Đèn chống sét kiểu van là gì?

Valve - Type Lightning Arrester là gì?

Định nghĩa

Một bộ chống sét gồm một hoặc nhiều khe hở nối tiếp với phần tử điều khiển dòng điện được gọi là bộ chống sét. Khoảng cách giữa các điện cực chặn dòng điện đi qua bộ chống sét, ngoại trừ khi điện áp qua khoảng cách vượt quá điện áp phóng điện quan trọng của khoảng cách. Bộ chống sét kiểu van cũng được gọi là bộ chuyển hướng xung với khe hở hoặc bộ chuyển hướng xung silic cacbua có khe hở nối tiếp.

Cấu tạo của Bộ Chống Sét Kiểu Van

Bộ chống sét kiểu van được cấu tạo với bộ lắp ráp nhiều khe hở tia lửa nối tiếp với một điện trở làm từ phần tử phi tuyến. Mỗi khe hở tia lửa bao gồm hai phần tử. Để giải quyết sự phân phối không đồng đều của điện áp giữa các khe hở, các điện trở phi tuyến được kết nối song song qua mỗi khe hở riêng lẻ. Cấu tạo này giúp đảm bảo hoạt động đúng đắn của bộ chống sét trong các điều kiện điện khác nhau, cho phép nó bảo vệ hiệu quả thiết bị điện khỏi điện áp quá mức do sét gây ra.

Các phần tử điện trở được chế tạo từ silic cacbua kết hợp với chất kết dính vô cơ. Toàn bộ lắp ráp được bọc trong vỏ sứ kín chứa khí nitơ hoặc khí SF6. Môi trường đầy khí này giúp tăng cường khả năng cách điện và hiệu suất của bộ chống sét.

Cách hoạt động của Bộ Chống Sét Kiểu Van

Trong điều kiện điện áp thấp bình thường, các điện trở song song ngăn chặn sự phóng điện qua các khe hở. Do đó, những thay đổi chậm về điện áp áp dụng không gây nguy hiểm cho hệ thống điện. Tuy nhiên, khi có sự thay đổi nhanh về điện áp qua các đầu cuối của bộ chống sét, như do sét đánh hoặc xung điện, các khe hở không khí trong bộ chống sét trải qua hiện tượng phóng điện. Dòng điện kết quả sau đó được xả xuống đất thông qua điện trở phi tuyến. Đặc biệt, điện trở phi tuyến thể hiện độ kháng cực kỳ thấp trong các điều kiện điện áp cao, dòng điện lớn, hiệu quả chia dòng điện dư thừa khỏi thiết bị điện được bảo vệ và bảo vệ nó khỏi hư hỏng tiềm ẩn.

Sau khi xung qua, điện áp áp dụng lên bộ chống sét giảm. Đồng thời, độ kháng của bộ chống sét tăng dần cho đến khi điện áp vận hành bình thường được khôi phục. Một khi xung đã tiêu tan, một dòng điện nhỏ ở tần số công suất thấp bắt đầu chảy qua đường dẫn được tạo bởi sự phóng điện trước đó. Dòng điện cụ thể này được gọi là dòng điện theo sau công suất.

Độ lớn của dòng điện theo sau công suất giảm dần đến giá trị có thể bị gián đoạn bởi khe hở tia lửa khi khe hở hồi phục sức mạnh điện môi của nó. Dòng điện theo sau công suất tắt tại điểm giao zero đầu tiên của dạng sóng dòng điện. Kết quả là, nguồn điện vẫn không bị gián đoạn, và bộ chống sét lại sẵn sàng cho việc vận hành bình thường. Quá trình này được gọi là tái niêm phong bộ chống sét.

Các giai đoạn hoạt động của Bộ Chống Sét Kiểu Van

Khi xung đạt đến biến áp, nó gặp phải bộ chống sét, như được mô tả trong hình dưới đây. Trong khoảng 0,25 μs, điện áp đạt đến giá trị phá vỡ của khe hở nối tiếp, kích hoạt bộ chống sét để xả. Hành động xả này chuyển hướng dòng điện dư thừa liên quan đến xung, bảo vệ biến áp và các thiết bị điện được kết nối khác khỏi hư hỏng tiềm ẩn do xung điện áp cao.

