จุกปิดท่อ — อุปกรณ์ คุณสมบัติ การใช้งาน ข้อดีและข้อเสีย

การใช้สายล่อฟ้าไม่ได้เป็นการยกเว้นความเสียหายจากฟ้าผ่าต่อการติดตั้งระบบไฟฟ้า โดยเฉพาะอย่างยิ่งสายไฟฟ้า เนื่องจากความน่าจะเป็นของฟ้าผ่าที่สายไฟฟ้าเหนือศีรษะนั้นค่อนข้างสูง และยิ่งกว่านั้น มักจะดำเนินการโดยไม่มีการป้องกันใดๆ จากตัวนำเลย . แรงดันไฟเกินที่เกิดขึ้นบนสายระหว่างฟ้าผ่าจะมาถึงสถานีย่อย (ซึ่งเป็นสาเหตุที่เรียกว่าไฟกระชาก) และอาจเป็นอันตรายต่อฉนวนของอุปกรณ์ที่ติดตั้งไว้ที่นั่น

เพื่อป้องกันความเสียหายต่อโครงสร้างฉนวนใดๆ ให้รวมประกายไฟ โวลต์-วินาที (ซึ่งคุณลักษณะต้องอยู่ต่ำกว่าคุณลักษณะโวลต์-วินาทีของฉนวนที่มีการป้องกันหากเป็นไปตามเงื่อนไขนี้ การลดลงของคลื่นแรงดันไฟฟ้าเกินจะทำให้เกิดการสลายตัวของช่องว่างประกายไฟ ตามมาด้วยการลดลงอย่างรวดเร็ว ("การหยุดชะงัก") ของแรงดันไฟฟ้าทั่วช่องว่างประกายไฟและฉนวนป้องกัน กระแสอิมพัลส์ผ่าน ช่องว่างของประกายไฟจะเริ่มไหลเนื่องจากแรงดันไฟฟ้าของความถี่อุตสาหกรรมของการติดตั้งระบบไฟฟ้า - กระแสไฟที่มาพร้อมกัน

ในการติดตั้งที่มีสายดินเป็นกลางหรือในกรณีที่เกิดความล้มเหลวของช่องว่างประกายไฟสองหรือสามเฟส ส่วนโค้งที่ตามมาอาจไม่ดับเอง และความผิดปกติของอิมพัลส์ในกรณีนี้จะกลายเป็นไฟฟ้าลัดวงจรที่เสถียร ซึ่งนำไปสู่การหยุดชะงักของ การติดตั้ง ดังนั้นเพื่อหลีกเลี่ยงการปิดการติดตั้งจำเป็นต้องดับส่วนโค้งถัดไปผ่านช่องว่างประกายไฟ

อุปกรณ์ที่ไม่เพียงให้การป้องกันการแยกจากแรงดันไฟเกิน แต่ยังดับส่วนโค้งถัดไปในเวลาที่น้อยกว่าระยะเวลาของการป้องกันรีเลย์ เรียกว่าอุปกรณ์ป้องกัน (protection Arrester) ซึ่งแตกต่างจากเทียนไขทั่วไป ซึ่งมักเรียกว่าอุปกรณ์ป้องกันช่องว่าง (PZ)

ท่อหยุดร่วมกับ วาล์ว เป็นประเภทหลักของรีเทนเนอร์ พวกเขาแตกต่างกันในหลักการของการดับอาร์คที่ตามมา ในตัวจับท่อ การอาร์คจะดับลงโดยการสร้างการระเบิดตามยาวที่รุนแรง และในท่ออาร์เทอร์เรสเตอรอล การอาร์คจะดับลงเนื่องจากการลดลงของกระแสที่ตามมาด้วยความต้านทานเพิ่มเติมที่เชื่อมต่อแบบอนุกรมกับช่องว่างของประกายไฟ

