Зошто да се користат превртници? Клучни функции и предности
Функција на заштитници од прекумурчина
Кога прекумурчината напонска висина индуцирана од молња се шири по надворешните електропреносни линии во подстанција или други згради, може да предизвика пробој или дури и пробие изолацијата на електричната опрема. Затоа, ако заштитен уред - познат како заштитник од прекумурчина - е поврзан паралелно со входот на напон за опремата (како што е прикажано на Слика 1), ќе се активира моментално кога прекумурчината напонска висина достигне претходно зададениот оперативен ниво.
Заштитникот од прекумурчина исцедува прекумерната енергија, ограничувајќи прекумурчината напонска висина и заштитувајќи изолацијата на опремата. Кога напонската висина се враќа на нормална, заштитникот од прекумурчина брзо се враќа во својата првобитна состојба, осигурувајќи дека системот може да продолжи со нормална достава на електричество.
Заштитната функција на заштитникот од прекумурчина е базирана на три претпоставки:
Правилна координација помеѓу волт-секундната карактеристика на заштитникот и таа на заштитената изолација.
Остаточниот напон на заштитникот мора да е помал од импулсната издржливост на заштитената изолација.
Заштитената изолација мора да е во заштитеното растојание на заштитникот.
Барања за заштитници од прекумурчина:
Не треба да исцедува под нормални услови на работа, но мора точно и надежно да исцедува по време на догаѓања на прекумурчина.
Мора да има капацитет за само-враќање после исцедување (т.е. да се врати во својата состојба на висок импеданс и да угаси следната струја).
Клучни параметри на заштитниците од прекумурчина:
Непрекинат оперативен напон: Дозволената долговремена оперативна напонска висина. Треба да е еднаква или поголема од максималната фазно-земјишна напонска висина на системот.
Номинален напон (кВ): Максималната дозволена кратковремена нафреквенска напонска висина (позната и како напон за угашување на дуга). Заштитникот може да работи и да угаси дугата под овој напон, но не може да работи долговремено на овој ниво. Тоа е основен параметар за дизајн, карактеристики и структура на заштитникот.
Издржливост на напонска висина-секунда на нафреквенца: Покажува способноста на метал-оксиден (напр. ZnO) заштитник да издржи прекумурчината напонска висина под одредени услови.
Номинална струја на исцедување (кА): Врвната вредност на струјата на исцедување користена за класификација на заштитници. За системи до 220 кВ, не треба да надмине 5 кА.
Остаточен напон: Напонот кој се појавува на краевите на заштитника кога е подложен на стресна струја. Може исто така да се разбере како максимален напон кој заштитникот може да издржи по време на догаѓање на исцедување.
Типови и структура на заштитници од прекумурчина
Чести типови на заштитници од прекумурчина вклучуваат вентилни, цевни, заштитни размакнувања и метал-оксидни заштитници.
(1) Вентилни заштитници од прекумурчина
Вентилните заштитници се главно поделени во две категории: стандардни вентилни и магнетски-прегонети вентилни. Стандардниот тип вклучува серии FS и FZ; магнетски-прегонетиот тип вклучува серии FCD и FCZ.
Симболите во обележувањето на моделот значат:
F – Вентилен заштитник;
S – За распределителни системи;
Z – За подстанции;
Y – За префрлачни линии;
D – За ротативни машини;
C – Со магнетско-прегонето размакнување.
Вентилният заштитник е составен од плоски искрови размакнувања во серија со дискови на силници од карборундум (SiC) (вентилни блокови), затворени внатре во порцелански корпус, со спољни терминални болтови за инсталирање. Силниците од SiC покажуваат нелинеарни карактеристики: имаат висок импеданс под нормална напонска висина, која се намалува резко под прекумурчина.
Под нормална нафреквенска напонска висина, искровите размакнувања остануваат неводливи. Кога се случи прекумурчина од молња, искровите размакнувања се колапсираат. Импедансот на SiC блоковите се намалува значително, дозволувајќи на високата стресна струја да текне безбедно до земјата. Последно, SiC блоковите презентираат висок импеданс на нафреквенската следна струја, додека искровите размакнувања прекинуваат оваа струја, враќајќи системот во нормална работа. Ова отворено-затворено однесување се прилично на „вентил“ - отворено за стресна струја и затворено за нафреквенска струја - затоа и името „вентилен“ заштитник.
(2) Заштитни размакнувања и цевни заштитници
Заштитните размакнувања се наједноставниот облик на заштита од молња. Обично направени од галванизирана кругла челик, се состојат од главно размакнување и помошно размакнување. Главното размакнување е формирано во аголна конфигурација и е монтирано хоризонтално за поттикнување на угашување на дуга. Помошното размакнување е поврзано во серија испод главното размакнување за да се спречи лажно активирање причинето од страна на чужди предмети што кратат размакнувањето. Збогу нивната слаба способност за угашување на дуга, заштитните размакнувања обично се користат заедно со автоматски повторници за подобрување на надежноста на достава на електричество.
