Katup pengaman: prinsip operasi dan karakteristik
Perangkat dan prinsip pengoperasian katup
Pembatas katup elemen utama adalah celah percikan dan resistor non-linear, yang dihubungkan secara seri antara kabel aktif dan tanah secara paralel dengan insulasi yang dilindungi.
Ketika impuls surja petir diterapkan ke arester, celah percikannya terputus dan arus mengalir melalui arester. Dengan demikian, punggawa dimasukkan ke dalam operasi. Tegangan di mana celah percikan pecah disebut tegangan tembus arester.
Setelah pecahnya celah percikan, tegangan pada celah percikan, dan karenanya pada insulasi yang dilindunginya, berkurang ke nilai yang sama dengan produk arus impuls Azi pada hambatan resistor secara seri R dan Tegangan ini disebut tegangan sisa Ubasn. Nilainya tidak tetap konstan, tetapi berubah seiring dengan perubahan besarnya arus impuls saat melewati celah percikan.Akan tetapi, sepanjang waktu pengoperasian arester, tegangan sisa tidak boleh naik ke nilai yang berbahaya bagi insulasi yang diproteksi.
Beras. 1. Diagram rangkaian listrik menyalakan katup. IP — percikan, Rn — resistensi resistor nonlinier, U — impuls tegangan lebih petir, Dan — isolasi objek yang dilindungi.
Setelah arus impuls berhenti mengalir melalui arester, arus karena tegangan frekuensi terus mengalir. Arus ini disebut arus penyerta. Celah percikan arester harus memastikan pemadaman busur berikutnya yang andal saat pertama kali melewati nol.
Beras. 2. Bentuk pulsa tegangan sebelum dan sesudah penggerakan katup. Tp adalah waktu reaksi celah percikan (discharge time), Azi adalah arus impuls pelepasan.
Tegangan pasokan katup
Keandalan pemadaman busur dari celah percikan tergantung pada nilai tegangan frekuensi suplai arester pada saat pemadaman arus berikutnya. Nilai tegangan maksimum di mana celah percikan pembatas dengan andal mengganggu arus yang menyertainya disebut tegangan maksimum atau tegangan redaman Ugash.
Besarnya tegangan pendinginan pembatas katup ditentukan oleh mode pengoperasian instalasi listrik tempatnya beroperasi. Karena selama badai petir mungkin ada korsleting simultan dari satu fase ke tanah dan pengoperasian pembatas katup pada fase lain yang tidak rusak, tegangan pada fase ini meningkat dalam kasus ini. Tegangan pendinginan katup dipilih dengan mempertimbangkan peningkatan tegangan tersebut.
Untuk pembatas yang beroperasi di jaringan dengan netral terisolasi, tegangan pemadam diasumsikan Uburning = 1,1 x 1,73 x Uf = 1,1 Un, di mana Uf — tegangan fase kerja.
Ini memperhitungkan kemungkinan peningkatan tegangan fase yang tidak rusak menjadi linier ketika satu fase disingkat ke ground dan 10% lainnya karena pengaturan voltase pengguna. Oleh karena itu, tegangan operasi arester tertinggi adalah 110% dari tegangan pengenal jaringan Unom.
Untuk arester yang beroperasi di jaringan dengan netral padat yang dibumikan, tegangan pendinginannya adalah 1,4 Uf, t.d. 0,8 dari tegangan jaringan nominal: Ubreakdown = 1,4 Uf = 0,8 UNo. Oleh karena itu, arester semacam itu terkadang disebut 80%.
Celah percikan di katup
Celah percikan katup harus memenuhi persyaratan berikut: memiliki tegangan tembus yang stabil dengan penyebaran minimal, memiliki karakteristik volt-detik yang datar, tidak mengubah tegangan tembusnya setelah operasi berulang, memadamkan busur arus balik saat pertama kali melewati nol. Persyaratan ini dipenuhi oleh beberapa celah percikan yang dirangkai dari celah percikan tunggal dengan celah udara kecil. Lilin tunggal dihubungkan secara seri dan untuk masing-masing lilin pada tegangan tertinggi yang diijinkan ada sekitar 2 kV.
Memisahkan busur menjadi busur pendek menjadi celah percikan tunggal meningkatkan sifat penekan busur arester katup, yang dijelaskan oleh pendinginan intens busur dan penurunan tegangan yang besar di setiap elektroda (efek penurunan tegangan katoda).
Tegangan tembus celah percikan pada pelepas katup saat terkena tegangan lebih atmosfer ditentukan oleh karakteristik volt-detiknya, yaitu ketergantungan waktu pelepasan pada amplitudo pulsa tegangan lebih. Waktu pengosongan adalah waktu dari awal pulsa gelombang hingga pecahnya celah percikan arester.
