Vifaa vya Kupambana na Mawimbi: Maendeleo Yaliyofikiwa, Vifaa, na Ulinzi wa Kufaani Kuelezea

Kuzuva na Mabadiliko yake

Kuzuva huunganishwa mara kwa mara na mifumo ya umeme ambayo linahifadhi. Huhusisha na matumizi ya kawaida ya mifumo ilipokuwa na umeme wa kiwango cha kawaida. Lakini, wakati umeme unao hatari unaonekana, kuzuva hujitolea kwanza, ukitembeleza umeme wenye hatari hadi chini kwa usafi.

Aina ya kuzuva ya awali na rahisi zaidi ilikuwa na vitamba viwili vya chuma vilivyovunjiwa na upinzani na vilivyonganishwa mara kwa mara kwenye mifumo ya umeme. Wakati umeme uliyokuwa katika upinzani huo uligeuka juu zaidi ya kiwango cha chaguo, hewa (upinzani) iligawa, ikihifadhi mifumo. Aina hii ya kuzuva inatafsiriwa kama "expulsion gap" au "protective gap."

Mfano wa mvua ya mwanga ni sawa: mapaa na dunia huonyesha kama viwango viwili (electrodes). Wakati umeme kati yao ukuaji juu sana, hewa kati yao hugawa, kutokanaza mvua ya mwanga.

Lakini, kuna tofauti muhimu. Viungo vya hifadhi vinapunganishwa mara kwa mara kwenye mitundu ya umeme. Mara moja umeme wenye hatari unatoa upinzani (au hewa kati ya vitamba vigawa), steshoni ya umeme au substation haijui suala hilo - au haiwezi jibu haraka. Kwa hiyo, hutoa umeme endelea kwenye upinzani uliyotoka. Tangu upinzani hutumia njia ya tembelea chini, umeme huu hutembelea mara kwa mara, kuongeza kwenye umeme wa kiwango cha chini. Kwa hivyo, ingawa viungo vya hifadhi vinaweza kutumika rahisi, matumizi yao huchukua muda mrefu na kukazia njia ya tembelea chini, kuongeza kwenye umeme wa kiwango cha chini.

Jinsi yangetumika kugawa upinzani wa hifadhi haraka baada ya kutumika? Hili liliongeza kuzuva la pili - kuzuva la expulsion (au tube-type). Muundo huu wa kwanza kunyosha upinzani ndani ya tubu, basi kutumia njia za kugawa.

Ingawa kuzuva la expulsion lina changamoto: ingawa linaweza kugawa upinzani, bado linatembeleza umeme wa mifumo kwenye chini, kuongeza kwenye umeme wa kiwango cha chini.

Utaratibu mzuri ungetumia kifaa kinachohifadhi umeme au kunyumiza tu umeme ndogo ndogo kwenye umeme wa kiwango cha kawaida, ili kuevita umeme wa kiwango cha chini, lakini kurusha umeme mkubwa (kama mvua ya mwanga) kwenye chini wakati umeme wenye hatari unapatikana. Kwa maneno madogo, kifaa kama hiki litakuwa kama "switch ya akili," inajua sahihi wakati gawanya na wakati funga. Katika kuzuva, "switch" hii ya akili ilianzishwa kwa kutumia chemsha inayoitwa silicon carbide (SiC). Kuzuva yenye chemsha hii inatafsiriwa kama valve-type arresters, kama vile valves za umeme.

Ni muhimu kuzingatia kwamba "valve" hii ni sehemu ya umeme, si valve ya kimikakati kama faucet au pipe valve. Valves za kimikakati ni mrefu sana kujibu mvua ya mwanga, ambayo hutokea kwa microseconds. Badala yake, "valve" ya umeme ya resistor asilia anuwai ni lazima. Silicon carbide ilikuwa chemsha ya resistor asilia anuwai ya kwanza iliyopatikana kwa matumizi ya umeme wa kiwango cha juu.

