Supape de siguranță: principiu de funcționare și caracteristici

Dispozitivul și principiul de funcționare a supapelor

Elementele principale ale limitatorului supapei sunt un eclator și un rezistor neliniar, care sunt conectate în serie între firul sub tensiune și masă în paralel cu izolația protejată.

Când un impuls de fulger este aplicat descărcătorului, eclatorul acestuia este întrerupt și curentul trece prin descărcător. Astfel, dispozitivul de reținere este pus în funcțiune. Tensiunea la care se sparg eclatoarele se numește tensiunea de rupere a descărcător.

După defalcarea eclatorului, tensiunea din eclatorul și, prin urmare, asupra izolației pe care o protejează, scade la o valoare egală cu produsul curentului de impuls Azi pe rezistența rezistenței în serie R şi. Această tensiune se numeşte tensiune reziduală Ubasn. Valoarea sa nu rămâne constantă, ci se modifică odată cu modificarea mărimii curentului de impuls pe măsură ce trece prin eclator.Totuși, pe toată durata de funcționare a descărcătorului, tensiunea reziduală nu trebuie să crească la o valoare periculoasă pentru izolația protejată.

Orez. 1. Schema circuitului electric deschiderea supapelor. IP — scânteie, Rn — rezistență neliniară a rezistenței, U — impuls de supratensiune fulger, Și — izolarea obiectului protejat.

După ce curentul de impuls nu mai curge prin descărcător, curentul datorat tensiunii de frecvență continuă să curgă. Acest curent se numește curent însoțitor. Eclatoarele descărcătorul trebuie să asigure stingerea sigură a următorului arc atunci când acesta trece prima dată de zero.

Orez. 2. Forma impulsului de tensiune înainte și după acționarea supapei. Tp este timpul de reacție al eclatorului (timpul de descărcare), Azi este curentul de impuls al descarcătorului.

Tensiunea de alimentare a supapei

Fiabilitatea stingerii arcului din eclator depinde de valoarea tensiunii frecvenței de alimentare a descărcătorului în momentul stingerii curentului ulterior. Valoarea maximă a tensiunii la care eclatoarele limitatoarelor întrerup în mod fiabil curentul de însoțire se numește tensiunea maximă admisă sau tensiunea de amortizare Ugash.

Mărimea tensiunii de răcire a limitatorului supapei este determinată de modul de funcționare al instalației electrice în care funcționează. Deoarece în timpul furtunilor poate exista un scurtcircuit simultan al unei faze la masă și funcționarea limitatoarelor de supapă pe alte faze nedeteriorate, tensiunea în aceste faze crește în acest caz. Tensiunea de stingere a supapelor este selectată ținând cont de astfel de creșteri de tensiune.

Pentru limitatoarele care funcționează în rețele cu neutru izolat, se presupune că tensiunea de stingere este Uburning = 1,1 x 1,73 x Uf = 1,1 Un, unde Uf — tensiunea fazei de lucru.

Acest lucru ia în considerare posibilitatea creșterii tensiunii fazelor nedeteriorate la liniar atunci când o fază este scurtcircuitată la masă și cu încă 10% din cauza reglajului tensiunii de către utilizator. Prin urmare, cea mai mare tensiune de funcționare a descărcătorului este de 110% din tensiunea nominală a rețelei Unom.

Pentru descărcătoarele care funcționează în rețele cu un neutru solid împământat, tensiunea de stingere este de 1,4 Uf, t.d. 0,8 din tensiunea nominală a rețelei: Ubreakdown = 1,4 Uf = 0,8 UNo. Prin urmare, astfel de opritoare sunt uneori numite 80%.

Scântei în supape

Eclatoarele supapelor trebuie să îndeplinească următoarele cerințe: să aibă o tensiune de avarie stabilă cu o răspândire minimă, să aibă o caracteristică plată volt-secundă, să nu-și schimbe tensiunea de defalcare după operațiuni repetate, să stingă arcul curentului post-curent atunci când trece prima dată prin zero. Aceste cerințe sunt îndeplinite de mai multe eclatoare care sunt asamblate din singure echivalente cu goluri mici de aer. Lumânările simple sunt conectate în serie și pentru fiecare dintre ele la cea mai mare tensiune admisă există aproximativ 2 kV.

Împărțirea arcului în arce scurte în eclatoare unice mărește proprietățile de suprimare a arcului de oprire ale supapei, ceea ce se explică prin răcirea intensă a arcului și scăderea mare de tensiune la fiecare electrod (efectul căderii de tensiune a catodului).

Tensiunea de defalcare a eclatoarelor dintr-o supapă de descărcare atunci când este expus la supratensiune atmosferică este determinată de caracteristica sa volt-secundă, adică dependența timpului de descărcare de amplitudinea impulsului de supratensiune. Timpul de descărcare este timpul de la începutul impulsului de supratensiune până la ruperea eclatorului descărcătorului.