ช่องว่างของประกายไฟของท่อ (รูปที่ 1, a) คือท่อ 2 ที่ทำจากวัสดุฉนวนที่ก่อให้เกิดก๊าซ ซึ่งภายในมีช่องว่างสำหรับดับไฟส่วนโค้งที่ไม่มีการควบคุม S1 ซึ่งเกิดจากขั้วไฟฟ้าแบบแท่ง 3 และหน้าแปลน 4ประกายไฟถูกแยกออกจากแรงดันไฟฟ้าในการทำงานโดยช่องว่างของประกายไฟภายนอก เนื่องจากท่อ 2 ไม่ได้มีไว้สำหรับการแสดงตนภายใต้แรงดันไฟฟ้าในระยะยาว เนื่องจากการสลายตัวของวัสดุที่ก่อให้เกิดก๊าซภายใต้อิทธิพลของการรั่วไหล หน้าแปลนที่สอง 1 ของลิมิตเตอร์ต่อสายดิน

ข้าว. 1. ตัวป้องกันท่อ: a - อุปกรณ์และวงจรสวิตชิ่ง, b - สัญกรณ์แผนภาพทั่วไป, c - แรงดันไฟฟ้าในตัวป้องกัน, d - วงจรสมมูล

ด้วยแรงดันไฟฟ้าเกินในเครือข่าย (รูปที่ 1, c) ช่องว่างประกายไฟทั้งสองจะแตกและคลื่นแรงดันเกิน (เส้นโค้ง 1) จะถูกขัดจังหวะ กระแสที่มาพร้อมกันเริ่มไหลไปตามเส้นทางที่สร้างขึ้นโดยการปล่อยพัลส์และการปล่อยประกายไฟจะกลายเป็นการปลดปล่อยอาร์คภายใต้การกระทำของอุณหภูมิสูงของช่องอาร์คของกระแสที่เกิดขึ้นวัสดุของท่อจะสลายตัวพร้อมกับการปลดปล่อย จากก๊าซจำนวนมาก ความดันในก๊าซจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว (มากถึงหลายสิบชั้นบรรยากาศ) และก๊าซจะถูกดันออกทางช่องเปิด 4 ทำให้เกิดแรงระเบิดตามยาวอย่างรุนแรง เป็นผลให้ส่วนโค้งดับลงเมื่อกระแสผ่านศูนย์เป็นครั้งแรก

เมื่อช่องว่างของประกายไฟถูกกระตุ้น มันจะปล่อยก๊าซไอออไนซ์จากหลอดไฟฟ้าออกมาในรูปของคบเพลิง ยาว 1.5 - 3.5 ม. และกว้าง 1 - 2.5 ม. (ขึ้นอยู่กับแรงดันไฟฟ้าเล็กน้อยของช่องว่างของประกายไฟ) และได้ยินเสียง คล้ายกับเสียงปืน ฉันได้ยิน ดังนั้น เพื่อป้องกันความล้มเหลวระหว่างเฟสต่อเฟส เมื่อติดตั้งตัวจับ จึงจำเป็นต้องตรวจสอบให้แน่ใจว่าชิ้นส่วนที่มีกระแสไฟฟ้าของเฟสที่อยู่ติดกันไม่ตกในเขตปล่อยแรงดันไฟตัดวงจรของ Arrester สามารถปรับได้โดยเปลี่ยนระยะห่างของช่องว่างประกายไฟภายนอก แต่ไม่สามารถลดลงให้ต่ำกว่าค่าต่ำสุดที่กำหนดได้ เนื่องจากจะทำให้ Arrester ตัดวงจรบ่อยเกินไปและเพิ่มการสึกหรอ

เนื่องจากสนามไฟฟ้าของอิเล็กโทรดรูปแท่งของช่องว่างประกายไฟของหลอดมีความไม่สม่ำเสมอสูง คุณลักษณะของโวลต์-วินาทีจึงมีลักษณะลดลงในพื้นที่มากถึง 6-8 μs ซึ่งไม่สอดคล้องกับคุณลักษณะของโวลต์-วินาทีแบบแบนของ หม้อแปลงและเครื่องไฟฟ้า ความเข้มข้นของการก่อตัวของก๊าซเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการดับอาร์คที่ประสบความสำเร็จ ดังนั้นจึงมีขีดจำกัดของกระแสที่ต่ำกว่าที่จะต้องตัด ซึ่งตัวปล่อยยังสามารถดับอาร์คได้ภายใน 1-2 รอบครึ่ง

