Surge Arresters: Evolyutsiya, Materiallar va Momaqchalar himoyasi tushuntirilgan

Zaryad qilish qorovchilari va ularning rivoji

Zaryad qilish qorovchi doimiy ravishda himoya qilinayotgan elektr tashkiloti bilan parallel ulangan. U tizim voltajida tashkilotingizning normal ishlashiga ta'sir etmaydi. Ammo, agar tashkilotingizga xavfli o'rtacha voltaj paydo bo'lsa, qorovchi avval o'tkazadi, shundan keyin o'rtacha voltajni xavfsiz tortib yuboradi.

Eng erkak va eng sodda zaryad qilish qorovchi ikki metal palochka orasidagi gap bilan tashkil etilgan va elektr tashkilotining parallel ulanishi bilan bog'langan. Agar bu gapning voltaji belgilangan chekadani oshirsa, havoni (gap) buziladi, tashkilotni himoya qiladi. Bu turdagi qorovchi "qopish gap" yoki "himoya gap" deb ataladi.

Molniya jarayonini ham shunday qilib tushunish mumkin: molniya bulutlari va yer ikki ushbuqtiruvchi (elektrod) hisoblanadi. Ularning orasidagi voltaj juda yuqori bo'lganda, ular orasidagi havoni buziladi, natijada molniya paydo bo'ladi.

Amma, muhim farq mavjud. Himoya gaplar doimiy ravishda elektr chiziqlari bilan parallel ulangan. Xavfli o'rtacha voltaj gapni buzganda (ya'ni, palochkalarning orasidagi havoni ionlashga olib kelsa), elektr stantsiya yoki substantsiya bu hodisdan xabardor bo'lmaydi yoki tezroq javob berishi mumkin emas. Shuning uchun, uning hali ham tokni gapga o'tkazishi davom etadi. Gap yer bilan bog'langan bo'lgani uchun, bu tok davom etadi va elektr tizimida qisqa qutb paydo bo'ladi. Demak, himoya gaplari oddiy foydalanishga qulay, lekin ularning ishlashi gap orasidagi davom etuvchi arkni o'z ichiga oladi, bu esa tizimda qisqa qutb holatini yaratadi.

Qanday qilib himoya gap orasidagi ark tezroq sondirilishi mumkin? Bu ikkinchi avlodning zaryad qilish qorovchisi - qopish (yoki tubusli) qorovchinig rivojlanishiga olib keldi. Bu dizayn oldin arknikni tubuga cheklab, keyin uni sondirish usullarini qo'llab, ishlatiladi.

Ammonaq, qopish qorovchilari hali ham kamchilikka ega: ularning arkni sondirish imkoniyatidan qat'iy nazar, ular toki tizimini tovushga o'tkazishni davom ettiradi, bu esa qisqa muddatli yerda xato (qisqa qutb) paydo bo'lishiga sabab bo'ladi.

Ideal yechim normall voltajda toki yoki minimal yuzish toki faqatgina o'tkazadigan, shunda qisqa qutblarni oldini olish, ammo xavfli o'rtacha voltaj paydo bo'lganda tezroq katta zaryad toki (molniya kabi) tovushga o'tkazadigan qurilma bo'lishi kerak. Oddiy so'zlar bilan aytganda, bunday qurilma aniq qachon ochish va yopishini biladigan "intellektualy klyuch" kabi ishlaydi. Zaryad qilish qorovchilarda bu "intellektualy klyuch" ilk bor silitsium karbid (SiC) nomli material orqali amalga oshirildi. Bu materialdan tayyorlangan qorovchilarga valv tipidagi qorovchilar deyiladi, chunki ular elektr valvlari kabi ishlaydilar.

Bu "valv" elektr komponenti, suv parchasi yoki trubka valvi kabi mexanik valv emas. Mexanik valvlar molniyaning mikrosekundlar davomida urishiga javob berish uchun juda sekin. O'rniga, non-linear rezistor materialdan tayyorlangan elektr "valv" talab qilinadi. Silitsium karbid bu erda elektr tizimida foydalanish uchun topilgan birinchi non-linear rezistor material bo'ldi.

Texnologiya doimiy ravishda rivojlanmoqda. Keyinroq, zaryad qilish qorovchilari uchun ikkinchi non-linear rezistor material topildi: sink oksid (ZnO). U silitsium karbidga o'xshash vazifani bajaradi, lekin "valv" xususiyatlari jihatdan yaxshiroq - profesionallar tarzida aytganda, non-linearligi yaxshiroq.

