چه چیزی است سیاههگیر برق از نوع شیر؟
چه چیزی است که میگویند ایرهای با ولوله?
تعریف
ایرهای که شامل یک یا چند شکاف در سری با یک عنصر کنترلکننده جریان است، به عنوان ایره نامیده میشود. فاصله بین الکترودها جریان را از طریق ایره مسدود میکند، مگر آنکه ولتاژ روی شکاف بیش از ولتاژ پخشی بحرانی شکاف باشد. ایرهای با ولوله همچنین به عنوان واگردان دهنده شکاف یا واگردان دهنده سیلیسیم کاربید با شکاف سری شناخته میشود.
ساختار ایرهای با ولوله
ایرهای با ولوله با یک مجموعه چند شکاف ترکیب شده و در سری با مقاومتی ساخته شده از یک عنصر غیرخطی متصل شده است. هر شکاف از دو عنصر تشکیل شده است. برای حل مشکل توزیع نامتعادل ولتاژ بین شکافها، مقاومتهای غیرخطی به صورت موازی با هر شکاف منفرد متصل میشوند. این ساختار کمک میکند تا عملکرد صحیح ایره تحت شرایط مختلف الکتریکی تضمین شود و به طور موثری تجهیزات الکتریکی را از ولتاژهای بیش از حد ناشی از برق حفظ کند.
عناصر مقاومتی از کاربید سیلیسیم با لایههای بدون آلی متصل شده ساخته شدهاند. کل مجموعه در یک پوشش فارفورسی محکم قرار داده شده که با گاز نیتروژن یا SF6 پر شده است. این محیط پر از گاز کمک میکند تا عایقبندی الکتریکی و عملکرد ایره بهبود یابد.
عملکرد ایرهای با ولوله
در شرایط ولتاژ کم معمولی، مقاومتهای موازی جلوگیری از پخش شدن شعله در شکافها را میکنند. بنابراین، تغییرات آهسته ولتاژ اعمالی تهدیدی برای سیستم الکتریکی نخواهد بود. اما وقتی تغییرات سریع ولتاژ در اطراف ترمینالهای ایره مانند آنهایی که توسط ضربات برق یا افزایشهای الکتریکی القاء میشوند، شکافهای هوا در ایره تجربه پخش شدن شعله را خواهند داشت. جریان نتیجهیافته سپس از طریق مقاومت غیرخطی به زمین تخلیه میشود. به طور قابل توجه، مقاومت غیرخطی تحت این شرایط ولتاژ و جریان بالا مقاومت بسیار کمی را نشان میدهد که به طور موثر جریان بیش از حد را از تجهیزات الکتریکی محافظت شده دور میکند و آنها را از آسیب محتمل محافظت میکند.
بعد از عبور از افزایش، ولتاژ اعمال شده روی ایره کاهش مییابد. همزمان، مقاومت ایره به طور مداوم افزایش مییابد تا ولتاژ عادی عملیاتی بازگشت داده شود. بعد از اینکه افزایش به پایان رسید، یک جریان کوچک در فرکانس کم قدرت از طریق مسیر ایجاد شده توسط پخش شدن شعله قبلی شروع به جریان میکند. این جریان خاص به عنوان جریان پیروی قدرت شناخته میشود.
حجم جریان پیروی قدرت به تدریج به مقداری کاهش مییابد که میتواند توسط شکاف شعله قطع شود در حالی که شکاف قدرت عایقی خود را بازیابی میکند. جریان پیروی قدرت در اولین عبور صفر از موج جریان خاموش میشود. در نتیجه، تأمین قدرت بدون وقفه باقی میماند و ایره دوباره برای عملیات عادی آماده میشود. این فرآیند به عنوان دوباره بسته شدن ایره شناخته میشود.
مراحل عملکرد ایرهای با ولوله
وقتی افزایش به ترانسفورماتور میرسد، با ایره برخورد میکند، مانند آنچه در شکل زیر نشان داده شده است. در حدود 0.25 μs، ولتاژ به مقدار شکست شکاف سری میرسد و ایره را برای تخلیه فعال میکند. این عمل تخلیه جریان بیش از حد مرتبط با افزایش را میکند و ترانسفورماتور و سایر تجهیزات الکتریکی متصل شده را از آسیبهای بالقوه ناشی از ترانزیت ولتاژ بالا محافظت میکند.