Tecnolojia inabadilika tawi. Chemsha ya pili ya resistor asilia anuwai iliyopatikana baada ya kuzuva ni zinc oxide (ZnO). Inafanya kazi sawa kama silicon carbide, lakini ina magumu bora ya "valve" - hususan, inatafsiriwa kama inayobeba bora non-linearity.

Ni nini non-linearity? Kwa maneno mengine, inamaanisha kufanya kinyume: kuwa ndogo wakati unapaswa kuwa mkubwa, na kuwa mkubwa wakati unapaswa kuwa ndogo - tofauti na components linear, ambayo huongezeka kulingana na uwiano.

Katika kuzuva, non-linearity inaelezea kama hii: wakati umeme mkubwa (kama mvua ya mwanga), resistance huwa ndogo sana, na juu zaidi resistance ni ndogo, bora zaidi non-linearity. Wakati umeme ndogo (baada ya mvua ya mwanga imechoka na mifumo imekurudi kwenye umeme wa kiwango cha kawaida), resistance huwa mkubwa sana, na juu zaidi resistance ni mkubwa, bora zaidi non-linearity.

Silicon carbide inabeba non-linearity, lakini si nzuri sana. Kwenye umeme wa kiwango cha kawaida, resistance yake sio mkubwa sana, inaruhusu umeme mdogo kutembelea kuzuva - kama valve isiyofunga vizuri, inatoa umeme mdogo endelea.

Tabia hii ni ya chemsha, na jaribio la kupunguza umeme mdogo kwa kuboresha chemsha haimeweza. Kwa hiyo, wakati kutumia silicon carbide kwenye kuzuva, suluhisho la muundo linatumika: kuzuva linahifadhiwa kwenye upinzani na kununganishwa tu wakati mvua. Hili kitendo kinafanyika kutumia air gap. Kwa hivyo, valve-type arresters mara nyingi yanahitaji upinzani. Ingawa, zinc oxide valves "funga vizuri" kwenye umeme wa kiwango cha kawaida, hivyo hakuna hitaji wa upinzani.

Tangu teknolojia ya kutengeneza zinc oxide imeboresha, changamoto za awali za "closing" zimepigwa. Lakini, kutokana na utaratibu wa zamani wa kutumia upinzani, baadhi ya kuzuva za zinc oxide zinastahimili upinzani. Ingawa, kuzuva zisizotumia upinzani za zinc oxide zinawakilisha asilimia kubwa.

Tangu zinc oxide ni oxide ya metal, kuzuva haya pia inatafsiriwa kama Metal Oxide Surge Arresters (MOSA).

Ulinzi wa Mvua ya Mwanga katika Mifumo ya Umeme

Kutoka pande ya vifaa vya ulinzi wa mvua ya mwanga, wata tatu kuu wanavyo wako: lightning rods (air terminals), overhead ground wires (shield wires), na surge arresters. Wata mbili wakulizwi ni rahisi - vitanda na vibonde - na wa tatu wa mwisho ni ngumu kutokana na utumiaji wake wa resistors asilia anuwai kama "switches za akili."

Kutoka pande ya mifumo yaliyohifadhi, ulinzi wa mvua ya mwanga unaweza kutengenezwa kama: ulinzi wa mitundu ya umeme, ulinzi wa substations, na ulinzi wa motors.

Mitundu ya umeme yanavuka umbali mkubwa, yanavyoonekana katika maeneo ya nyuma. Ili kupunguza athari kwenye maisha na misitu, yanajaribiwa juu. Kama usemi, "mti wa juu unapata wingi," hivyo yanapata mvua ya mwanga. Takwimu zinashow kwa wingi zile zote za umeme zinazoshindwa ni kutokana na mvua ya mwanga. Kwa hivyo, mitundu yanapaswa kuwa na ulinzi. Lakini, kutokana na urefu wao, ulinzi kamili ni mtu na gharama. Kwa hivyo, ulinzi wa mitundu ni wa kiwango: baadhi ya mvua ya mwanga zinaweza kutokana na mitundu na kutengeneza flashovers. Ulinzi huu unafanyika kutumia overhead ground wires.

