Vad är en ventiltypens blixtskyddare?

Vad är en ventilbaserad blixtningsavledare?

Definition

En blixtningsavledare som består av en eller flera seriekopplade spakar tillsammans med ett strömkontrollerande element kallas för en blixtningsavledare. Spakerna mellan elektroderna blockerar strömflödet genom avledaren, utom när spänningsnivån över spaken överskrider den kritiska spakbrytningsvoltage. Ventilbaserad blixtningsavledare kallas också för spakbaserad överslagsskyddare eller siliciumkarbidbaserad överslagsskyddare med seriekopplad spak.

Konstruktion av ventilbaserad blixtningsavledare

Ventilbaserad blixtningsavledare konstrueras med en multipel-sparkspakmontering seriekopplad med en resistor gjord av ett icke-linjärt element. Varje sparkspak består av två element. För att hantera den ojämna spänningsfördelningen mellan spakarna är icke-linjära resistorer parallellkopplade över varje enskild spak. Denna konstruktion hjälper till att säkerställa rätt fungerande av avledaren under olika elektriska förhållanden, vilket gör att den effektivt skyddar elektrisk utrustning från blixtningsinducerade överspänningar.

Resistorelementen tillverkas av siliciumkarbid kombinerat med organiska bindemedel. Hela monteringen är inhyst i en sigillad porcellshölja fylld med antingen kvävegas eller SF6-gas. Det gasfyllda miljön bidrar till att förbättra den elektriska isoleringen och prestandan hos avledaren.

Funktion av ventilbaserad blixtningsavledare

Under normala lågspänningsförhållanden förhindrar de parallellkopplade resistorn spakövergång. Resultatet blir att långsamma förändringar i tillämpade spänning inte utgör något hot mot det elektriska systemet. När dock snabba spänningsförändringar uppstår över avledarens terminaler, såsom de inducerade av blixtslag eller elektriska överslag, upplever luftspakarna i avledaren spakövergång. Den resulterande strömmen ledas sedan till marken genom det icke-linjära resistorn. Väsentligt är att det icke-linjära resistorn visar extremt låg resistans under dessa högspänning, högströmsförhållanden, vilket effektivt shuntar den excessiva strömmen bort från den skyddade elektriska utrustningen och skyddar den från potentiell skada.

Efter passage av överslaget sjunker spänningen över avledaren. Samtidigt stiger resistansen av avledaren stadigt tills den normala driftsspänningen återställs. När överslaget har tagit slut börjar en liten ström vid låg frekvens flyta genom banan skapad av den tidigare spakövergången. Denna specifika ström kallas för nätström.

Storleken på nätströmmen minskar gradvis till en värde som kan avbrytas av spaken när spakens dielektriska styrka återhämtas. Nätströmmen släcks vid det första nollgenomgåendet av strömförloppet. Som ett resultat fortsätter strömförsörjningen ostrukturerad, och avledaren är igen redo för normal drift. Denna process kallas för omseglingsprocessen av blixtningsavledaren.

Etapper i funktionen av ventilbaserad blixtningsavledare

När ett överslag når transformatorn möter det blixtningsavledaren, som visas i figuren nedan. Efter ungefär 0,25 μs når spänningen brytningsvärdet för serienspaken, vilket utlöser avledaren att ladda av. Denna laddningsaktion diverterar den exessiva strömmen associerad med överslaget, skyddande transformatorn och andra anslutna elektriska enheter från potentiell skada orsakad av högspänningsöverslag.

När överslagspänningen stiger sjunker resistansen av det icke-linjära elementet. Denna minskning i resistans möjliggör den fortsatta avledningen av ytterligare överslagsenergi. Konsekvent begränsas spänningen som överförs till terminalutrustningen, som tydligt visas i figuren nedan. Denna mekanism spelar en viktig roll för att skydda terminalutrustningen från skadliga effekter av högspänningsöverslag genom att effektivt kontrollera mängden spänning som når den.

När spänningen sjunker minskar strömmen som flyter till marken samtidigt, medan resistansen av blixtningsavledaren ökar. Till slut når blixtningsavledaren en etapp där spaken avbryter strömförsörjningen, och avledaren effektivt omseglar sig. Denna process säkerställer att när överslagshändelsen tar slut återgår avledaren till sitt normala, icke-ledande tillstånd, redo att skydda det elektriska systemet från framtida överslag.

Den maximala spänningen som utvecklas över avledarens terminal och överförs till terminalutrustningen kallas för avledarens avledningsvärde. Detta värde är avgörande eftersom det fastställer i vilken utsträckning avledaren kan skydda den anslutna utrustningen från excessiva spänningsöverslag.

Typer av ventilbaserade blixtningsavledare

Ventilbaserade blixtningsavledare kan indelas i flera typer, nämligen stationstyper, linjetyper, avledare för skydd av roterande maskiner (distributionstyper eller sekundärtyper).

• Stationstyp av ventilbaserad blixtningsavledare

• Denna typ av avledare används primärt för att skydda kritisk strömutrustning i kretsar från 2,2 kV till 400 kV och ännu högre spänningsnivåer. Den kännetecknas av sin höga energidissiperingskapacitet. Detta möjliggör att den hanterar stora mängder överslagsenergi, vilket garanterar säkerheten för de viktiga strömkompontenterna inom stationen.

• Linjetyp av blixtningsavledare

• Linjetyps avledare används för skydd av understationsutrustning. De har en mindre tvärsnittsarea, är lättare i vikt och mer kostnadseffektiva jämfört med stationstyp avledare. Dock tillåter de en högre överslagsspänning över sina terminaler jämfört med stationstyp avledare och har en lägre överslagshandling. Trots dessa skillnader är de väl lämpade för att skydda understationsutrustning tack vare deras specifika design och kostnadseffektivitet.

• Distributionsavledare

• Distributionsavledare monteras vanligtvis på stolpar och används för att skydda generatorer och motorer inom distributionsnätet. Deras placering på stolpar gör dem lättillgängliga för installation och underhåll samtidigt som de effektivt skyddar den elektriska maskinparken i distributionsystemet.

• Sekundär avledare

• Sekundära avledare är utformade för att skydda lågspänningsapparater. På liknande sätt är avledare för skydd av roterande maskiner speciellt konstruerade för att skydda generatorer och motorer. Dessa avledare spelar en viktig roll för att säkerställa tillförlitlig drift av lågspännings- och roterande utrustning genom att förhindra skador orsakade av spänningsöverslag.