วาล์วนิรภัย: หลักการทำงานและลักษณะเฉพาะ

อุปกรณ์และหลักการทำงานของวาล์ว

องค์ประกอบหลักของวาล์วลิมิตเตอร์คือช่องว่างของประกายไฟและตัวต้านทานแบบไม่เชิงเส้น ซึ่งเชื่อมต่อเป็นอนุกรมระหว่างสายไฟที่มีไฟฟ้าและกราวด์ขนานกับฉนวนป้องกัน

เมื่อใช้แรงกระตุ้นไฟกระชากฟ้าผ่ากับสายดิน ช่องว่างของประกายไฟจะขาดและกระแสจะไหลผ่านสายดิน ดังนั้นรีเทนเนอร์จึงถูกใช้งาน แรงดันไฟฟ้าที่ช่องว่างของประกายไฟแตกเรียกว่าแรงดันพังทลายของสายดิน

หลังจากการพังทลายของช่องว่างประกายไฟ แรงดันไฟฟ้าในช่องว่างประกายไฟ และด้วยเหตุนี้ฉนวนที่ป้องกันจึงลดลงเป็นค่าเท่ากับผลคูณของกระแสอิมพัลส์ Azi บน ความต้านทานของตัวต้านทานแบบอนุกรม R และ แรงดันนี้เรียกว่าแรงดันตกค้าง Ubasn ค่าของมันไม่คงที่ แต่เปลี่ยนแปลงพร้อมกับการเปลี่ยนแปลงขนาดของกระแสอิมพัลส์เมื่อผ่านช่องว่างของประกายไฟอย่างไรก็ตาม ตลอดระยะเวลาการทำงานของสายดิน แรงดันตกค้างจะต้องไม่เพิ่มขึ้นถึงค่าที่เป็นอันตรายต่อฉนวนป้องกัน

ข้าว. 1. แผนภาพวงจรไฟฟ้า เปิดวาล์ว IP — ประกายไฟ, Rn — ความต้านทานตัวต้านทานแบบไม่เชิงเส้น, U — แรงกระตุ้นแรงดันไฟเกินฟ้าผ่า และ — ฉนวนของวัตถุที่ได้รับการป้องกัน

หลังจากที่กระแสอิมพัลส์หยุดไหลผ่านตัวป้องกัน กระแสเนื่องจากแรงดันความถี่จะยังคงไหลต่อไป กระแสนี้เรียกว่ากระแสประกอบ ช่องว่างประกายไฟของ Arrester ต้องรับประกันการดับของส่วนโค้งถัดไปที่เชื่อถือได้เมื่อมันข้ามศูนย์เป็นครั้งแรก

ข้าว. 2. รูปร่างของพัลส์แรงดันก่อนและหลังการสั่งงานของวาล์ว Tp คือเวลาตอบสนองของช่องว่างประกายไฟ (เวลาคายประจุ) Azi คือกระแสอิมพัลส์ของตัวปล่อย

แรงดันการจ่ายวาล์ว

ความน่าเชื่อถือของการดับส่วนโค้งจากช่องว่างของประกายไฟขึ้นอยู่กับค่าของแรงดันไฟฟ้าของความถี่ของการจ่ายไฟของ Arrester ในขณะที่ดับกระแสที่ตามมา ค่าสูงสุดของแรงดันไฟฟ้าที่ช่องว่างประกายไฟของลิมิตเตอร์สามารถขัดจังหวะกระแสไฟฟ้าที่เกี่ยวข้องได้อย่างน่าเชื่อถือ เรียกว่า แรงดันไฟฟ้าสูงสุดที่อนุญาตหรือแรงดันไฟฟ้าหน่วง Ugash