Цевниот заштитник се состои од искрово размакнување сместено во цев со гас, формирана од трачна и прстенова електроди. Вклучува како внатрешни, така и спољни размакнувања. Цевта на заштитникот е направена од материјали како фиберно-подобрена фенолна смола, која произведува големи количини гас кога е загреана. Кога се случи прекумурчина од молња, и внатрешните и спољните размакнувања се колапсираат, преведувајќи стресната струја до земјата. Нафреквенската следна струја создава силна дуга, која гори стената на цевта и генерира високопресион гас исцедуван низ отвореното крајче, брзо угашувајќи дугата. Спољното размакнување потоа враќа својата изолација, изолирајќи заштитникот од системот и дозволувајќи на нормалната работа да се возобнови.
Бидејќи цевните заштитници се засноваат на нафреквенската струја за производство на гас за угашување на дуга, прекомерни краткосрочни струји можат да произведат прекомерни количини гас, што надминува механичката јачина на цевта и доведува до прскање или експлозија. Затоа, цевните заштитници обично се користат во надворешни инсталации.
(3) Безразмакнувањни метал-оксидни (цинк оксид) заштитници од прекумурчина
Познати и како варијаторски заштитници, овие се современ тип воведен во 1970-тите. Во споредба со традиционалните вентилни заштитници од силници од карборундум, безразмакнувањните метал-оксидни заштитници немаат искрови размакнувања и користат цинк оксид (ZnO) наместо силници од карборундум. Те се состојат од стекирани варијаторски дискови на ZnO со одлични нелинеарни карактеристики на напон-струја: под нормална нафреквенска напонска висина, покажуваат многу висок импеданс, ефективно супримирајќи изтечајната струја; под прекумурчина од молња, нивниот импеданс се намалува резко, дозволувајќи ефикасно исцедување на стресната струја.
Метал-оксидните заштитници понудуваат подобри заштитни карактеристики, висока капацитет за исцедување, ниска остаточна напонска висина, компактен размер и лесна инсталација. Таа се широко користат за заштита на и високо- и нисконапонска електрична опрема.
(4) Размакнувањни метал-оксидни (цинк оксид) заштитници од прекумурчина
Овие се состојат од дискови на ZnO резистори поврзани во серија со искрово размакнување внатре во композитен корпус. Единицата за размакнување обично содржи два диск-образни електроди заклучени во керамичен прстен. Таа е прифатлива за системи со неефективно земјишно заземање. По време на једнофазни земјишни повреди или аркусно заземање, може да се појават тешки транзиентни прекумурчини напони со долга траење, кои безразмакнувањните ZnO заштитници можеби не ќе издружат. Размакнувањните ZnO заштитници преодолеваат ова ограничување: под умерени прекумурчини напони како једнофазно земјишно заземање или ниско ниво на аркусно заземање, серијното размакнување останува неактивно, изолирајќи заштитникот од системот.
Кога прекумурчината напонска висина надмине некој prag, размакнувањето ќе се искри, а отличните нелинеарни карактеристики на блоковите на ZnO ќе ограничат остаточната напонска висина на заштитникот. Резултантната следна струја е многу мала и лесно прекината, давајќи надежна изолација на трансформаторите и друга опрема.
Тестирачки предмети и стандарди за заштитници од прекумурчина
(1) Мерење на изолационата резистивност
Користете мегометр од 2500 В или повисоко. За заштитници со напонска висина од 35 кВ и повисоко, изолационата резистивност не треба да биде помала од 2500 МΩ; за онаа под 35 кВ, не треба да биде помала од 1000 МΩ.
(2) Мерење на ДЦ напонот на 1 мА и изтечајната струја на 75% од овој напон
Применете ДЦ напон на заштитникот. Како напонот се зголемува, изтечајната струја постепено се зголемува. Запишете вредноста на напонот кога струјата достигне 1 мА. Потоа го намалете напонот до 75% од оваа вредност и запишете изтечајната струја, која не треба да надмине 50 μA.
(3) АЦ изтечајна струја под оперативен напон
Измерете го тоталниот ток, резистивниот ток, или губитокот на моќ под оперативен напон. Измерените вредности не треба да покажат значајни промени во однос на почетните вредности. Ако резистивниот ток се удвои, заштитникот мора да се деенергира за инспекција.
Ако резистивниот ток се зголеми до 150% од почетната вредност, периодот на мониторинг треба да се одговарајќи скрати.
Овие тестови можат да детектираат дефекти како што се улаз на влага или стареење на вентилните блокови на заштитникот, површински пукнатини и демонтирање на изолацијата.