Untuk proteksi insulasi yang efektif, karakteristik volt-detiknya harus lebih tinggi daripada karakteristik volt-detik arester. Perpindahan karakteristik volt-detik diperlukan untuk menjaga keandalan perlindungan jika terjadi pelemahan insulasi yang tidak disengaja selama operasi, serta karena adanya area perambatan tegangan luahan baik di arester itu sendiri maupun di arester. isolasi terlindungi.
Karakteristik volt-second pelindung harus berbentuk datar. Jika curam, seperti yang ditunjukkan pada gambar. 3 dengan garis putus-putus, ini akan mengarah pada fakta bahwa arester akan kehilangan universalitasnya, karena setiap jenis peralatan dengan karakteristik volt-detik individual akan memerlukan pembatas khususnya sendiri.
Beras. 3. Karakteristik volt-detik dari pembatas katup dan insulasi yang dilindungi olehnya.
Sebuah resistor non-linier. Dua persyaratan berlawanan dikenakan padanya: saat arus petir melewatinya, hambatannya harus berkurang; ketika arus daya frekuensi yang menyertainya melewatinya, sebaliknya, itu harus meningkat.Persyaratan ini dipenuhi resistansi carborundum, yang berubah tergantung pada voltase yang diterapkan padanya: semakin tinggi voltase yang diberikan, semakin rendah resistansinya dan, sebaliknya, semakin rendah voltase yang diberikan, semakin besar resistansinya.
Selain itu, resistansi carburund yang terhubung seri, sebagai resistansi aktif, mengurangi pergeseran fasa antara arus dan tegangan yang menyertainya, dan dengan jalur simultan mereka melalui nilai nol, pemadaman busur difasilitasi.
Ketika tegangan meningkat, nilai resistansi lapisan penghalang berkurang, yang memastikan aliran arus besar dengan penurunan tegangan yang relatif kecil.
Papan klip HTML Ketergantungan tegangan melintasi celah percikan pada nilai arus yang melewatinya (karakteristik arus-tegangan) kira-kira dinyatakan dengan persamaan:
U = CAα,
di mana U adalah tegangan melintasi resistansi pelindung katup resistor non-linier, I - arus yang melewati resistor non-linier, C adalah konstanta yang secara numerik sama dengan resistansi pada arus 1 A, α Faktor ventilasi adalah .
Semakin kecil koefisien α, semakin sedikit tegangan resistor nonlinier berubah ketika arus yang melewatinya berubah, dan semakin sedikit tegangan katup yang tersisa.
Nilai tegangan sisa yang diberikan dalam sertifikat pembatas katup diberikan untuk arus impuls yang dinormalisasi. Nilai arus ini berada di kisaran 3.000-10.000 A.
Setiap pulsa arus meninggalkan jejak kerusakan pada resistor seri - kerusakan lapisan penghalang butiran karborundum individu terjadi.Bagian berulang dari pulsa saat ini menyebabkan kegagalan total resistor dan penghancuran arester. Kegagalan total resistor terjadi semakin awal, semakin besar amplitudo dan panjang pulsa arus. Oleh karena itu, kapasitas aliran pembatas katup terbatas. Saat mengevaluasi throughput pembatas katup, throughput resistor seri dan celah percikan diperhitungkan.
Resistor harus tahan tanpa merusak 20 pulsa arus dengan durasi 20/40 µs dengan amplitudo tergantung pada jenis pembatas. Misalnya untuk arester tipe RVP dan RVO dengan tegangan 3 — 35 kV, amplitudo arusnya 5000 A, untuk tipe RVS dengan tegangan 16 — 220 kV — 10.000 A, dan RVM dan RVMG dengan tegangan dari 3 — 500 kV — 10.000 A.
Untuk meningkatkan sifat pelindung dari celah percikan katup, perlu untuk mengurangi tegangan sisa, yang dapat dicapai dengan mengurangi koefisien katup α dari resistor non-linear seri, sambil meningkatkan sifat penekan busur dari celah percikan.
Meningkatkan sifat penekan busur dari celah percikan memungkinkan untuk meningkatkan arus shunt yang terputus olehnya, dan oleh karena itu memungkinkan untuk mengurangi resistansi resistor seri. Saat ini, peningkatan teknis katup dilakukan di sepanjang jalur ini.
perlu dicatat bahwa dalam rangkaian pembatas katup, perangkat pentanahan sangat penting. Dengan tidak adanya pentanahan, arester tidak dapat beroperasi.
Pembumian pembatas katup dan peralatan yang dilindungi digabungkan.Dalam kasus di mana pembatas katup karena alasan tertentu dipisahkan dari peralatan yang dilindungi landasan, nilainya dinormalisasi tergantung pada tingkat isolasi peralatan.
Pemasangan pembatas
Setelah pemeriksaan menyeluruh, penghenti dipasang pada struktur pendukung, diperiksa level dan tegak lurus dengan bantalan, jika perlu, di bawah dasar bagian lembaran logam dan dipasang pada penyangga menggunakan penjepit yang dibaut.