Varnostni ventili: princip delovanja in značilnosti

Naprava in princip delovanja ventilov

Glavna elementa omejevalnika ventila sta iskrišče in nelinearni upor, ki sta zaporedno povezana med žico pod napetostjo in maso vzporedno z zaščiteno izolacijo.

Ko na odvodnik pride prenapetostni impulz, se iskrišče prekine in tok teče skozi odvodnik. Tako se zadrževalnik začne uporabljati. Napetost, pri kateri se iskrišča zlomijo, se imenuje prebojna napetost odvodnika.

Po razpadu iskrišča se napetost v iskrišču in s tem na izolaciji, ki jo varuje, zmanjša na vrednost, ki je enaka produktu impulznega toka Azi na odpornost upora v seriji R in Ta napetost se imenuje preostala napetost Ubasn. Njegova vrednost ne ostane konstantna, ampak se spreminja skupaj s spremembo velikosti impulznega toka, ko ta prehaja skozi iskrišče.Ves čas delovanja odvodnika pa se preostala napetost ne sme dvigniti do vrednosti, nevarne za varovano izolacijo.

riž. 1. Shema električnega vezja vklop ventilov. IP — iskra, Rn — upor nelinearnega upora, U — prenapetostni impulz strele, In — izolacija zaščitenega objekta.

Ko impulzni tok preneha teči skozi odvodnik, tok zaradi frekvenčne napetosti teče naprej. Ta tok se imenuje spremljevalni tok. Iskrišča odvodnika morajo zagotavljati zanesljivo ugasnitev naslednjega obloka, ko ta prvič prečka ničlo.

riž. 2. Oblika napetostnega impulza pred in po aktiviranju ventila. Tp je reakcijski čas iskrišča (čas praznjenja), Azi je impulzni tok razbremenilnika.

Napajalna napetost ventila

Zanesljivost ugasnitve obloka iz iskrišča je odvisna od vrednosti napetosti frekvence napajanja odvodnika v trenutku ugasnitve poznejšega toka. Največja vrednost napetosti, pri kateri iskrišča omejevalnikov zanesljivo prekinejo spremljajoči tok, se imenuje največja dovoljena napetost ali napetost dušenja Ugash.

Velikost hladilne napetosti omejevalnika ventila je določena z načinom delovanja električne instalacije, v kateri deluje. Ker lahko ob nevihtah pride do hkratnega kratkega stika ene faze na maso in delovanja omejevalnikov ventilov na drugih nepoškodovanih fazah, se napetost v teh fazah v tem primeru poveča. Napetost gašenja ventilov je izbrana ob upoštevanju takih povečanj napetosti.

Za omejevalnike, ki delujejo v omrežjih z izolirano nevtralnostjo, se predpostavlja, da je napetost gašenja Ugorevanje = 1,1 x 1,73 x Uf = 1,1 Un, kjer je Uf - napetost delovne faze.

Pri tem je upoštevana možnost povečanja napetosti nepoškodovanih faz na linearno ob kratkem stiku ene faze z maso in še za 10 % zaradi uporabniške regulacije napetosti. Zato je najvišja delovna napetost odvodnika 110% nazivne napetosti omrežja Unom.

Za odvodnike, ki delujejo v omrežjih s trdno ozemljeno nevtralnostjo, je dušilna napetost 1,4 Uf, t.d. 0,8 nazivne omrežne napetosti: Ubreakdown = 1,4 Uf = 0,8 UNt. Zato se takšni odvodniki včasih imenujejo 80%.

Iskrišča v ventilih

Iskrišča ventilov morajo izpolnjevati naslednje zahteve: imeti stabilno prebojno napetost z minimalnim razmikom, imeti ravno volt-sekundno karakteristiko, ne spremeniti svoje prebojne napetosti po ponavljajočih se operacijah, ugasniti oblok naknadnega toka, ko prvič preide skozi nič. Te zahteve izpolnjuje več iskrišč, ki so sestavljena iz posameznih iskrišč z majhnimi zračnimi režami. Posamezne sveče so povezane zaporedno in za vsako od njih pri najvišji dovoljeni napetosti je približno 2 kV.

Razdelitev obloka na kratke loke v posamezne iskrišča poveča lastnosti dušenja obloka ventilskega odvodnika, kar je razloženo z intenzivnim hlajenjem obloka in velikim padcem napetosti na vsaki elektrodi (učinek katodnega padca napetosti).

Prebojna napetost iskrišč v ventilskem razbremenilniku pri izpostavljenosti atmosferski prenapetosti je določena z njegovo volt-sekundno karakteristiko, to je z odvisnostjo časa praznjenja od amplitude prenapetostnega impulza. Čas praznjenja je čas od začetka udarnega impulza do razpada iskrišča odvodnika.