ขนาดของแรงดันความเย็นของตัว จำกัด วาล์วถูกกำหนดโดยโหมดการทำงานของการติดตั้งระบบไฟฟ้าที่ใช้งานอยู่ เนื่องจากในช่วงพายุฝนฟ้าคะนองอาจเกิดการลัดวงจรของเฟสหนึ่งถึงกราวด์พร้อมกันและการทำงานของลิมิตเตอร์วาล์วในเฟสอื่นที่ไม่เสียหาย แรงดันไฟฟ้าในเฟสเหล่านี้จึงเพิ่มขึ้นในกรณีนี้ แรงดันดับของวาล์วถูกเลือกโดยคำนึงถึงแรงดันไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้น

สำหรับลิมิตเตอร์ที่ทำงานในเครือข่ายที่มีความเป็นกลางแบบแยก แรงดันไฟฟ้าดับจะถือว่าเป็น Uburning = 1.1 x 1.73 x Uf = 1.1 Un โดยที่ Uf คือแรงดันไฟฟ้าของเฟสการทำงาน

สิ่งนี้คำนึงถึงความเป็นไปได้ในการเพิ่มแรงดันไฟฟ้าของเฟสที่ไม่เสียหายเป็นเชิงเส้นเมื่อเฟสหนึ่งลัดวงจรลงกราวด์และเพิ่มขึ้นอีก 10% เนื่องจากการควบคุมแรงดันไฟฟ้าของผู้ใช้ ดังนั้นแรงดันไฟฟ้าสูงสุดของ Arrester คือ 110% ของแรงดันไฟฟ้าที่กำหนดของเครือข่าย Unom

สำหรับอุปกรณ์ป้องกันที่ทำงานในเครือข่ายที่มีสายดินเป็นกลาง แรงดันดับคือ 1.4 Uf, t.d. 0.8 ของแรงดันไฟฟ้าเครือข่ายเล็กน้อย: Ubreakdown = 1.4 Uf = 0.8 UNo ดังนั้นบางครั้งผู้จับกุมจึงเรียกว่า 80%

ช่องว่างประกายไฟในวาล์ว

ช่องว่างประกายไฟของวาล์วต้องเป็นไปตามข้อกำหนดต่อไปนี้: มีแรงดันพังทลายที่เสถียรพร้อมการแพร่กระจายน้อยที่สุด มีลักษณะโวลต์ต่อวินาทีแบน ไม่เปลี่ยนแรงดันพังหลังจากการทำงานซ้ำๆ ดับส่วนโค้งของกระแสภายหลังเมื่อผ่านศูนย์ครั้งแรก ข้อกำหนดเหล่านี้เป็นไปตามช่องว่างของประกายไฟหลายอันที่ประกอบขึ้นจากช่องว่างของประกายไฟเดียวที่มีช่องว่างอากาศขนาดเล็ก เทียนเดี่ยวเชื่อมต่อเป็นอนุกรมและสำหรับแต่ละอันที่แรงดันไฟฟ้าสูงสุดที่อนุญาตคือประมาณ 2 kV

การแยกส่วนโค้งออกเป็นส่วนโค้งสั้น ๆ เป็นช่องว่างประกายไฟเดียวจะเพิ่มคุณสมบัติการยับยั้งส่วนโค้งของวาล์ว Arrester ซึ่งอธิบายได้จากการเย็นลงอย่างมากของส่วนโค้งและแรงดันตกคร่อมที่ขั้วไฟฟ้าแต่ละขั้ว (ผลแรงดันตกของแคโทด)

แรงดันพังทลายของช่องว่างของประกายไฟในตัวปล่อยวาล์วเมื่อสัมผัสกับแรงดันเกินในบรรยากาศถูกกำหนดโดยลักษณะโวลต์-วินาที นั่นคือ การพึ่งพาเวลาคายประจุกับแอมพลิจูดของพัลส์แรงดันเกิน เวลาคายประจุคือเวลาตั้งแต่เริ่มต้นของคลื่นพัลส์ไปจนถึงการสลายของช่องว่างประกายไฟของตัวป้องกัน