Non-linearity nima? Figural holda, bu teskarisini bajarish demakdir: kichik bo'lishi kerak bo'lganda katta, katta bo'lishi kerak bo'lganda kichik - linear komponentlardan farqli ravishda, ular proporsional ravishda o'sadi.

Zaryad qilish qorovchilarda non-linearity quyidagicha ifodalanadi: tok katta bo'lganda (masalan, molniya zaryadida), qarshilik juda past bo'ladi, va qarshilik past bo'lganda, non-linearity yaxshiroq. Tok kichik bo'lganda (molniya zaryadi o'tib ketgandan keyin va tizim normall ishlash voltajiga qaytganida), qarshilik juda yuqori bo'ladi, va qarshilik yuqori bo'lganda, non-linearity yaxshiroq.

Silitsium karbid non-linearity ni ifodalaydi, lekin bu ideal emas. Normall ishlash voltajida, uning qarshiliqi juda yuqori emas, bu esa kichik yuzish tokini qorovchiga o'tkazishga imkon beradi - ya'ni, toki juda yaxshi yopilmagan valv, bu esa davra-davra tokni o'tkazadi.

Bu xususiyat materialning tabiiy xususiyati, va bu yuzishni material yaxshilash orqali bartaraf etishga harakat qilinadi, lekin bu muvaffaqiyatsizliklar bilan tugadi. Natijada, silitsium karbidni qorovchilarda foydalanishda konstruktiv yechimlar qo'llaniladi: qorovchi birinchi navbatda liniyadan ajratiladi va faqat zaryad paydo bo'lganda ulanadi. Bu vazifa seriyaviy havoni orqali amalga oshiriladi. Demak, valv tipidagi qorovchilarning ko'pincha seriyaviy gap talab qilinadi. Aksincha, sink oksid valvlari normall ishlash voltajida "yuqori darajada yopiladi", shuning uchun ular seriyaviy gap talab qilmaydi.

Sink oksid ishlab chiqarish texnologiyasi rivojlanganidan so'ng, "yopish" imkoniyatidagi erkin cheklar bartaraf etildi. Ammonaq, gapped dizaynlarning tarixiy rasmiylashtirilishi tufayli, ba'zi sink oksid qorovchilari hali ham gapni o'z ichiga oladi. Boshqacha qilib aytganda, gapli sink oksid qorovchilari katta qismi tashkil etadi.

Sink oksid metall oksid bo'lgani uchun, bu qorovchilarga Metal Oksid Zaryad Qilish Qorovchilari (MOSA) deyiladi.

Elektr tizimlaridagi molniya himoyasi

Molniya himoya qurilmalarini nihoyatdan uch asosiy tur mavjud: molniya jarohati (havo terminali), yo'qilish qutb kablari (parazit kabli) va zaryad qilish qorovchilari. Birinchi ikki turi konstruktiv jihatdan oddiy - essentiyalsiz palochka va kablilar - ammo oxirgi turi non-linear rezistorlar orqali "intellektualy klyuch" sifatida ishlaydiganligi sababli kompleksroq.

Himoya qilinayotgan ob'ektlar nihoyatdan uch asosiy turga bo'linadi: yo'qilish chiziqlari himoyasi, substantsiya himoyasi va motorlarni himoyasi.

Yo'qilish chiziqlari katta maydonni o'z ichiga oladi, ochiq maydonda joylashtiriladi. Yerli hayvonlar va ekosistemaga ta'sirni minimallashtirish uchun ular o'sha balandlikda quriladi. Keling aytaylik, "eng baland daraxt eng ko'p shamoldan zarar oladi," shuning uchun ular molniya uchun eng yaxshi maqsaddir. Statistik ma'lumotlar bo'yicha, elektr tarmogidagi ko'plab xatoliklar chiziqlar ustida paydo bo'lgan molniya urishlariga sabab bo'ladi. Shuning uchun, yo'qilish chiziqlarini himoya qilish zarur. Ammonaq, ularning uzunligi sababli, mutlaq himoya praktik jihatdan imkonsiz va juda qimmat. Shuning uchun, liniya himoyasi nisbiy: ba'zi molniya urishlar chiziqlar ustiga urishga ruxsat beriladi va flashover paydo bo'ladi. Bu himoya asosan yo'qilish qutb kablilari orqali amalga oshiriladi.

Aksincha, substantsiyalar juda muhim. Ular elektr tizimining markazi bo'lib, tashkilot va xodimlar to'plamini o'z ichiga oladi. Shuning uchun, ularning molniya himoyasi talablari juda yuqori.

