安全弁の動作原理と特徴
バルブの装置と動作原理
バルブリミッターの主な要素は、スパークギャップと非線形抵抗器であり、これらは活線とアースの間に保護された絶縁体と並列に直列に接続されています。
避雷器に雷サージのインパルスが加わると、スパークギャップが破壊され、避雷器に電流が流れます。これにより、リテーナが作動する。スパークギャップが破壊される電圧は避雷器の破壊電圧と呼ばれます。
スパーク ギャップの破壊後、スパーク ギャップ内の電圧、したがって保護されている絶縁体の電圧は、インパルス電流 Azi on の積に等しい値まで減少します。 直列抵抗 この電圧を残留電圧 Ubasn と呼びます。その値は一定ではなく、火花ギャップを通過するインパルス電流の大きさの変化に応じて変化します。ただし、避雷器の動作時間全体を通じて、残留電圧が保護された絶縁体にとって危険な値まで上昇してはなりません。
米。 1. 電気回路図 バルブをオンにします。 IP — スパーク、Rn — 非線形抵抗器の抵抗、U — 雷の過電圧インパルス、And — 保護対象の絶縁。
避雷器にインパルス電流が流れなくなった後も、周波数電圧による電流が流れ続けます。この電流を随伴電流といいます。アレスタのスパーク ギャップは、次のアークが最初にゼロを超えたときに確実に消弧できるようにする必要があります。
米。 2. バルブの作動前後の電圧パルスの形状。 Tp は火花ギャップの反応時間 (放電時間)、Azi は放電器のインパルス電流です。
バルブ供給電圧
スパークギャップからのアークの消滅の信頼性は、後続の電流が消滅する瞬間の避雷器の電源の周波数の電圧の値に依存します。リミッターのスパークギャップが随伴電流を確実に遮断する電圧の最大値は、最大許容電圧またはダンピング電圧 Ugash と呼ばれます。
バルブ リミッターの冷却電圧の大きさは、バルブ リミッターが動作する電気設備の動作モードによって決まります。雷雨時には、1 つの相のアースへの短絡と、損傷していない他の相のバルブ リミッターの動作が同時に発生する可能性があるため、この場合、これらの相の電圧が上昇します。バルブのクエンチング電圧は、このような電圧の増加を考慮して選択されます。
絶縁された中性点を備えたネットワークで動作するリミッターの場合、消滅電圧は Uburning = 1.1 x 1.73 x Uf = 1.1 Un であると想定されます。ここで、Uf — 動作相の電圧です。
これは、1 つの相がグランドに短絡したときに、損傷していない相の電圧が線形に増加する可能性と、ユーザーの電圧調整によりさらに 10% 増加する可能性を考慮しています。したがって、避雷器の最高動作電圧は、Unom ネットワークの定格電圧の 110% です。
固体接地中性点を備えたネットワークで動作する避雷器の場合、クエンチ電圧は 1.4 Uf、t.d. です。公称ネットワーク電圧の 0.8: Ubreakdown = 1.4 Uf = 0.8 UNo。したがって、そのような避雷器は80％と呼ばれることもあります。
バルブ内のスパークギャップ
バルブのスパークギャップは、次の要件を満たしている必要があります。拡散が最小限で安定した降伏電圧を備えていること、平坦なボルト秒特性を備えていること、繰り返し動作しても降伏電圧が変化しないこと、アフター電流が最初にゼロを通過するときにアークを消滅させることです。これらの要件は、小さなエア ギャップを持つ単一のスパーク ギャップから組み立てられる複数のスパーク ギャップによって満たされます。単一のキャンドルは直列に接続されており、それぞれの最大許容電圧は約 2 kV です。
アークを単一のスパーク ギャップに短いアークに分割すると、バルブ アレスタのアーク抑制特性が向上します。これは、アークの強力な冷却と各電極での大きな電圧降下 (カソード電圧降下効果) によって説明されます。
大気過電圧にさらされたときのバルブ放電器のスパークギャップの破壊電圧は、そのボルト秒特性、つまり過電圧パルスの振幅に対する放電時間の依存性によって決まります。放電時間は、サージパルスの開始から避雷器のスパークギャップが破壊されるまでの時間です。