Za učinkovito zaščito izolacije mora biti njegova volt-sekundna karakteristika višja od volt-sekundne karakteristike odvodnika. Premik volt-sekundnih karakteristik je potreben za ohranitev zanesljivosti zaščite v primeru nenamerne oslabitve izolacije med delovanjem, pa tudi zaradi prisotnosti območij širjenja razelektritvenih napetosti tako v samem odvodniku kot v zaščitena izolacija.

Volt-sekundna karakteristika zaščitnika mora imeti ravno obliko. Če je strma, kot je prikazano na sl. 3 s pikčasto črto, bo to privedlo do dejstva, da bo odvodnik izgubil svojo univerzalnost, saj bo vsaka vrsta opreme s posamezno volt-sekundno karakteristiko zahtevala svoj poseben omejevalnik.

riž. 3. Volt-sekundne karakteristike omejevalnikov ventilov in z njimi zaščitena izolacija.

Nelinearni upor. Dve nasprotni zahtevi sta mu naloženi: v trenutku, ko gre tok strele skozenj, se mora njegova upornost zmanjšati; ko skozenj teče spremljevalni frekvenčni močnostni tok, se mora, nasprotno, povečati.Te zahteve so izpolnjene z odpornostjo karborunda, ki se spreminja glede na napetost, ki se nanjo nanaša: višja kot je uporabljena napetost, manjša je njegova upornost in, nasprotno, nižja kot je uporabljena napetost, večja je njegova odpornost.

Poleg tega zaporedno vezan upor karburunda kot aktivni upor zmanjšuje fazni zamik med spremljajočim tokom in napetostjo, z njunim hkratnim prehodom skozi ničelno vrednost pa je olajšano ugasnitev obloka.

Z naraščanjem napetosti se vrednost upora pregradnih plasti zmanjšuje, kar zagotavlja prehod velikih tokov z relativno majhnimi padci napetosti.

Odložišče HTML Odvisnost napetosti na iskrišču od vrednosti toka, ki teče skozenj (tokovno-napetostna karakteristika), je približno izražena z enačbo:

U = CAα,

kjer je U napetost na uporu nelinearnega upora zaščitnega ventila, I — tok, ki teče skozi nelinearni upor, C je konstanta, numerično enaka uporu pri toku 1 A, α Faktor prezračevanja je .

Manjši kot je koeficient α, manj se spremeni napetost nelinearnega upora, ko se spremeni tok, ki teče skozi njega, in manjša je preostala napetost ventila.

Vrednosti preostale napetosti, navedene v potrdilu o omejevalniku ventila, so podane za normalizirane impulzne tokove. Vrednosti teh tokov so v območju 3.000-10.000 A.

Vsak tokovni impulz pusti sled uničenja v serijskem uporu - pride do razpada pregradne plasti posameznih zrn karborunda.Ponavljajoči se prehod tokovnih impulzov povzroči popolno odpoved upora in uničenje odvodnika. Popolna okvara upora se zgodi prej, večja je amplituda in dolžina tokovnega impulza. Zato je pretočna zmogljivost restriktorja ventila omejena. Pri ocenjevanju prepustnosti restriktorjev ventilov se upošteva prepustnost tako serijskih uporov kot iskrišč.

Upori morajo brez poškodb prenesti 20 tokovnih impulzov s trajanjem 20/40 µs z amplitudo, odvisno od vrste omejevalnika. Na primer, za odvodnike tipa RVP in RVO z napetostjo 3 - 35 kV je amplituda toka 5000 A, za tip RVS z napetostjo 16 - 220 kV - 10.000 A, RVM in RVMG z napetostjo od 3 — 500 kV — 10.000 A.

Da bi povečali zaščitne lastnosti iskrišča ventila, je treba zmanjšati preostalo napetost, kar je mogoče doseči z zmanjšanjem koeficienta ventila α serijskega nelinearnega upora, hkrati pa povečati lastnosti dušenja obloka iskrišč.

Povečanje lastnosti zadušitve obloka iskrišč omogoča povečanje ranžirnega toka, ki ga prekinejo, in tako omogoča zmanjšanje upora serijskega upora. Trenutno poteka tehnično izboljšanje ventilov v tej smeri.

opozoriti je treba, da je v vezju omejevalnika ventila ozemljitvena naprava zelo pomembna. Brez ozemljitve odvodnik ne more delovati.

Ozemljitev omejevalnika ventila in z njim zaščitena oprema sta združeni.V primerih, ko je omejevalnik ventila iz nekega razloga ločen od zaščitene opreme ozemljitev, se njegova vrednost normalizira glede na stopnjo izolacije opreme.

Namestitev zadržkov

Po temeljitem pregledu se omejevalniki namestijo na nosilne konstrukcije, preverijo raven in navpičnost z oblazinjenjem, če je potrebno, pod podnožjem pločevinastih profilov in pritrdijo na nosilce z vijačno objemko.