למה להשתמש במדבירי מתח? פונקציות עיקריות ויתרונות

תפקידם של מעצבי פלט

כאשר מתח עודף שנגרם על ידי ברק מתפשט לאורך קווי חשמל באוויר לתוך תחנת כוח או מבנים אחרים, הוא עשוי לגרום לתקלה או אפילו לחדור את ההידבקות של ציוד חשמלי. לכן, אם מכשיר הגנה - המכונה מעצב פלט - מחובר במקביל לפתח המתח של הציוד (כפי שמוצג בתמונה 1), הוא יופעל מיד כאשר המתח עודף מגיע לרמת פעולה מקובלת מראש.

המעצב פלט משחרר את האנרגיה העודפת, מגביל את עליית המתח ומגן על ההידבקות של הציוד. לאחר שהמתח חוזר לנורמלי, המעצב פלט מתחזק במהירות למצבו המקורי, ומאפשר למערכת להמשיך בהספקת חשמל נורמלית.

פונקציית ההגנה של מעצב פלט מבוססת על שלושה תנאים קדמונים:

• הסינכרון הנכון בין התכונה של מתח-שנייה של המעצב לבין זו של ההידבקות המוגנת.

• מתח השאריות של המעצב חייב להיות נמוך מהעמידות להתקפות של ההידבקות המוגנת.

• ההידבקות המוגנת חייבת להיות בתוך המרחק המוגן של המעצב.

• דרישות למעצבים פלט:

• לא צריך לשחרר במצב פעולה נורמלי, אך חייב לשחרר נכון ובאמינות במהלך אירועים של מתח עודף.

• חייב להיות יכולת שחזור עצמית לאחר שחרור (כלומר לחזור למצב 저-השראות ולהכבות את הזרם המלווה).

פרמטרים מרכזיים של מעצבי פלט:

• מתח פעולה רציף: המתח המותר לפעילות ארוכת טווח. הוא צריך להיות שווה או גדול מהמתח המקסימלי בין פאזה לקרקע של המערכת.

• מתח דירוג (kV): המתח המרבי המותר לזמן קצר של מתח חילוף (ידוע גם כמתח הכיבוי). המעצב יכול לפעול ולהכבות את הקשת תחת מתח זה, אך לא יכול לשמור על פעילות ארוכת טווח בו. זהו פרמטר בסיסי לעיצוב, תכונות ומבנה של מעצבים.

• תכונת סיום מתח-שנייה של מתח חילוף: מרמזת על יכולתם של מעצבים אוקסיד מתכת (למשל, ZnO) לסבול ממתח עודף בתנאים מוגדרים.

• זרם שחרור נומינלי (kA): ערך השיא של זרם שחרור המשמש לסיווג דרגות מעצבים. עבור מערכות 220 kV ומטה, הוא אינו צריך לעבור 5 kA.

• מתח השאריות: המתח המופיע בין קצות המעצב כאשר הוא מושפע מזרם פלט. ניתן להבין זאת גם כמתח המרבי שהמעצב יכול לסבול במהלך אירוע שחרור.

etypes ומבנה של מעצבי פלט

etypes נפוצים של מעצבי פלט כוללים מעצבים מסוג שסתום, מעצבים מסוג צינור, פערים מגינים ומעצבי פלט אוקסיד מתכת.

(1) מעצבי פלט מסוג שסתום

מעצבי פלט מסוג שסתום מחולקים בעיקר לשני סוגים: שסתום טיפוסי ושסתום עם נפץ מגנטי. הטיפוסי כולל את הסדרות FS ו-FZ; עם הנפץ המגנטי כולל את הסדרות FCD ו-FCZ.

הסמלים בציון המודל מייצגים:

• F – מעצב פלט מסוג שסתום;

• S – עבור מערכות הפצה;

• Z – עבור תחנות כוח;

• Y – עבור קווי העברה;

• D – עבור מכונות מסתובבות;

• C – עם פער נפץ מגנטי.

מעצב פלט מסוג שסתום מורכב מפערים שטוחים המחוברים בטור עם דיסקים של קריסטל סיליקון (SiC) (בלוקי שסתומים), הכל סגור בתוך מיכל פורצלן, עם בולטים חיצוניים להתקנה. הדיסקים של קריסטל הסיליקון מפגינים תכונות לא ליניאריות: יש להםנגדות גבוהה במתח נורמלי, שמתכווצת באופן דרסטי במהלך מתח עודף.

במתח חילוף נורמלי, הפערים נשארים לא מוליכים. כאשר מתח עודף של ברק מתרחש, הפערים מתפרקים. ההתנגדות של בלוקי SiC יורדת באופן משמעותי, מאפשרת לזרם הברק הגבוה לזרום בטיחותית לקרקע. לאחר הפלט, בלוקי SiC מציגים נגדות גבוהה לזרם המלווה של מתח חילוף, בעוד הפערים מכבים את הזרם הזה, ומחזירים את פעולת המערכת לנורמלי. התנהגות זו של פתיחה-סגירה דומה לשסתום - פתוח לזרם ברק וסגור לזרם חילוף - ולכן קוראים לזה "מעצב פלט מסוג שסתום".

(2) פערים מגינים ומעצבי פלט מסוג צינור

פערים מגינים הם הצורה הפשוטה ביותר להגנה מפני ברק. בדרך כלל הם עשויים מאלומיניום גלובתי, והם מורכבים מפער ראשי ומפער עזר. הפער הראשי הוא בצורת זווית ומורכב אופקית כדי לקדם כיבוי קשת. מפער עזר מחובר בטור מתחת לפער הראשי כדי למנוע הפעלה מוטעית שנגרמת על ידי חפצים זרים שמקצרים את הפער. בשל יכולת כיבוי הקשת החלשה שלהם, פערים מגינים בדרך כלל משתמשים בהם בשילוב עם מכשירי חיבור אוטומטיים כדי לשפר את אמינות ההספקת חשמל.