สำหรับการป้องกันฉนวนอย่างมีประสิทธิภาพ คุณลักษณะของโวลต์-วินาทีจะต้องอยู่สูงกว่าคุณลักษณะของโวลต์-วินาทีของสายดิน การกระจัดของลักษณะโวลต์วินาทีเป็นสิ่งจำเป็นเพื่อรักษาความน่าเชื่อถือของการป้องกันในกรณีที่ฉนวนลดลงโดยไม่ตั้งใจระหว่างการใช้งานรวมทั้งเนื่องจากการมีพื้นที่ของการแพร่กระจายของแรงดันไฟฟ้าทั้งในตัวป้องกันเองและใน ฉนวนป้องกัน

คุณลักษณะโวลต์วินาทีของตัวป้องกันควรมีรูปร่างแบน หากเป็นทางชันดังรูป 3 ด้วยเส้นประสิ่งนี้จะนำไปสู่ความจริงที่ว่าตัวป้องกันจะสูญเสียความเป็นสากลเนื่องจากอุปกรณ์แต่ละประเภทที่มีคุณสมบัติโวลต์ - วินาทีแต่ละอันจะต้องใช้ตัว จำกัด พิเศษของตัวเอง

ข้าว. 3. ลักษณะโวลต์-วินาทีของตัวจำกัดวาล์วและฉนวนที่ป้องกันไว้

ตัวต้านทานแบบไม่เชิงเส้น มีข้อกำหนดสองข้อที่ตรงกันข้าม: ทันทีที่กระแสฟ้าผ่าผ่าน ความต้านทานของมันจะต้องลดลง เมื่อกระแสไฟความถี่ที่มาพร้อมกันจะต้องเพิ่มขึ้นในทางตรงกันข้ามข้อกำหนดเหล่านี้เป็นไปตามความต้านทานของกากเพชร ซึ่งเปลี่ยนแปลงขึ้นอยู่กับแรงดันไฟฟ้าที่ใช้กับมัน ยิ่งแรงดันที่ใช้สูง ความต้านทานก็จะยิ่งต่ำ และในทางกลับกัน แรงดันที่ใช้ยิ่งต่ำ ความต้านทานก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น

นอกจากนี้ ความต้านทานที่เชื่อมต่อแบบอนุกรมของคาร์บูรันด์ ในฐานะที่เป็นความต้านทานแบบแอคทีฟ ช่วยลดการเปลี่ยนเฟสระหว่างกระแสและแรงดันที่มาพร้อมกัน และด้วยการผ่านพร้อมกันผ่านค่าศูนย์ การดับของส่วนโค้งจึงทำได้ง่ายขึ้น

เมื่อแรงดันไฟฟ้าเพิ่มขึ้น ค่าของความต้านทานของชั้นกั้นจะลดลง ซึ่งทำให้กระแสขนาดใหญ่ผ่านได้โดยมีแรงดันตกค่อนข้างน้อย

คลิปบอร์ด HTML การพึ่งพาอาศัยกันของแรงดันข้ามช่องว่างประกายไฟกับค่าของกระแสที่ไหลผ่าน (คุณลักษณะของแรงดันกระแส) แสดงโดยสมการโดยประมาณ:

U = CAα,

โดยที่ U คือแรงดันคร่อมความต้านทานของตัวป้องกันวาล์วตัวต้านทานแบบไม่เชิงเส้น I — กระแสที่ไหลผ่านตัวต้านทานแบบไม่เชิงเส้น C เป็นตัวเลขคงที่เท่ากับความต้านทานที่กระแส 1 A, α ปัจจัยการระบายอากาศคือ .

ยิ่งค่าสัมประสิทธิ์ α น้อยลงเท่าใด แรงดันไฟฟ้าของตัวต้านทานที่ไม่ใช่เชิงเส้นก็จะยิ่งน้อยลงเมื่อกระแสที่ไหลผ่านมันเปลี่ยนไป และแรงดันที่เหลืออยู่ของวาล์วก็จะยิ่งน้อยลงเท่านั้น

ค่าแรงดันตกค้างที่กำหนดในใบรับรองตัว จำกัด วาล์วจะได้รับสำหรับกระแสอิมพัลส์ปกติ ค่าของกระแสเหล่านี้อยู่ในช่วง 3,000-10,000 A.

