Il-Protetturi ta' l-Ħalq u l-Evoluzzjoni tagħhom
Il-protettur ta' l-ħalq huwa daima magħmud fil-paralel mal-materjal elettriku li jipproteġġi. Ma jinterferixx xejn mal-funzjonament normal tal-materjal fi t-tensjun tal-sistema. Ikkuntant, meta tensjun perikoluż jiġi fuq il-materjal, il-protettur jidir prima, jidiriju s-silġ ħalq fil-aħdar.
Il-forma l-ewwel u l-aħjar sempliċi ta' protettur ta' l-ħalq konsistiet minn żewġ stambukkiet metali maqsuma bl-isbar u magħmuda fil-paralel fuq il-materjal elettriku. Meta l-tensjun fuq din is-sbar ikseb certu limit, il-ħelu (is-sbar) jikkollassa, jipproteġġi r-rebbieħ. Din is-sorta ta' protettur hija miftuħa bħala "spazju ta' espulsjoni" jew "spazju protettiv."
Il-fenomenu tal-bargu huwa simili: il-għajnejiet tal-bargu u l-art jew għal dawn it-tnejn konduċturi (elektrodi). Meta l-tensjun bejnhom ikseb tropp, il-ħelu bejnhom jikkollassa, jiġi barġ.
Ikkuntant, hemm differenza importanti. L-isbar protettivi huma magħmuda direttament fuq il-kabli tal-kurrent. Wara li tensjun perikoluż jikkawża l-isbar li jikkollassa (jiġifieri, il-ħelu bejn l-stambukkiet jieħel ionizzat), il-pjan tal-kurrent jew is-sottostazzjoni mhumiex infurma dwar din l-inċident - jew ma jistgħux irreġgħu abbastanza veloċi. B'modi hekk, kontinwa jipprovdi kurrent għal is-sbar li qed jagħmel kontakt. Minħabba li s-sbar jipprovdixxi tariq għal l-aħdar, dan il-kurrent jifluw kontinwament, jiġi short circuit fis-sistema tal-kurrent. B'modi hekk, wara li l-isbar protettivi huma sieqsijin biex jintużaw, operazzjoni tagħhom tħolqu arc qabel l-isbar, li jilleva lill-short circuit.
Kif se jista' jiġi estint l-arc qabel l-isbar rapidament wara l-operazzjoni? Dan ixxorta lill-ġenarazzjoni tan-naxxa ta' protettur - il-protettur ta' l-ħalq ta' l-espulsjoni (jew ta' l-tub). Din id-dizajn tfakkarni l-arc fit-tub u ppreparja metodi biex tiġi estinta.
Ikkuntant, l-protetturi ta' l-ħalq ta' l-espulsjoni għandhom bżonn: indipendentement mill-kapaċità tagħhom fl-estinzjoni tal-arc, dawn diġa' jidirju kurrent tas-sistema direttament għal l-aħdar, jiġi short circuit momentan (short circuit).
Soluzzjoni ideali tkun dispożitiv li jiblokka kurrent jew jaqbeż tikbil minimali ta' kurrent fid-tensjun normal, f'dani mod jiviti short circuit, imma jidir rapidament kurrent kbir ta' l-ħalq (kif il-bargu) għal l-aħdar meta jkunu preżenti tensjun perikoluż. F'kliem sieqsa, dispożitiv b'dani mod jasal "switch intelligenti", jaf perfettament meta jiftaħ u jaserra. Fi l-protetturi ta' l-ħalq, dan is-switch intelligenti inkora realizzat permezz ta' material mitla siliċon karbid (SiC). Il-protetturi mitlul dan il-material huma miftuħa bħala protetturi ta' l-valvola, minħabba li jopraw bħala valvoli elettriki.
Huwa importanti li nissalbu li din il-"valvola" hi komponent elettriku, mhux valvola mekanika kif l-valvola tal-faucet jew tal-lanġas. Il-valvoli mekanika huma zoppa veloċi biex jirrispondu lil bargu, li jikseb mikrosikondi. Inħallu, huwa neċessarju li tkun preżenti "valvola" elettrika mitla rezistor non-linear. Siliċon karbid kien l-ewwel material non-linear miskuft għad-dispożitiv ta' l-alta tensjun.
It-teknoloġija tintimu kontinwament. Material non-linear tan-naxxa kien skopert għal l-protetturi ta' l-ħalq: ossidu ta' zink (ZnO). Huwa jagħmel funzjoni simili għal siliċon karbid, imma jgħodd "karatteristiċi ta' valvola" akbar - profesjonalment descrivut bħala avviż non-linearity akbar.