ขีด จำกัด สูงสุดของกระแสขัดจังหวะก็มี จำกัด เนื่องจากการก่อตัวของก๊าซที่รุนแรงเกินไปอาจนำไปสู่การทำลายของ Arrester (การแตกของท่อหรือการทำลายของหน้าแปลน)

ช่วงของกระแสการขัดจังหวะระบุไว้ในการกำหนดประเภทของสายดิน เช่น RTV 35 / (0.5 — 2.5) หมายถึงสายดินท่อพลาสติกไวนิล 0.5 — 2.5 สำหรับ 35 kV ที่มีช่วงกระแสการขัดจังหวะ 0.5 — 2.5 kA

เมื่อความยาวของช่องว่างลดส่วนโค้งลดลงและเส้นผ่านศูนย์กลางเพิ่มขึ้น ขีดจำกัดทั้งสองของกระแสดิสชาร์จจะเปลี่ยนเป็นค่าที่มากขึ้น

เนื่องจากการทำงานของ Arrester นั้นมาพร้อมกับการเผาไหม้ของวัสดุส่วนหนึ่งของท่อป้องกันอาร์คหลังจากการใช้งาน 8 - 10 ครั้งเมื่อเส้นผ่านศูนย์กลางเพิ่มขึ้น 20 - 25% เมื่อเทียบกับขนาดเริ่มต้น Arrester จะไม่สามารถใช้งานได้ (เนื่องจาก ขีด จำกัด ของกระแสถูกขัดจังหวะโดยมีการเปลี่ยนแปลง) และต้องเปลี่ยนใหม่

เพื่อคำนึงถึงจำนวนของการดำเนินการ ตัวจำกัดท่อมีการติดตั้งตัวบ่งชี้การเปิดใช้งานในรูปแบบของแถบโลหะ 6 (ดูรูปที่ 1, a) ซึ่งไม่ถูกคลี่ออกโดยก๊าซที่ปล่อยออกมาจากตัวจำกัด ปัจจุบัน อุตสาหกรรมผลิตสายรัดท่อแบบ RTF ซึ่งก๊าซถูกสร้างขึ้นจากท่อไฟเบอร์ และแบบ RTV ด้วยท่อพลาสติกไวนิล

เนื่องจากความแข็งแรงเชิงกลต่ำของเส้นใย จึงถูกห่อหุ้มด้วยกระดาษ Bakelized แบบหนา ซึ่งเพื่อลดการดูดความชื้น จึงเคลือบด้วยสารเคลือบเงาที่ทนต่อความชื้น (โดยปกติจะเป็นสารเคลือบเปอร์คลอโรไวนิล) ซึ่งสามารถทนต่ออิทธิพลของบรรยากาศใน ช่วงฤดูร้อนและฤดูหนาวได้เป็นอย่างดี ลักษณะเฉพาะของ RTF Arrester คือการมีห้องที่ปลายท่อปิด ซึ่งช่วยเพิ่มการระเบิดตามยาวเมื่อกระแสผ่านค่าศูนย์ และทำให้เกิดการอาร์คดับ

ในตัวจำกัด RTV ก๊าซจะถูกสร้างขึ้นจากท่อพลาสติกไวนิล ซึ่งมีความสามารถในการสร้างก๊าซที่สูงกว่าและมีคุณสมบัติเป็นฉนวนซึ่งได้รับการเก็บรักษาไว้อย่างดีแม้ในขณะที่ทำงานกลางแจ้งในทุกสภาพอากาศ Arrester RTV มีการออกแบบที่เรียบง่ายกว่า (ไม่มีช่องภายใน ไม่ต้องทาสี) และขีดจำกัดบนที่สูงขึ้นของกระแสขัดจังหวะ (15 kA แทน 7-10 kA สำหรับ RTF Arrester)

