Pojistné ventily: princip činnosti a vlastnosti
Zařízení a princip činnosti ventilů
Hlavními prvky ventilového omezovače jsou jiskřiště a nelineární rezistor, které jsou zapojeny do série mezi živým vodičem a zemí paralelně s chráněnou izolací.
Při působení impulzu bleskového rázu na svodič se přeruší jeho jiskřiště a svodičem protéká proud. Tím je držák uveden do provozu. Napětí, při kterém se jiskřiště přeruší, se nazývá průrazné napětí svodiče.
Po průrazu jiskřiště klesne napětí v jiskřišti a tím i na izolaci, kterou chrání, na hodnotu rovnou součinu impulsního proudu Azi na odpor odporu v sérii R a. Toto napětí se nazývá zbytkové napětí Ubasn. Jeho hodnota nezůstává konstantní, ale mění se spolu se změnou velikosti impulsního proudu při průchodu jiskřištěm.Po celou dobu provozu svodiče však nesmí zbytkové napětí stoupnout na hodnotu nebezpečnou pro chráněnou izolaci.
Rýže. 1. Schéma elektrického obvodu zapínání ventilů. IP — jiskra, Rn — odpor nelineárního odporu, U — přepěťový impuls blesku, And — izolace chráněného objektu.
Poté, co svodičem přestane protékat impulsní proud, proud vlivem frekvenčního napětí dále protéká. Tento proud se nazývá doprovodný proud. Jiskřiště svodiče musí zajistit spolehlivé uhašení dalšího oblouku při jeho prvním překročení nuly.
Rýže. 2. Tvar napěťového impulsu před a po aktivaci ventilu. Tp je reakční doba jiskřiště (doba vybíjení), Azi je impulsní proud vybíječe.
Napájecí napětí ventilu
Spolehlivost zhášení oblouku z jiskřiště závisí na hodnotě napětí frekvence napájení svodiče v okamžiku zhasnutí následného proudu. Maximální hodnota napětí, při které jiskřiště omezovačů spolehlivě přeruší doprovodný proud, se nazývá maximální dovolené napětí nebo tlumící napětí Ugash.
Velikost chladicího napětí ventilového omezovače je dána provozním režimem elektroinstalace, ve které pracuje. Protože při bouřkách může docházet k současnému zkratu jedné fáze na zem a činnosti ventilových omezovačů na ostatních nepoškozených fázích, napětí v těchto fázích v tomto případě stoupá. Zhášecí napětí ventilů se volí s ohledem na taková zvýšení napětí.
Pro omezovače pracující v sítích s izolovaným neutrálem se předpokládá zhášecí napětí Uburning = 1,1 x 1,73 x Uf = 1,1 Un, kde Uf — napětí pracovní fáze.
To zohledňuje možnost zvýšení napětí nepoškozených fází na lineární při zkratu jedné fáze k zemi a o dalších 10 % v důsledku uživatelské regulace napětí. Proto je nejvyšší provozní napětí svodiče 110 % jmenovitého napětí sítě Unom.
Pro svodiče pracující v sítích s pevným uzemněným neutrálem je zhášecí napětí 1,4 Uf, t.d. 0,8 jmenovitého napětí sítě: Ubreakdown = 1,4 Uf = 0,8 UNo. Proto se takové svodiče někdy nazývají 80%.
Jiskřiště ve ventilech
Ventilová jiskřiště musí splňovat následující požadavky: mít stabilní průrazné napětí s minimálním rozptylem, mít plochou voltsekundovou charakteristiku, neměnit své průrazné napětí po opakovaných operacích, zhášet oblouk následného proudu při jeho prvním průchodu nulou. Tyto požadavky splňují vícenásobná jiskřiště, která jsou sestavena z jednotlivých jiskřišť s malými vzduchovými mezerami. Jednotlivé svíčky jsou zapojeny do série a pro každou z nich při nejvyšším povoleném napětí je cca 2 kV.
Rozdělení oblouku na krátké oblouky do jednotlivých jiskřišť zvyšuje vlastnosti potlačení oblouku ventilové bleskojistky, což se vysvětluje intenzivním chlazením oblouku a velkým úbytkem napětí na každé elektrodě (efekt katodového poklesu napětí).
Průrazné napětí jiskřišť ve ventilovém vybíječi při vystavení atmosférickému přepětí je určeno jeho voltsekundovou charakteristikou, tj. závislostí doby vybíjení na amplitudě přepěťového impulsu. Doba výboje je doba od začátku rázového impulsu do průrazu jiskřiště svodiče.