Khi điện áp xung tăng, độ kháng của phần tử phi tuyến giảm. Sự giảm này cho phép tiếp tục xả năng lượng xung thêm. Do đó, điện áp truyền đến thiết bị cuối cùng bị hạn chế, như được thể hiện rõ ràng trong hình dưới đây. Cơ chế này đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ thiết bị cuối cùng khỏi tác động có hại của xung điện áp cao bằng cách kiểm soát hiệu quả lượng điện áp đến nó.

Khi điện áp giảm, dòng điện chảy xuống đất cũng giảm đồng thời, trong khi độ kháng của bộ chống sét tăng. Cuối cùng, bộ chống sét đạt đến giai đoạn mà khe hở tia lửa ngắt dòng điện, và bộ chống sét tái niêm phong hiệu quả. Quá trình này đảm bảo rằng sau khi sự kiện xung kết thúc, bộ chống sét trở lại trạng thái không dẫn điện bình thường, sẵn sàng bảo vệ hệ thống điện khỏi các xung tương lai.

Điện áp tối đa phát triển trên đầu cuối bộ chống sét và được truyền đến thiết bị cuối cùng được gọi là giá trị xả của bộ chống sét. Giá trị này rất quan trọng vì nó xác định mức độ mà bộ chống sét có thể bảo vệ thiết bị được kết nối khỏi xung điện áp quá mức.

Các loại Bộ Chống Sét Kiểu Van

Bộ chống sét kiểu van có thể được phân loại thành nhiều loại, bao gồm loại trạm, loại đường dây, bộ chống sét bảo vệ máy quay (loại phân phối hoặc loại thứ cấp).

• Bộ Chống Sét Kiểu Van Loại Trạm

• Loại bộ chống sét này chủ yếu được sử dụng để bảo vệ thiết bị điện quan trọng trong mạch từ 2,2 kV đến 400 kV và thậm chí các mức điện áp cao hơn. Nó được đặc trưng bởi khả năng tiêu tán năng lượng cao. Điều này cho phép nó xử lý lượng lớn năng lượng xung, đảm bảo an toàn cho các thành phần điện quan trọng trong trạm.

• Bộ Chống Sét Kiểu Van Loại Đường Dây

• Bộ chống sét loại đường dây được sử dụng để bảo vệ thiết bị trạm phân phối. Chúng có diện tích mặt cắt ngang nhỏ hơn, nhẹ hơn và tiết kiệm chi phí hơn so với bộ chống sét loại trạm. Tuy nhiên, chúng cho phép điện áp xung cao hơn qua các đầu cuối của chúng so với bộ chống sét loại trạm và có khả năng chịu đựng xung thấp hơn. Mặc dù có những khác biệt này, chúng vẫn phù hợp để bảo vệ thiết bị trạm phân phối nhờ thiết kế cụ thể và hiệu quả về chi phí.

• Bộ Chống Sét Phân Phối

• Bộ chống sét phân phối thường được gắn trên cột và được sử dụng để bảo vệ máy phát điện và động cơ trong mạng phân phối. Việc đặt trên cột làm cho chúng dễ dàng tiếp cận để lắp đặt và bảo trì, đồng thời bảo vệ hiệu quả máy móc điện trong hệ thống phân phối.

• Bộ Chống Sét Thứ Cấp

• Bộ chống sét thứ cấp được thiết kế để bảo vệ thiết bị điện áp thấp. Tương tự, bộ chống sét bảo vệ máy quay được thiết kế cụ thể để bảo vệ máy phát điện và động cơ. Các bộ chống sét này đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo hoạt động đáng tin cậy của thiết bị điện áp thấp và máy quay bằng cách ngăn ngừa hư hỏng do xung điện áp.