バルブ型避雷器とは何か
バルブ型避雷器とは何ですか？
定義
バルブ型避雷器は、単一または複数のギャップが電流制御要素と直列に接続された避雷器を指します。ギャップ間の電極は、ギャップ間の電圧が臨界フラッシュオーバー電圧を超える場合を除いて、避雷器を通る電流の流れを遮断します。バルブ型避雷器はまた、ギャップ付浪湧転送装置またはシリコンカーバイド製浪湧転送装置とも呼ばれます。
バルブ型避雷器の構造
バルブ型避雷器は、非線形要素で作られた抵抗と直列に接続された複数のスパークギャップアセンブリで構成されています。各スパークギャップは2つの要素で構成されています。ギャップ間の非均一な電圧分布に対処するために、各個別のギャップには非線形抵抗が並列に接続されています。この構造により、さまざまな電気条件下での避雷器の適切な動作が確保され、雷による過電圧から電気機器を効果的に保護することができます。
抵抗要素は、無機バインダーと組み合わせたシリコンカーバイドで製造されています。全体のアセンブリは、窒素ガスまたはSF6ガスで満たされた密封されたポーセリンハウジング内に収容されています。このガス充填環境は、避雷器の電気絶縁性と性能を向上させます。
バルブ型避雷器の動作
通常の低電圧条件下では、並列抵抗がギャップ間のスパークオーバーを防ぎます。そのため、適用電圧の緩やかな変化は電気システムにとって脅威になりません。しかし、雷ストライクや電力サージによって引き起こされるような端子間に急速な電圧変動が発生した場合、避雷器内のエアギャップでスパークオーバーが発生します。その結果、発生した電流は非線形抵抗を通じて接地されます。特に、これらの高電圧・高電流条件下では非線形抵抗は非常に低い抵抗値を示し、過剰な電流を保護対象の電気機器から迂回させ、潜在的な損傷から守ります。
サージ通過後、避雷器にかかる電圧は低下します。同時に、避雷器の抵抗は徐々に増加し、正常な動作電圧が復元されるまで続きます。サージが消散すると、前のフラッシュオーバーによって作られた経路を通って低周波数の小さな電流が流れ始めます。この特定の電流はパワーフォローカレントと呼ばれます。
パワーフォローカレントの大きさは、ギャップが絶縁強度を回復するにつれて、ギャップによって遮断可能な値まで徐々に減少します。パワーフォローカレントは、電流波形の最初のゼロクロスで消滅します。その結果、電源は中断されず、避雷器は再び正常な動作状態になります。この過程は避雷器の再シールと呼ばれています。
バルブ型避雷器の動作段階
サージがトランスフォーマーに到達すると、以下の図に示すように避雷器に遭遇します。約0.25μsで、シリーズギャップの破壊電圧に達し、避雷器が放電を開始します。この放電作用により、サージに関連する過剰な電流が迂回され、トランスフォーマーおよび他の接続された電気機器が高電圧一時現象による潜在的な損傷から保護されます。
サージ電圧が上昇すると、非線形要素の抵抗が低下します。この抵抗の低下により、追加のサージエネルギーの放出が継続します。その結果、端末機器に伝送される電圧は制限され、以下に明確に示されています。このメカニズムは、高電圧サージの有害な影響から端末機器を保護するために重要な役割を果たします。
電圧が低下すると、接地に向かう電流も同時に減少し、避雷器の抵抗が増加します。最終的に、避雷器はスパークギャップが電流の流れを遮断し、避雷器が効果的に再シールされる段階に達します。この過程により、サージイベントが収束した後、避雷器は正常な非導通状態に戻り、将来のサージから電気システムを保護する準備が整います。
避雷器端子に発生し、端末機器に伝送される最大電圧は、避雷器の放電値と呼ばれます。この値は、避雷器が接続された機器を過電圧サージからどの程度保護できるかを決定するため、重要です。
バルブ型避雷器の種類
バルブ型避雷器は、主にステーションタイプ、ラインタイプ、回転機械の保護用（配電タイプまたは二次タイプ）に分類されます。
ステーション型バルブ避雷器
このタイプの避雷器は、主に2.2kVから400kV以上の電圧レベルの回路における重要な電力機器の保護に使用されます。大きなサージエネルギーを処理できる高いエネルギーディッパシオン容量が特徴です。これにより、ステーション内の主要な電力部品の安全が確保されます。
ライン型避雷器
ライン型避雷器は、変電所設備の保護に使用されます。断面積が小さく、重量が軽く、コスト効率が高いのが特徴です。ただし、ステーション型避雷器と比較して、端子間により高いサージ電圧を許容し、サージ耐量が低いです。これらの違いにもかかわらず、設計とコスト効率により、変電所設備の保護に適しています。
配電用避雷器
配電用避雷器は通常、ポールに取り付けられ、配電網内の発電機やモーターを保護するために使用されます。ポールへの設置により、インストールとメンテナンスが容易になりながら、配電システムの電気機器を効果的に保護します。
二次避雷器
二次避雷器は、低電圧装置の保護に設計されています。同様に、回転機械の保護用避雷器は、発電機やモーターの保護に特別に設計されています。これらの避雷器は、電圧サージによる損傷を防ぐことで、低電圧装置および回転機器の信頼性の高い動作を確保する重要な役割を果たします。
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