밸브형 번개 방호기는 무엇인가요
밸브형 번개 방지기란?
정의
단일 또는 여러 개의 간격이 직렬로 연결되어 전류 제어 요소와 함께 구성된 번개 방지기는 벨브형 번개 방지기라고 합니다. 전극 사이의 간격은 간격을 가로질러 발생하는 전압이 임계 간격 플래시오버 전압을 초과할 때를 제외하고는 방지기를 통한 전류 흐름을 차단합니다. 벨브형 방지기는 또한 간격 서지 분산기 또는 직렬 간격이 있는 실리콘 카바이드 서지 분산기라고도 불립니다.
벨브형 번개 방지기의 구조
벨브형 번개 방지기는 비선형 요소로 만들어진 저항과 직렬로 연결된 다중 스파크 간격 조립체로 구성됩니다. 각 스파크 간격은 두 개의 요소로 구성됩니다. 간격 간의 비균일한 전압 분포를 해결하기 위해 각각의 개별 간격에 걸쳐 비선형 저항이 병렬로 연결됩니다. 이러한 구조는 다양한 전기 조건에서 방지기의 적절한 작동을 보장하여 번개로 인한 과전압으로부터 전기 장비를 효과적으로 보호합니다.
저항 요소는 실리콘 카바이드와 무기 결합제로 제작됩니다. 전체 조립체는 질소 가스 또는 SF6 가스로 충전된 밀봉된 도자기 하우징 내부에 담겨 있습니다. 이 가스 충전 환경은 방지기의 전기 절연 및 성능을 향상시키는 데 도움이 됩니다.
벨브형 번개 방지기의 작동 원리
정상적인 저전압 조건에서는 병렬 저항이 간격 간의 스파크 오버를 방지합니다. 따라서 적용 전압의 천천히 변화하는 경우 전기 시스템에 위협이 되지 않습니다. 그러나 번개 타격이나 전기 서지로 인해 방지기 단자 사이에 급격한 전압 변화가 발생하면 방지기의 공기 간격에서 스파크 오버가 발생합니다. 그 결과 발생하는 전류는 비선형 저항을 통해 지면으로 방전됩니다. 특히, 비선형 저항은 이러한 고전압, 고전류 조건에서 극도로 낮은 저항을 나타내어 과도한 전류를 보호 대상 전기 장비로부터 효과적으로 우회시키고 손상을 방지합니다.
서지가 지나간 후, 방지기에 가해진 전압이 감소합니다. 동시에 방지기의 저항은 정상 작동 전압이 회복될 때까지 안정적으로 증가합니다. 서지가 소멸한 후, 이전 플래시오버로 생성된 경로를 통해 저전력 주파수의 작은 전류가 흐르기 시작합니다. 이 특정 전류는 전력 후속 전류라고 합니다.
전력 후속 전류의 크기는 점점 감소하여 스파크 간격이 절연 강도를 회복함에 따라 스파크 간격에 의해 중단될 수 있는 값으로 감소합니다. 전력 후속 전류는 전류 파형의 첫 번째 영점 교차에서 소멸됩니다. 결과적으로 전력 공급은 중단되지 않고, 방지기는 다시 정상 작동 준비가 됩니다. 이 과정은 번개 방지기의 재밀봉이라고 합니다.
벨브형 번개 방지기의 작동 단계
서지가 변압기에 도달하면 아래 그림에 표시된 것처럼 번개 방지기를 만납니다. 약 0.25 μs 동안 전압은 직렬 간격의 붕괴 값에 도달하여 방지기를 방전하도록 트리거합니다. 이 방전 작용은 서지와 관련된 과도한 전류를 분산하여 변압기 및 기타 연결된 전기 장비를 고전압 일시적 상태로 인한 잠재적인 손상으로부터 보호합니다.
서지 전압이 상승함에 따라 비선형 요소의 저항이 감소합니다. 이 저항의 감소는 추가 서지 에너지의 계속된 방전을 가능하게 합니다. 결과적으로 종단 장비로 전송되는 전압은 제한되며, 아래 그림에서 명확히 보여집니다. 이 메커니즘은 고전압 서지로 인한 유해한 영향으로부터 종단 장비를 효과적으로 보호하기 위해 이를 도달하는 전압량을 효과적으로 제어하는 중요한 역할을 합니다.
전압이 감소함에 따라 지면으로 흐르는 전류는 동시에 감소하고, 번개 방지기의 저항은 증가합니다. 결국, 번개 방지기는 스파크 간격이 전류 흐름을 중단하고 방지기가 효과적으로 자신을 재밀봉하는 단계에 도달합니다. 이 과정은 서지 이벤트가 종료되면 방지기가 정상적인 비전도 상태로 돌아가 미래의 서지로부터 전기 시스템을 보호할 준비가 되게 합니다.
방지기 단자에 발생하고 종단 장비로 전송되는 최대 전압은 방지기의 방전 값이라고 합니다. 이 값은 방지기가 연결된 장비를 과도한 전압 서지로부터 보호할 수 있는 정도를 결정하는 데 중요합니다.
벨브형 번개 방지기의 종류
벨브형 번개 방지기는 주로 정류장형, 선로형, 회전 기계 보호용 (배전형 또는 2차형)으로 분류됩니다.
정류장형 벨브 번개 방지기
이 유형의 방지기는 주로 2.2 kV에서 400 kV 이상의 전압 수준의 회로에서 중요한 전력 장비를 보호하는 데 사용됩니다. 고에너지 소산 능력을 특징으로 하며, 이는 많은 양의 서지 에너지를 처리할 수 있어 정류장 내의 필수 전력 구성 요소의 안전을 보장합니다.
선로형 번개 방지기
선로형 방지기는 변전소 장비를 보호하는 데 사용됩니다. 이들은 정류장형 방지기보다 횡단면적이 작고, 무게가 가볍으며, 비용 효율성이 높습니다. 그러나 정류장형 방지기보다 단자 간의 서지 전압이 더 높고, 서지 용량이 낮습니다. 이러한 차이에도 불구하고, 설계와 비용 효율성 덕분에 변전소 장비 보호에 적합합니다.
배전 방지기
배전 방지기는 일반적으로 전주에 설치되어 배전망 내의 발전기 및 모터를 보호합니다. 전주에 설치됨으로써 설치 및 유지 관리가 용이하며, 배전 시스템의 전기 기계를 효과적으로 보호합니다.
2차 방지기
2차 방지기는 저전압 장치를 보호하도록 설계되었습니다. 마찬가지로, 회전 기계 보호용 방지기는 발전기 및 모터를 보호하도록 특별히 설계되었습니다. 이러한 방지기들은 전압 서지로 인한 손상을 방지하여 저전압 및 회전 장비의 신뢰성 있는 작동을 보장하는 데 중요한 역할을 합니다.
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