Kwa kudumu, substations ni muhimu zaidi. Wanaweza kuwa kama midhubo ya mifumo ya umeme, wana mifumo makubwa na watu. Kwa hivyo, maagizo yao ya ulinzi ya mvua ya mwanga ni sana.

Mvua ya mwanga inaweza kufika kwenye substation kwa njia mbili: strikes zisizotengenezwa, zinazopunguzwa na lightning rods (au sometimes shield wires); na surges zinazotoka kutoka strikes kwenye mitundu, zinazowekezwa na surge arresters.

Ulinzi wa mvua ya mwanga wa motors (ambayo inajumuisha generators, synchronous condensers, frequency changers, na electric motors) ni muhimu kama wa substations. Generators ni "moyo" wa mifumo ya umeme, na motors makubwa ni mizizi muhimu. Athari za mvua ya mwanga kwenye mifumo haya hutoa hasara mkubwa. Lakini, ulinzi wa motors ni ngumu kuliko wa substations. Motors ni mifumo yanayoruka, hivyo insulation yao hayawezi kuwa mzito na lazima kuwa safi (sio kama liquid insulation yanayotumiwa kwenye transformers). Insulation safi inaweza kuwa na uzee, hivyo inahitaji primary protection na surge arresters na pia protection za king'ang'ana.

Composite-Housed Zinc Oxide Surge Arresters

Kuzuva ni kifaa cha umeme kina electrodes watano - moja karibu na chini na lingine inayounganishwa na umeme mkubwa - vinavyozunguka na insulator, inayotafsiriwa kama insulator.

Kwa sababu ya wingi ya mifumo ya umeme yanavyoonekana katika mazingira, insulators yao yanavyoonekana katika mazingira. Sehemu hii ya insulation inatafsiriwa kama external insulation au outdoor insulation.

Outdoor insulation inaonekana mara kwa mara kwenye jua, mvua, upepo, theluji, ugumu, na mdundumbu. Kwa hivyo, vyombo vinavyotumika katika mazingira vinapaswa kuwa na matakwa ya umeme na mekaniki, na pia weather resistance na miaka 40-50. Sasa, porcelain ni vyombo vinavyotumika zaidi katika engineering, na tempered glass pia inatumika katika mitundu.

Porcelain na glass ni materials inorganic. Pamoja na matakwa yao ya umeme na mekaniki, faida kuu yao ni environmental stability - resistance ya juu sana kwa mazingira - inayowezesha kuwa dominant katika mazingira ya umeme kwa miaka mingapi.

Lakini, wana ubovu sawa: surfaces zao ni hydrophilic. Hii inawezesha pollution layers kwenye surface ya insulator kupata moisture. Wakati pollution hutoa na moisture, inaweza kutembelea umeme, inaweza kuchukua flashover kwenye surface ya insulator kwenye umeme wa kiwango cha kawaida. Hii inatafsiriwa kama pollution flashover, specific, discharge ya surface kwenye insulator uliyepewa pollution na moisture.

Katika miaka mingi, silicone rubber imetumika worldwide kubadilisha materials traditional za insulators. Silicone rubber ni material organic inayotumia hydrophobicity strong, inayongezesha voltage ya pollution flashover ya external insulation.

Insulators zinazotumiwa kwa materials organic mara nyingi zinatafsiriwa kama polymer insulators (materials organic ni polymers), non-ceramic insulators, composite insulators (external insulation ni synthetic), au plastic insulators katika maeneo mengine.

China, walikuwa wanaitafsiri kama composite insulators au silicone rubber insulators. Sasa wanaitafsiri kama organic composite insulators (materials organic ni composites, na insulators hawa mara nyingi wana composite ya silicone rubber na epoxy-resin-glass-fiber rod), mara nyingi wanaitafsiri kama composite insulators.

Kwa hivyo, composite-housed zinc oxide surge arrester unatumia material organic - specifically silicone rubber - kama external insulation kwa zinc oxide surge arrester.