Molniya substantsiyaga ikkita asosiy yo'nalishda yetib olishi mumkin: toxtalish urushi, molniya jarohati (yoki parazit kabli) orqali rad etiladi; va chiziqlar ustida paydo bo'lgan molniya urushidan kelib chiqqan zaryad, bu asosan zaryad qilish qorovchilari tomonidan boshqariladi.

Motorlarni (-generatorlar, sinxron kondensatorlar, chastota o'zgartiruvchilar va elektr motorlari) himoyasi substantsiya himoyasi kabi muhim. Generatorlar elektr tizimining "yurga'i" bo'lib, katta motorlar muhim sanoat iqtidorlarini ta'minlaydi. Molniya urushi tashkilot elementlariga zarar yetkazadi, bu esa katta zararlarga olib keliadi. Ammonaq, motorlarni himoya qilish substantsiya himoyasidan qiyinroq. Motorlar aylanuvchi mashinalar, shuning uchun ularning izolyatsiyasi juda qalin bo'lishi mumkin emas va qattiq bo'lishi kerak (transformatorlarda foydalaniladigan suv izolyatsiyasi kabi). Qattiq izolyatsiya eshilishga omil bo'lib, shuning uchun zaryad qilish qorovchilari orqali asosiy himoya bilan birga qo'shimcha qo'shimcha himoya choralariga e'tiyoj bor.

Kompozit korpusli sink oksid zaryad qilish qorovchilari

Zaryad qilish qorovchi - bu ikkita elektrod (biri adashik, ikkinchisi yuqori voltajga ulangan) orasidagi izolyatsiya materiali (professionally izolyator deb ataladi) bilan ajratilgan elektr qurilma.

Ko'pincha elektr tizimi tashkilotlari atmosferaga ochiq, shuning uchun izolyatsiya sirtlari mohiyat bilan doimiy bog'liq. Bu qism izolyatsiyasi tashqi izolyatsiya yoki tashqi izolyatsiya deb ataladi.

Tashqi izolyatsiya doimiy ravishda quyosh, yomg'ir, shamol, qor, tuman va tuzaqka bog'liq. Shuning uchun, moslashgan tashqi izolyatsiya materiallari faqat yaxshi elektr va mexanik xususiyatlarga ega bo'lishi kerak, balki yaxshi havo sharoiti qarorxonligiga va 40-50 yillik ish muddatiga ega bo'lishi kerak. Hozirgi paytda, feyans inshootda eng ko'p foydalaniladigan tashqi izolyatsiya materiali, temirlangan steklo esa liniyada foydalaniladi.

Feyans va steklo organik materiallar. Ularning yaxshi elektr va mexanik xususiyatlari, ularning asosiy afzalligi - havo sharoiti qarorxonligi, bu esa ularning elektr tizimida tashqi izolyatsiya bo'lgan joyda bir necha yuz yillardan beri egemoniyani saqlashiga imkon berdi.

Ammonaq, ularning umumiy kamchiliklari mavjud: ularning sirtlari suvga yaxshilik qaratadi. Bu izolyator sirtidagi nogon to'qoralarni suvni o'z ichiga olishga imkon beradi. Nogon to'qoralarni suv bilan birlashtirganda, bu toki o'tishga imkon beradi, shunda normal ishlash voltajida izolyator sirtidagi flashover paydo bo'lishi mumkin. Bu umuman olganda nogon va namlangan izolyator boyicha sirt toki deb ataladi.

Oxirgi yillarda, silikon gummi dunyo miqyosida traditsion materialni almashtirish uchun keng qo'llanilmoqda. Silikon gummi organik material bo'lib, juda yaxshi suvga notegishlikka ega, bu esa tashqi izolyatsiyada nogon flashover voltajini juda yuqoriga olib chiqadi.

Organik materiallardan tayyorlangan izolyatorlar ko'pincha polimer izolyatorlar (organik materiallar polimer bo'lgani uchun), non-fayans izolyatorlar, kompozit izolyatorlar (chunki tashqi izolyatsiya sintetik) yoki plastik izolyatorlar deb ataladi.

Xitoyda, ular avval kompozit izolyatorlar yoki silikon gummi izolyatorlar deb atalardi. Hozir ular barcha organik kompozit izolyatorlar deb birlashtirilgan (organik materiallar kompozit bo'lgani uchun, va bu izolyatorlar adashik silikon gummi va epoksid resina-steklo fibra palochkasidan tayyorlangan), qisqartma kompozit izolyatorlar deb ataladi.

Shuning uchun, kompozit korpusli sink oksid zaryad qilish qorovchi sink oksid zaryad qilish qorovchisi uchun tashqi izolyatsiya sifatida organik material - silikon gummi - ishlatiladi.