מעצב פלט מסוג צינור מורכב מפער שטוח הנמצא בתוך צינור יוצר גז, המורכב מאלקטרודות מוט וטבעת. הוא כולל פערים פנימיים וחיצוניים. צינור המעצבbuat מחומרים כמו פנולית מחוזקת סיבים שמייצרים כמויות גדולות של גז כשהם חמים. כאשר מתח עודף של ברק מתרחש, שני הפערים הפנימיים והחיצוניים מתפרקים, מפנות את זרם הברק לקרקע. הזרם המלווה של מתח החילוף יוצר קשת חזקה, ששורפת את קיר הצינור ויוצרת גז בלחץ גבוה שמתפזר דרך הקצה הפתוח, מכבה במהירות את הקשת. הפער החיצוני מחזיר את ההידבקות שלו, מבודד את המעצב מהמערכת ומאפשר את המשך הפעילות הנורמלית.

מאחר ומעצבי פלט מסוג צינור מתבססים על זרם חילוף לייצור גז לכיבוי קשת, זרמים קצרים מידיים מיותרים יכולים לייצר כמות גדולה מדי של גז, שתעבור את חוזק הצינור המכני ותגרום לקריעת או פיצוץ. לכן, מעצבי פלט מסוג צינור בדרך כלל משמשים בהתקנות חיצוניות.

(3) מעצבי פלט ללא פער אוקסיד מתכת (אוקסיד צינק)

ידועים גם כמעצבי Varistor, אלה הם סוג מודרני שהוצג בשנות ה-70. בהשוואה למעצבי פלט טיפוסיים של קריסטל סיליקון, מעצבי פלט ללא פער אוקסיד מתכת אין להם פערים שטוחים ומשתמשים באוקסיד צינק במקום קריסטל סיליקון. הם בנויים מדיסקים של Varistor אוקסיד צינק מרובים עם תכונות מתח-זרם לא ליניאריות מצוינות: במתח חילוף נורמלי הם מציגיםנגדות גבוהה מאוד, מפחיתים בצורה יעילה זרם נגיעה; במתח עודף של ברק, ההתנגדות שלהם יורדת באופן דרסטי, מאפשרת שחרור יעיל של זרם פלט.

מעצבי פלט אוקסיד מתכת מציעים תכונות הגנה מתקדמות, קיבולת שחרור גבוהה, מתח שאריות נמוך, גודל קטן וקל להתקנה. הם בשימוש נרחב להגנה על ציוד חשמלי גבוה ונמוך מתח.

(4) מעצבי פלט עם פער אוקסיד מתכת (אוקסיד צינק)

הם מורכבים מדיסקים של נגד אוקסיד צינק מחוברים בטור עם פער שטוח בתוך מיכל מורכב. יחידת הפער בדרך כלל מכילה שתי אלקטרודות בצורת דיסק מוקפות בחוג קרמי. הם מתאימים למערכות נייטרליות לא מוגנות בצורה יעילת. במהלך תקלות חד-פאתיות לקרקע או התקלות קשת, עשויים להתרחש מתחים זמניים קיצוניים באורך זמן, שמעצבי פלט ללא פער אוקסיד צינק עשויים לא לסבול. מעצבי פלט עם פער אוקסיד צינק客服似乎在回复中被截断了。根据您的要求，我将继续翻译剩下的部分：

עם פער אוקסיד צינק פועלים על מנת להתגבר על מגבלה זו: במתח עודף בינוני כגון תקלה חד-פאתיות לקרקע או תקלה קשת בעוצמה נמוכה, הפער הסידורי נשאר בלתי פעיל, מבודד את המעצב מהמערכת.

כאשר המתח עודף עולה מעל הרמה המוגדרת, הפער מתפרץ, והתכונות הלא ליניאריות המצוינות של בלוקי ZnO מגבילות את מתח השאריות על פני המעצב. הזרם המלווה שנוצר הוא מאוד קטן וניתן להכבות אותו בקלות, ומספק הגנה מבודדת ומגינה על מנועים ומתקנים אחרים.

בדיקות וסטנדרטים עבור מעצבי פלט

(1) מדידתومة החשמלית

שימוש במד-омметр 2500 וולט ומעלה. עבור מעצבי פלט בדרגה 35 kV ומעלה,ومة החשמלית צריכה להיות לפחות 2500 MΩ; עבור אלה מתחת ל-35 kV, לפחות 1000 MΩ.

(2) מדידת מתח DC ב-1 mA וזרם נגיעה ב-75% מהמתח הזה

החלפת מתח DC על פני המעצב. ככל שהמתח עולה, זרם הנגיעה עולה בהדרגה. תעד את ערך המתח כאשר הזרם מגיע ל-1 mA. אז הוריד את המתח ל-75% מהערך הזה ותעד את זרם הנגיעה, שהוא לא צריך לעבור 50 μA.

(3) זרם נגיעה חילופין תחת מתח פעולה

מדידת הזרם הכולל, הזרם המתנגד או אבדן כוח תחת מתח פעולה. הערכים המדודים צריכים להראות שינוי לא משמעותי לעומת הערכים הראשוניים. אם הזרם המתנגד מתכפל, המעצב חייב להפסיק את פעולתו לבדיקה.
אם הזרם המתנגד עולה ל-150% מהערך הראשוני, מחזור הבקרה צריך להיות מקוצר בהתאם.

בדיקות אלו יכולות לזהות תקלות כגון חדירת לחות, הזדקנות של בלוקי שסתום, פיצולים לפני השטח והידבקות ירודה.