Pro účinnou ochranu izolace musí její voltsekundová charakteristika ležet výše než voltsekundová charakteristika svodiče. Posun voltsekundové charakteristiky je nezbytný pro zachování spolehlivosti ochrany v případě náhodného zeslabení izolace během provozu a také kvůli přítomnosti oblastí šíření výbojových napětí jak v samotném svodiči, tak v chráněná izolace.
Voltsekundová charakteristika chrániče by měla mít plochý tvar. Pokud je strmý, jak je znázorněno na obr. 3 s tečkovanou čarou, to povede k tomu, že svodič ztratí svou univerzálnost, protože každý typ zařízení s individuální charakteristikou volt-sekunda bude vyžadovat svůj vlastní speciální omezovač.
Rýže. 3. Voltsekundové charakteristiky omezovačů ventilů a jimi chráněné izolace.
Nelineární rezistor. Jsou na ni kladeny dva opačné požadavky: v okamžiku, kdy jí prochází bleskový proud, musí klesnout jeho odpor; když jím prochází doprovodný frekvenční výkonový proud, musí se naopak zvyšovat.Těmto požadavkům vyhovuje odpor karborunda, který se mění v závislosti na napětí, které je na něj aplikováno: čím vyšší je přiložené napětí, tím nižší je jeho odpor a naopak čím nižší je přiložené napětí, tím větší je jeho odpor.
Sériově zapojený odpor karburundu jako aktivní odpor navíc snižuje fázový posun mezi doprovodným proudem a napětím a při jejich současném průchodu nulovou hodnotou je usnadněno zhášení oblouku.
S rostoucím napětím klesá hodnota odporu bariérových vrstev, což zajišťuje průchod velkých proudů s relativně malými úbytky napětí.
HTML schránka Závislost napětí na jiskřišti na hodnotě procházejícího proudu (proudově napěťová charakteristika) je přibližně vyjádřena rovnicí:
U = CAα,
kde U je napětí na odporu nelineárního odporového chrániče ventilu, I — proud procházející nelineárním rezistorem, C je konstanta číselně rovna odporu při proudu 1 A, α Faktor ventilace je .
Čím menší je koeficient α, tím méně se mění napětí nelineárního rezistoru při změně proudu jím procházejícího a tím menší je zbývající napětí ventilu.
Hodnoty zbytkového napětí uvedené v certifikátu ventilového omezovače jsou uvedeny pro normalizované impulsní proudy. Hodnoty těchto proudů se pohybují v rozmezí 3 000-10 000 A.
Každý proudový impuls zanechá v sériovém rezistoru stopu destrukce — dojde k porušení bariérové vrstvy jednotlivých karborundových zrn.Opakovaný průchod proudových impulsů vede k úplnému selhání rezistoru a zničení svodiče. K úplnému selhání rezistoru dojde, čím dříve, čím větší je amplituda a délka proudového impulsu. Proto je průtoková kapacita ventilového omezovače omezena. Při hodnocení průchodnosti ventilových omezovačů se bere v úvahu průchodnost sériových rezistorů i jiskřiště.
Rezistory musí bez poškození vydržet 20 proudových impulsů o délce 20/40 µs s amplitudou v závislosti na typu omezovače. Například pro svodiče typu RVP a RVO s napětím 3 — 35 kV je amplituda proudu 5000 A, pro typ RVS s napětím 16 — 220 kV — 10 000 A a RVM a RVMG s napětím 3 - 500 kV - 10 000 A.
Pro zvýšení ochranných vlastností ventilového jiskřiště je nutné snížit zbytkové napětí, čehož lze dosáhnout snížením ventilového koeficientu α sériového nelineárního rezistoru při současném zvýšení vlastností potlačení oblouku jiskřišť.
Zvýšení vlastností potlačení oblouku jiskřišť umožňuje zvýšit jimi přerušovaný bočníkový proud, a proto umožňuje snížit odpor sériového rezistoru. V současné době probíhá na těchto tratích technické zhodnocení armatur.
je třeba poznamenat, že v obvodu ventilového omezovače má zemnící zařízení velký význam. Bez uzemnění nemůže svodič fungovat.
Uzemnění ventilového omezovače a jím chráněného zařízení jsou kombinovány.V případech, kdy je ventilový omezovač z nějakého důvodu oddělen od chráněného zařízení základy, jeho hodnota je normalizována v závislosti na úrovni izolace zařízení.
Instalace zábran
Po důkladné kontrole se dorazy nainstalují na nosné konstrukce, zkontrolují se, zda jsou v rovině a olovnice s vycpávkou, v případě potřeby, pod základnu plechových profilů a upevní se na podpěry pomocí šroubové svorky.