ข้าว. 2.ท่อหยุด RTV-20-2/10

สำหรับการทำงานในเครือข่ายที่มีกระแสไม่สม่ำเสมอขนาดใหญ่มาก (สูงถึง 30 kA) จะมีการสร้างตัวจำกัดเสริมของประเภท RTVU ซึ่งมีความแข็งแรงเชิงกลที่เพิ่มขึ้นซึ่งทำได้โดยการพันท่อพลาสติกไวนิลที่มีชั้นของเทปแก้วชุบด้วยความทนทานต่อสภาพอากาศ สารประกอบอีพ็อกซี่

ความสามารถในการรับแรงกระตุ้นของตัวดักจับท่อซึ่งผ่านกระแสฟ้าผ่าเกือบทั้งหมดเมื่อกระทบกับสายนั้นค่อนข้างสูงและมีค่าเท่ากับ 30–70 kA

การเลือกตัวจับท่อนั้นขึ้นอยู่กับแรงดันไฟฟ้าที่กำหนดของเครือข่ายและขีด จำกัด ของกระแสลัดวงจรของเครือข่าย ณ จุดติดตั้ง กระแสลัดวงจรสูงสุดคำนวณเมื่อองค์ประกอบเครือข่ายทั้งหมด (สาย, หม้อแปลง, เครื่องกำเนิดไฟฟ้า) เปิดอยู่โดยคำนึงถึงองค์ประกอบตามระยะเวลาของกระแสลัดวงจร, กระแสต่ำสุด — ด้วยวงจรเครือข่ายที่มีองค์ประกอบที่ตัดการเชื่อมต่อบางส่วน (สำหรับ ตัวอย่างเช่น สำหรับการยกเครื่อง) และไม่มีองค์ประกอบตามระยะเวลาจะพิจารณา พบขีดจำกัดกระแสไฟฟ้าลัดวงจร จะต้องอยู่ภายในขีดจำกัดกระแสไฟตัดขวางของตัวดักจับท่อ

อุปกรณ์ป้องกันท่อถูกผลิตขึ้นสำหรับแรงดันไฟฟ้าตั้งแต่ 3 ถึง 220 kV กระแสการขัดจังหวะมีตั้งแต่ 0.2 — 7 และ 1.5 — 30 kA ที่แรงดันไฟฟ้า 3 — 35 kV ถึง 0.4 — 7 และ 2.2 — 30 kA ที่แรงดันไฟฟ้า 110 kV ตัวดักจับขนาด 220 kV ประกอบด้วยตัวดักจับท่อขนาด 110 kV สองตัวที่เชื่อมต่อกันด้วยกรงเหล็กพร้อมท่อปล่อย

ข้อเสียเปรียบหลักของอุปกรณ์ป้องกันท่อคือการมีโซนปล่อย การแตกตัวสูงชันในคลื่นกระชาก การลัดวงจร (แม้ว่าจะเป็นช่วงสั้นๆ) จากสายถึงพื้น และลักษณะโวลต์-วินาทีที่สูงชันเป็นพิเศษ ซึ่งทำให้ไม่มีความเป็นไปได้ ของการใช้อุปกรณ์ป้องกันท่อเป็นอุปกรณ์ป้องกันของอุปกรณ์สถานีย่อย ข้อเสียของตัว จำกัด ท่อคือการมีข้อ จำกัด ของกระแสขัดจังหวะซึ่งทำให้การผลิตและการใช้งานซับซ้อนขึ้น

เนื่องจากความเรียบง่ายและต้นทุนต่ำ อุปกรณ์ดักจับท่อจึงถูกใช้เป็นเครื่องมือเสริมในการป้องกันสถานีย่อย เพื่อป้องกันสถานีไฟฟ้าย่อยที่ใช้พลังงานต่ำและวิกฤตต่ำ ตลอดจนส่วนต่างๆ ของสายต่างๆ

ปัจจุบัน ตัวจำกัดท่อและวาล์วค่อยๆ ถูกแทนที่ด้วยตัวจำกัดแรงดันไฟฟ้าแบบไม่เชิงเส้น (ตัวจำกัด)... ตัวจำกัดเหล่านี้เป็นวาริสเตอร์ออกไซด์ของโลหะที่เชื่อมต่อแบบอนุกรม (ตัวต้านทานแบบไม่เชิงเส้น) โดยไม่มีประกายไฟ