効果的な絶縁保護のためには、そのボルト秒特性が避雷器のボルト秒特性よりも高くなければなりません。動作中に偶発的に絶縁が弱まった場合や、避雷器自体と避雷器の両方に放電電圧が伝播する領域が存在するため、保護の信頼性を維持するには、ボルト秒特性の変更が必要です。保護された絶縁体。
プロテクタの電圧秒特性はフラットな形状である必要があります。急な場合は図のようになります。これは、個別のボルト秒特性を持つ各タイプの機器が独自の特別なリミッタを必要とするため、アレスタがその汎用性を失うという事実につながります。
米。 3. バルブリミッターの電圧-秒特性とそれらによって保護される絶縁。
非線形抵抗器。それには 2 つの相反する要件が課せられます。雷電流が通過した瞬間に抵抗が減少する必要があります。それに伴う周波数電力電流がそこを通過すると、逆に増加する必要があります。これらの要求を満たしているのがカーボランダムの抵抗値であり、印加電圧によって抵抗値が変化し、印加電圧が高いほど抵抗値は低くなり、逆に印加電圧が低いほど抵抗値は大きくなります。
さらに、カーブルンドの直列接続抵抗は、アクティブ抵抗として、それに伴う電流と電圧間の位相シフトを低減し、同時にゼロ値を通過するため、アークの消滅が促進されます。
電圧が増加すると、バリア層の抵抗値が減少し、比較的小さな電圧降下で大電流が確実に流れるようになります。
HTML クリップボード スパーク ギャップにかかる電圧の、そこを通過する電流値への依存性 (電流-電圧特性) は、次の方程式で近似的に表されます。
U = CAα、
ここで、U は非線形抵抗器バルブ プロテクターの抵抗両端の電圧、I は非線形抵抗器を通過する電流、C は 1 A の電流での抵抗に数値的に等しい定数、α 換気係数は次のとおりです。 。
係数αが小さいほど、非線形抵抗器に流れる電流が変化したときの非線形抵抗器の電圧変化が小さくなり、バルブの残留電圧が小さくなります。
バルブ リミッター証明書に記載されている残留電圧値は、正規化されたインパルス電流に対して記載されています。これらの電流の値は 3,000 ～ 10,000 A の範囲にあります。
各電流パルスは直列抵抗器に破壊の痕跡を残し、個々のカーボランダム粒子のバリア層の破壊が発生します。電流パルスが繰り返し通過すると、抵抗器が完全に故障し、避雷器が破壊されます。抵抗器の完全な故障は、電流パルスの振幅と長さが大きいほど早く発生します。したがって、バルブリストリクターの流量には限界があります。バルブリストリクターのスループットを評価する場合、直列抵抗とスパークギャップの両方のスループットが考慮されます。
抵抗器は、リミッタの種類に応じて振幅が 20/40 μs の電流パルス 20 回に損傷することなく耐える必要があります。たとえば、電圧 3 ～ 35 kV の RVP および RVO タイプの避雷器の場合、電流振幅は 5000 A、電圧 16 ～ 220 kV ～ 10,000 A の RVS タイプの場合、電圧が RVM および RVMG の場合、電流振幅は 5000 A です。 3 の - 500 kV - 10,000 A。
バルブ火花ギャップの保護特性を高めるには、残留電圧を下げる必要があります。これは、火花ギャップの消弧特性を高めながら、直列非直線抵抗器のバルブ係数 α を下げることで達成できます。
スパークギャップのアーク抑制特性を高めると、スパークギャップによって遮断される分流電流を増加させることができ、したがって直列抵抗の抵抗値を下げることが可能になります。現在、バルブの技術改良はこれらの方針に沿って行われています。
バルブリミッター回路では接地装置が非常に重要であることに注意してください。接地されていない場合、避雷器は動作できません。
バルブリミッターの接地とそれによって保護される機器が組み合わされています。バルブリミッターが何らかの理由で保護対象機器から切り離された場合 接地、その値は機器の絶縁レベルに応じて正規化されます。
拘束具の設置
徹底的な検査の後、ストップは支持構造に取り付けられ、レベルがチェックされ、必要に応じて板金セクションのベースの下にパッドで垂直になり、ボルト締めされたクランプを使用してサポートに固定されます。