با افزایش ولتاژ افزایش، مقاومت عنصر غیرخطی کاهش مییابد. این کاهش مقاومت ادامه تخلیه انرژی افزایش را ممکن میکند. در نتیجه، ولتاژ منتقل شده به تجهیزات ترمینالی محدود میشود، مانند آنچه به وضوح در شکل زیر نشان داده شده است. این مکانیزم نقش مهمی در محافظت از تجهیزات ترمینالی از تأثیرات آسیبرسان ولتاژهای بالا با کنترل موثر مقدار ولتاژ رسیده به آنها ایفا میکند.
با کاهش ولتاژ، جریان جاری به زمین به طور همزمان کاهش مییابد، در حالی که مقاومت ایره افزایش مییابد. در نهایت، ایره به مرحلهای میرسد که شکاف شعله جریان را قطع میکند و ایره به طور موثر دوباره بسته میشود. این فرآیند تضمین میکند که پس از پایان رویداد افزایش، ایره به وضعیت عادی و غیرهادی خود باز میگردد و آماده محافظت از سیستم الکتریکی از افزایشهای آینده میشود.
بالاترین ولتاژی که در ترمینال ایره توسعه یافته و به تجهیزات ترمینالی منتقل میشود به عنوان مقدار تخلیه ایره شناخته میشود. این مقدار بسیار مهم است زیرا تعیین میکند که ایره تا چه حد میتواند تجهیزات متصل شده را از افزایشهای ولتاژ بیش از حد محافظت کند.
نوعهای ایرهای با ولوله
ایرههای با ولوله میتوانند به چند نوع تقسیمبندی شوند، از جمله نوع ایستگاهی، نوع خطی، ایرههای محافظت از ماشینهای چرخان (نوع توزیع یا نوع ثانویه).
ایرهای با ولوله نوع ایستگاهی
این نوع ایره عموماً برای محافظت از تجهیزات قدرت حیاتی در مدارهایی از 2.2 kV تا 400 kV و حتی ولتاژهای بالاتر استفاده میشود. آن را با ظرفیت بالای تبدیل انرژی مشخص میکنند. این امکان میدهد تا مقدار زیادی از انرژی افزایش را مدیریت کند و امنیت مؤلفههای قدرت ضروری در ایستگاه را تضمین کند.
ایرهای با ولوله نوع خطی
ایرههای نوع خطی برای محافظت از تجهیزات ایستگاه استفاده میشوند. آنها مساحت مقطع کوچکتری دارند، سبکتر هستند و نسبت به ایرههای نوع ایستگاهی کمهزینهتر هستند. با این حال، آنها ولتاژ افزایش بیشتری را در ترمینالهای خود میپذیرند نسبت به ایرههای نوع ایستگاهی و ظرفیت کمتری برای تحمل افزایش دارند. با وجود این تفاوتها، آنها به دلیل طراحی خاص و کارایی هزینهای برای محافظت از تجهیزات ایستگاه مناسب هستند.
ایرهای توزیع
ایرههای توزیع معمولاً روی ستونها نصب میشوند و برای محافظت از ژنراتورها و موتورها در شبکه توزیع استفاده میشوند. موقعیت آنها روی ستونها آنها را برای نصب و نگهداری به راحتی در دسترس قرار میدهد و به طور موثر تجهیزات الکتریکی در سیستم توزیع را محافظت میکند.
ایرهای ثانویه
ایرههای ثانویه برای محافظت از تجهیزات ولتاژ کم طراحی شدهاند. به طور مشابه، ایرههای محافظت از ماشینهای چرخان به طور خاص برای محافظت از ژنراتورها و موتورها مهندسی شدهاند. این ایرهها نقش مهمی در تضمین عملکرد قابل اعتماد تجهیزات ولتاژ کم و چرخان با جلوگیری از آسیبهای ناشی از افزایشهای ولتاژ ایفا میکنند.