X'huwa non-linearity? Figurativamente, jiġifieri jidher l-invers: jkun żghir meta għandu ikun kbir, u kbir meta għandu ikun żghir - differenti minn komponenti linear, li jisfassaru proporzjonatament.
Fi l-protetturi ta' l-ħalq, non-linearity jiġi manifestat kif dan: meta l-kurrent huwa kbir (per esempju, waqt l-ħalq tal-bargu), il-resistenza tivvissel għal poġġ, u l-iżgħar il-resistenza, l-aħjar il-non-linearity. Meta l-kurrent huwa żghir (wara li l-ħalq tal-bargu ipprocedi u s-sistema terġa' għal tensjun normal ta' opeartivi), il-resistenza tivvissel għal kbir, u l-akbar il-resistenza, l-aħjar il-non-linearity.
Siliċon karbid jmanifesta non-linearity, imma mhux ideal. Fuq tensjun normal ta' opeartivi, resistentihom mhux abbastanza kbir, jiġi permess kurrent ta' tikbil għal l-protettur - kif l-valvola li ma tisarra mhux qarna, jiġi kurrent ta' tikbil kontinwu.
Dan il-komportament huwa inerenti għal il-material, u l-prova ta' eliminazzjoni ta' dan it-tikbil permezz ta' aġġornamenti tal-material kienu l-ikbira mhux suċċess. B'modi hekk, meta siliċon karbid jintużaw fil-protetturi, soluzzjonijiet strutturali jintużaw: l-protettur jinsab isolat mill-kablu u jkun magħmud tikilwa waqt l-ħalq. Dan il-task jipprovdixxi permezz ta' spazju ta' ħelu serji. B'modi hekk, l-protetturi ta' l-valvola għandhom bżonn spazju ta' ħelu. Fl-inkontu, l-valvoli ta' l-ossidu ta' zink jiġu "magħluqin qarna" fuq tensjun normal ta' opeartivi, mhux għandhom bżonn spazju ta' ħelu serji.
Bħalimkella' l-teknoloġija ta' l-ossidu ta' zink tintimu, l-limitazzjonijiet ta' ftit ta' l-avviż "tal-magħluq" kienu surmontati. Ikkuntant, għal l-prevalenza storika ta' dizajni bil-ħelu, dawn il-protetturi ta' l-ossidu ta' zink xi darba għandhom spazji ta' ħelu. Ikkuntant, l-protetturi ta' l-ossidu ta' zink mingħajr spazji ta' ħelu jiġu konsidrat kif l-ewwel.
Minħabba li l-ossidu ta' zink huwa ossidu tal-metal, dawn il-protetturi huma ukoll miftuħa bħala Metal Oxide Surge Arresters (MOSA).
Protezzjoni tal-Bargu fis-Sistemi tal-Kurrent
Mill-perspettiva ta' dispożitivi ta' protezzjoni tal-bargu, hemm tre tipi prinċipali: l-lightning rods (air terminals), l-overhead ground wires (shield wires), u l-protetturi ta' l-ħalq. Il-liġħa tiegħu huma strutturali sieqsa - essenzjalment tikbil u kabli - l-ahar huwa aktar komplikat minħabba dipendenza ta' din minn rezistori non-linear li jagħmlu bħala "switchs intelligenti."
Mill-perspettiva ta' objetti protetti, protezzjoni tal-bargu tista' tkun kategorizzata bħala: protezzjoni tal-kabli tal-trasport overhead, protezzjoni ta' s-sottostazzjoni, u protezzjoni tal-motori.
Il-kabli overhead jispannu distanzi kbiri, exposi fil-arejja aperta. Biex jiġi minimizat l-impat fuq il-ħajja u l-ekosistemi, huma jinstabbilu għal altitudini konsiderabili. Kif qal il-mit, "Il-xitwa l-aktar alta tattrappja l-aktar vent," li jgħoddu obbjetti primarji għal il-bargu. Statistika turi li l-ebda tal-fali tal-grid tal-kurrent huma każati mill-bargu fuq il-kabli. B'modi hekk, il-kabli overhead għandhom jiġu protetti. Ikkuntant, għal l-għada tagħhom, protezzjoni assoluta hija imprattika u kostosa. B'modi hekk, protezzjoni tal-kabli hija relatizzata: xi bargu jingħaqdu jiksbu l-kabli u jiġu flashovers. Din il-protezzjoni tkun prinkipalment aċċessibil permezz ta' l-overhead ground wires.
Fl-inħobb, s-sottostazzjonijiet huma aktar kritiċi. Huma jgħoddew huwa hub tas-sistema tal-kurrent, jinkludu equipament koncentrat u persunal. B'modi hekk, l-ebda tal-protezzjoni tal-bargu tagħhom hija ekstremament alta.
