inkişafa gəldikdə, "bağlanma" qabiliyyətinin əvvəlki limitləri üstələnildi. Amma gaplı dizaynların tarixi yaygınlığı səbəbindən, bəzi zink oksit iltihabları hala boşluğa malikdir. Buna baxmayaraq, boşluqsuz zink oksit iltihabları əksər hissədir.

Zink oksit, metalleşmiş oksiddir, bu səbəbdən bu iltihablar Metal Oksit Sürətli İltihablar (MOSA) kimi də tanınırlar.

Elektrik Sistemlərində Gökyanarı Qorunması

Gökyanarı qoruma cihazlarının perspektivindən üç əsas növ mövcuddur: gökyanarı çubuğu (hava terminalı), hava əsaslı zərər xəttləri (qoruma xəttləri) və sürətli iltihablar. İlk ikisi konstruksiyon itibarıylə sadədir - əsasən çubuklar və xəttlərdir - amma sonuncu, xətti olmayan rezistorlar kimi "intelligent kəflər"ə bağlı olduğu üçün daha mürəkkəbdir.

Qorunan obyektin perspektivindən, gökyanarı qorunması, hava xətti qorunması, podstansiya qorunması və motor qorunmasına bölünür.

Hava xətləri geniş sahələr boyunca uzanır, açıq sahələrdə yerləşir. Yer yosunu və ekosistemlərinə təsir azaltmaq üçün hava xətləri yüksək hündürlüklərə qurulur. Deyilənə görə, "ən yüksək ağac ən çox rüzgarı tutar", bu onları gökyanarı çarpmaları üçün ideal hədəflər edir. Statistiklər göstərir ki, elektrik şəbəkəsindəki çoxsaylı xəbərsizliklər xəttlərə gökyanarı çarpmaları səbəbindən baş verir. Bu səbəbdən, hava xətləri qorunmalıdır. Amma onların uzunluğu səbəbindən, mutlak qorunma praktik olmayır və maliyyəvi olaraq məhdudlaşdırıcıdır. Bu səbəbdən, xətt qorunması nisbiyədir: bəzi gökyanarı çarpmalarına icazə verilir və flashoverlər yaradılır. Bu qorunma əsasən hava əsaslı zərər xətləri ilə həyata keçirilir.

Podstansiyalar isə daha vacibdir. Onlar elektrik sistemində mühim merkezlərdir, mərkəzi təchizat və personel evinə çevrilir. Bu səbəbdən, gökyanarı qorunma tələbləri çox yüksəkdir.

Gökyanarı podstansiyanı iki asılı yoldan çata bilər: direkt çarpmalar, gökyanarı çubuğu (və bazen qoruma xətləri) ilə azaldılır; və hava xətlərindəki gökyanarı çarpmalarından yaranan sürətli akımlar, bunlar əsasən sürətli iltihablar ilə idarə olunur.

Motorların (jeneratörler, sinxron kondensatorlar, frekvens dəyişənlər və elektrik motorları daxil olmaqla) gökyanarı qorunması, podstansiya qorunması kimi vacibdir. Jeneratörler elektrik sisteminin "qəlbləri"dir və böyük motorlar mühim endüstriy motivatordanlardır. Bu komponentlərə gökyanarı çarpmaları səbəbindən olan zədələr böyük ziyaniyə səbəb olur. Amma motor qorunması, podstansiya qorunmasından daha çətin olur. Motorlar dövrənən maşınlardır, bu səbəbdən, isolasyonlarına çox qalın olmaması lazımdır və solid (transformatorlardakı sıvı isolasyon kimi deyil) olmalıdır. Solid isolasyon yaşlanmağa məyillidir, beləliklə, yalnız sürətli iltihablarla əsas qorunmanın yanı sıra, ekstra köməkçi qoruma tədbirləri də tələb olunur.

Kompozit Korpu Zink Oksit Sürətli İltihablar

Sürətli iltihab, iki elektrodan ibarət elektrik cihazıdır - biri adətən yerə qoşulur, digəri isə yüksək voltaja qoşulur - və bu iki elektroda arasını bir diyelektrik material ayırır, profesional olaraq insülatordan danışılır.

Çoxsaylı elektrik sistem cihazları atmosferə maraq düşür, bu səbəbdən diyelektrik səthlər doğrudan ortamla əlaqədadır. Bu hissə diyelektrik səthlərə və ya xarici diyelektrik səthlərə deyilir.

Xarici diyelektrik səthlər daima güneş, yağış, şimal, kar, pələng və tuğyanın təsiri altında qalır. Bu səbəbdən, yaxşı xarici diyelektrik materialları, elektrik və mexanik xüsusiyyətlərin yanı sıra, super havadan korunma və 40-50 illik istifadə müddəti kimi xüsusiyyətlərə malik olmalıdır. Hazırda, faїans inşaatda ən çox istifadə olunan xarici diyelektrik materialdır, xətt tətbiqlərində isə temperli stekl də istifadə olunur.

Faїans və stekl, organik material deyil, inorganik materialdır. Bu materialların ən böyük üstünlüyü, hava şəraitinə qarşı sabitliyidir - bu, onların elektrik sistemlərində xarici diyelektrik səthlərdə nəzəriyyən bir əsr boyu hakim olmasına səbəb olur.