Что такое клапанный тип молниезащиты?

Что такое клапанного типа молниеотвод?

Определение

Молниеотвод, состоящий из одного или нескольких последовательно соединенных зазоров с элементом, контролирующим ток, называется молниеотводом. Пространство между электродами блокирует прохождение тока через молниеотвод, за исключением случаев, когда напряжение на зазоре превышает критическое напряжение пробоя. Молниеотвод клапанного типа также называют разрядником с зазором или разрядником на основе карбида кремния с последовательным зазором.

Конструкция молниеотвода клапанного типа

Молниеотвод клапанного типа состоит из сборки с несколькими искровыми зазорами, соединенными последовательно с резистором, изготовленным из нелинейного элемента. Каждый искровой зазор состоит из двух элементов. Для решения проблемы неравномерного распределения напряжения между зазорами, нелинейные резисторы подключаются параллельно к каждому индивидуальному зазору. Такая конструкция помогает обеспечить правильную работу молниеотвода в различных электрических условиях, позволяя ему эффективно защищать электрическое оборудование от перенапряжений, вызванных молнией.

Резисторные элементы изготавливаются из карбида кремния, смешанного с неорганическими связующими. Вся сборка заключена в герметичный фарфоровый корпус, заполненный азотом или газом SF6. Эта газовая среда помогает улучшить электрическую изоляцию и производительность молниеотвода.

Принцип работы молниеотвода клапанного типа

При нормальных условиях низкого напряжения, параллельные резисторы предотвращают пробой через зазоры. В результате медленные изменения приложенного напряжения не представляют угрозы для электрической системы. Однако, когда происходят быстрые изменения напряжения на выводах молниеотвода, такие как те, что вызваны ударом молнии или электрическими выбросами, воздух в зазорах молниеотвода испытывает пробой. Результатирующий ток затем разряжается на землю через нелинейный резистор. Значительно, нелинейный резистор демонстрирует крайне низкое сопротивление при этих условиях высокого напряжения и тока, эффективно шунтируя избыточный ток от защищаемого электрического оборудования, тем самым защищая его от возможного повреждения.

После прохождения выброса напряжение, приложенное к молниеотводу, снижается. Одновременно сопротивление молниеотвода постепенно увеличивается до тех пор, пока не восстановится нормальное рабочее напряжение. После того как выброс прекратился, малый ток низкой частоты начинает протекать по пути, созданному предыдущим пробоем. Этот конкретный ток называется следующим током мощности.

Амплитуда следующего тока мощности постепенно уменьшается до значения, которое может быть прервано искровым зазором, когда зазор восстанавливает свою диэлектрическую прочность. Следующий ток мощности гаснет на первом нулевом переходе формы тока. В результате, подача электроэнергии остается непрерывной, и молниеотвод снова готов к нормальной работе. Этот процесс называется повторным запечатыванием молниеотвода.

Этапы работы молниеотвода клапанного типа

Когда выброс достигает трансформатора, он встречает молниеотвод, как показано на рисунке ниже. Приблизительно через 0,25 мкс напряжение достигает значения пробоя последовательного зазора, вызывая разряд молниеотвода. Это действие разряда отклоняет избыточный ток, связанный с выбросом, защищая трансформатор и другое подключенное электрическое оборудование от потенциального повреждения, вызванного высоким напряжением.

По мере увеличения напряжения выброса, сопротивление нелинейного элемента уменьшается. Это падение сопротивления позволяет продолжать разряд дополнительной энергии выброса. В результате, напряжение, передаваемое на конечное оборудование, ограничивается, как явно показано на рисунке ниже. Этот механизм играет важную роль в защите конечного оборудования от вредных воздействий высоких напряжений, эффективно контролируя количество напряжения, достигающего его.

По мере уменьшения напряжения, ток, протекающий к земле, одновременно уменьшается, в то время как сопротивление молниеотвода увеличивается. В конце концов, молниеотвод достигает стадии, когда искровой зазор прерывает течение тока, и молниеотвод эффективно повторно запечатывается. Этот процесс обеспечивает, что после окончания события выброса, молниеотвод возвращается к своему нормальному, некондуктивному состоянию, готовому защищать электрическую систему от будущих выбросов.

Максимальное напряжение, возникающее на выводах молниеотвода и передаваемое на конечное оборудование, называется значением разряда молниеотвода. Это значение является критически важным, так как определяет степень, в которой молниеотвод может защитить подключенное оборудование от избыточных выбросов напряжения.

Типы молниеотводов клапанного типа

Молниеотводы клапанного типа можно классифицировать на несколько типов, а именно: станционные, линейные, молниеотводы для защиты вращающихся машин (распределительные или вторичные).

• Станционный молниеотвод клапанного типа

• Этот тип молниеотвода主要用于保护从2.2千伏到400千伏甚至更高电压等级电路中的关键电力设备。它具有高能量耗散能力，能够处理大量浪涌能量，确保站内重要电力组件的安全。

• Линейный молниеотвод

• Линейные молниеотводы используются для защиты оборудования подстанций. Они имеют меньшую площадь поперечного сечения, легче по весу и более экономичны по сравнению со станционными молниеотводами. Однако, они допускают более высокое напряжение выброса на своих выводах по сравнению со станционными молниеотводами и обладают меньшей способностью к переносу выбросов. Несмотря на эти различия, они хорошо подходят для защиты оборудования подстанций благодаря своей специфической конструкции и экономической эффективности.

• Распределительный молниеотвод

• Распределительные молниеотводы обычно устанавливаются на столбах и используются для защиты генераторов и двигателей в распределительной сети. Их установка на столбах делает их легко доступными для монтажа и обслуживания, эффективно защищая электрические машины в распределительной системе.

• Вторичный молниеотвод

• Вторичные молниеотводы предназначены для защиты низковольтного оборудования. Аналогично, молниеотводы для защиты вращающихся машин специально разработаны для защиты генераторов и двигателей. Эти молниеотводы играют важную роль в обеспечении надежной работы низковольтного и вращающегося оборудования, предотвращая повреждения, вызванные выбросами напряжения.