แต่ละพัลส์ปัจจุบันทิ้งร่องรอยของการทำลายในตัวต้านทานแบบอนุกรม - การสลายตัวของชั้นกั้นของเม็ดกากเพชรแต่ละเม็ดเกิดขึ้นการผ่านพัลส์ปัจจุบันซ้ำ ๆ ทำให้เกิดความล้มเหลวอย่างสมบูรณ์ของตัวต้านทานและการทำลายตัวป้องกัน ความล้มเหลวอย่างสมบูรณ์ของตัวต้านทานเกิดขึ้นก่อนหน้านี้ แอมพลิจูดและความยาวของพัลส์ปัจจุบันก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น ดังนั้นความจุการไหลของตัวจำกัดวาล์วจึงถูกจำกัด เมื่อประเมินทรูพุตของตัวจำกัดวาล์ว จะพิจารณาทรูพุตของตัวต้านทานแบบอนุกรมและช่องว่างประกายไฟด้วย

ตัวต้านทานต้องทนต่อกระแสพัลส์ 20 กระแสในช่วงเวลา 20/40 µs โดยไม่มีความเสียหาย โดยมีแอมพลิจูดขึ้นอยู่กับประเภทของลิมิตเตอร์ ตัวอย่างเช่น สำหรับตัวจับประเภท RVP และ RVO ที่มีแรงดันไฟฟ้า 3 — 35 kV แอมพลิจูดปัจจุบันคือ 5,000 A สำหรับประเภท RVS ที่มีแรงดัน 16 — 220 kV — 10,000 A และ RVM และ RVMG ที่มีแรงดันไฟฟ้า 3 — 500 kV — 10,000 A.

ในการเพิ่มคุณสมบัติการป้องกันของช่องว่างของประกายไฟของวาล์ว จำเป็นต้องลดแรงดันตกค้าง ซึ่งสามารถทำได้โดยการลดค่าสัมประสิทธิ์ของวาล์ว α ของตัวต้านทานแบบไม่เชิงเส้นของซีรีส์ ในขณะที่เพิ่มคุณสมบัติการยับยั้งส่วนโค้งของช่องว่างของประกายไฟ

การเพิ่มคุณสมบัติการยับยั้งส่วนโค้งของช่องว่างประกายไฟทำให้สามารถเพิ่มกระแสปัดที่ถูกขัดจังหวะได้ และทำให้สามารถลดความต้านทานของตัวต้านทานแบบอนุกรมได้ ในปัจจุบันการปรับปรุงทางเทคนิคของวาล์วดำเนินการตามแนวทางเหล่านี้

ควรสังเกตว่าในวงจรตัว จำกัด วาล์วอุปกรณ์ต่อสายดินมีความสำคัญอย่างยิ่ง ในกรณีที่ไม่มีการต่อสายดิน เครื่อง Arrester ไม่สามารถทำงานได้

การต่อสายดินของตัว จำกัด วาล์วและอุปกรณ์ที่ป้องกันไว้จะรวมกันในกรณีที่ตัวจำกัดวาล์วถูกแยกออกจากอุปกรณ์ที่ได้รับการป้องกันด้วยเหตุผลบางประการ สายดินค่าของมันจะถูกทำให้เป็นมาตรฐานขึ้นอยู่กับระดับการแยกของอุปกรณ์

การติดตั้งเครื่องพันธนาการ

หลังจากตรวจสอบอย่างละเอียดแล้ว จะมีการติดตั้งตัวหยุดบนโครงสร้างรองรับ ตรวจสอบระดับและลูกดิ่งพร้อมแผ่นรอง หากจำเป็น ใต้ฐานของส่วนโลหะแผ่น และยึดบนส่วนรองรับโดยใช้แคลมป์สลักเกลียว