Il-bargu jista' jirriċevi s-sottostazzjoni permezz ta' żewġ vieċi prinkipali: l-bargu diretta, mitigata mill-lightning rods (jew dawn il-shield wires); u l-ħalq li jiġu propagati mill-bargu fuq il-kabli tal-trasport, li huma prinkipalment manhandled mill-protetturi ta' l-ħalq.
Protezzjoni tal-bargu għal motori (inkludu generatori, kondensaturi sinchroni, frequency changers, u motori elettriki) hija kritiċa kif s-sottostazzjoni. Il-generatori huma l-"qalb" tas-sistema tal-kurrent, u l-motori kbira huma drivjers industriju vitali. Danni mill-bargu għal dawn il-komponenti jiġu bi perditi konsiderabili. Ikkuntant, protezzjoni tal-motori hija aktar sfida minn protezzjoni ta' s-sottostazzjoni. Il-motori huma mašini rotanti, li jgħodd insulazzjoni tagħhom ma tistax tkun eċċessivament tkbir u għandha tkun solid (differenti mill-insulazzjoni liquid ta' l-transformatori). L-insulazzjoni solid hija susettibbli għal aging, li jirequirexxi mhux biss protezzjoni primarja permezz ta' protetturi ta' l-ħalq, imma anke misures addizzjonali ta' protezzjoni auxiliari.
Zinc Oxide Surge Arresters bil-Kasament Komposit
Il-protettur ta' l-ħalq huwa dispożitiv elettriku b'żewġ elektrodi - waħed tipikament grounded u l-ieħor magħmud għal tensjun alta - separati minn material insulanti, professionaltament miftuħ bħala insulator.
Minħabba li l-equipament tal-kurrent tal-kurrent huwa exposi l-arejja, is-superficji insulanti huma direttament kontatt ma' l-ambjent. Din is-silġ tal-insulazzjoni hija miftuħa bħala insulazzjoni esterna jew insulazzjoni outdoor.
L-insulazzjoni outdoor hija kontinwament exposita l-ħarġ, l-ħluq, l-vjent, is-silġ, l-għasfur, u l-dew. B'modi hekk, materials ta' insulazzjoni outdoor qualifikati għandhom ma jkunu biss b'karatteristiċi elettriku u mekaniku eccellenti, imma wkoll jgħodd superiori weather resistance u servizz ta' 40-50 sena. Attwalment, il-porcelain hija l-insulazzjoni outdoor akbar tal-użu fil-inġinierija, kuntra ghlass tempered ukoll użat fil-applikazzjonijiet tal-kabli.
Il-porcelain u l-ghlass huma materials inorganici. A parti mill-karatteristiċi elettriku u mekaniku eccellenti, l-avvantaggi principali huma stabilità ambientali - resistenza climatica ekzellenti - li jgħoddhum dominanti fil-insulazzjoni esterna tas-sistema tal-kurrent għal nies ta' sena.
Ikkuntant, għandhom bżonn fraqli: is-superficji tagħhom huma hydrophilic. Dan jagħti l-pollution layers fuq is-superficji tal-insulator li jabsorbju l-ħelu. Meta l-pollution jikkombinjaw mal-ħelu, jiġi permess il-flus tal-kurrent, possibli biex jiġi flashover fuq is-superficji tal-insulator fid-tensjun normal ta' opeartivi. Dan huwa miftuħ bħala pollution flashover, speċifikament, discharge along a polluted and wetted insulator.
Fl-aħħar deċenni, ir-rubber silicone intużaw amministrativament f'kull parte sabiex jisostituw il-materiali tradizzjonali għal l-insulators. Ir-rubber silicone huwa material organiku li jgħodd strong hydrophobic, jiżdied signifikantament il-tensjun ta' l-flashover tal-insulazzjoni esterna.
L-insulators mitlul il-materiali organiki huma miftuħa bħala polymer insulators (minħabba li l-materiali organiki huma polymers), non-ceramic insulators, composite insulators (minħabba li l-insulazzjoni esterna hi sintetica), jew plastic insulators barra.
F'Ċina, kienu miftuħa qabelh bħala composite insulators jew silicone rubber insulators. Dawn issa huma uniformament miftuħa bħala organic composite insulators (minħabba li l-materiali organiki huma composites, u dawn l-insulators huma tipikament mitlul composite ta' rubber silicone u rod ta' epoxy-resin-glass-fiber), common abbreviation as composite insulators.
B'modi hekk, zinc oxide surge arrester bil-kasament komposit jintużaw material organiku - specifikament rubber silicone - bħala l-insulazzjoni esterna għal zinc oxide surge arrester.