Pentru o protecție eficientă a izolației, caracteristica sa volt-secundă trebuie să fie mai mare decât caracteristica volt-secundă a descărcătorului. Deplasarea caracteristicilor volt-secundă este necesară pentru a păstra fiabilitatea protecției în cazul slăbirii accidentale a izolației în timpul funcționării, precum și datorită prezenței zonelor de propagare a tensiunilor de descărcare atât în ​​descărcător în sine, cât și în izolatie protejata.

Caracteristica volt-secundă a protectorului ar trebui să aibă o formă plată. Dacă este abruptă, așa cum se arată în fig. 3 cu o linie punctată, acest lucru va duce la faptul că descărcătorul își va pierde universalitatea, deoarece fiecare tip de echipament cu o caracteristică individuală volt-secundă va necesita propriul său limitator special.

Orez. 3. Caracteristicile volt-secundă ale limitatoarelor de supapă și izolația protejată de acestea.

Un rezistor neliniar. I se impun două cerințe opuse: în momentul în care curentul de fulger trece prin el, rezistența acestuia trebuie să scadă; atunci când curentul de putere de frecvență însoțitor trece prin acesta, acesta trebuie, dimpotrivă, să crească.Aceste cerințe sunt îndeplinite de rezistența carborundumului, care se modifică în funcție de tensiunea aplicată acestuia: cu cât tensiunea aplicată este mai mare, cu atât rezistența sa este mai mică și, invers, cu cât tensiunea aplicată este mai mică, cu atât este mai mare rezistența sa.

În plus, rezistența conectată în serie a carbundului, ca rezistență activă, reduce defazajul dintre curentul și tensiunea însoțitoare, iar cu trecerea lor simultană prin valoarea zero, stingerea arcului este facilitată.

Pe măsură ce tensiunea crește, valoarea rezistenței straturilor de barieră scade, ceea ce asigură trecerea curenților mari cu căderi de tensiune relativ mici.

Clipboard HTML Dependența tensiunii pe eclator de valoarea curentului care trece prin aceasta (caracteristica curent-tensiune) este exprimată aproximativ prin ecuația:

U = CAα,

unde U este tensiunea pe rezistența protecției supapei cu rezistență neliniară, I — curentul care trece prin rezistența neliniară, C este o constantă egală numeric cu rezistența la un curent de 1 A, α Factorul de ventilație este .

Cu cât coeficientul α este mai mic, cu atât tensiunea rezistorului neliniar se modifică mai puțin atunci când curentul care trece prin acesta se modifică și cu atât tensiunea rămasă a supapei este mai mică.

Valorile tensiunii reziduale date în certificatul de limitator de supapă sunt date pentru curenții de impuls normalizați. Valorile acestor curenți sunt în intervalul 3.000-10.000 A.

Fiecare impuls de curent lasă o urmă de distrugere în rezistorul în serie - are loc o defalcare a stratului de barieră de boabe individuale de carborundum.Trecerea repetată a impulsurilor de curent duce la defectarea completă a rezistenței și la distrugerea descărcătorului. Defectarea completă a rezistorului are loc mai devreme, cu atât amplitudinea și lungimea impulsului de curent sunt mai mari. Prin urmare, capacitatea de curgere a restrictorului supapei este limitată. La evaluarea debitului limitatoarelor de supapă, se ia în considerare debitul atât a rezistențelor în serie, cât și a eclatorilor.

Rezistoarele trebuie sa reziste fara deteriorare la 20 de impulsuri de curent cu durata de 20/40 µs cu amplitudine in functie de tipul de limitator. De exemplu, pentru descărcătoarele de tip RVP și RVO cu o tensiune de 3 — 35 kV, amplitudinea curentului este de 5000 A, pentru tipul RVS cu o tensiune de 16 — 220 kV — 10.000 A și RVM și RVMG cu o tensiune de 3 — 500 kV — 10.000 A.

Pentru a crește proprietățile de protecție ale eclatorului supapei, este necesar să se reducă tensiunea reziduală, care poate fi atinsă prin reducerea coeficientului de supapă α al rezistenței neliniare din serie, crescând în același timp proprietățile de suprimare a arcului de scânteie ale eclatoarelor.

Creșterea proprietăților de suprimare a arcului de spargere face posibilă creșterea curentului de șunt întrerupt de acestea și, prin urmare, face posibilă reducerea rezistenței rezistenței în serie. În prezent, îmbunătățirea tehnică a supapelor se realizează pe aceste linii.

de remarcat faptul că în circuitul limitator de supapă dispozitivul de împământare are o importanță deosebită. În absența împământului, descărcătorul nu poate funcționa.

Legarea la pământ a limitatorului de supapă și echipamentul protejat de acesta sunt combinate.În cazurile în care limitatorul de supapă este din anumite motive separat de echipamentul protejat împământare, valoarea acestuia este normalizată în funcție de nivelul de izolare al echipamentului.

Instalarea dispozitivelor de reținere

După o inspecție amănunțită, opritoarele se instalează pe structurile de susținere, se verifică nivelul și se fixează cu căptușeală, dacă este necesar, sub baza secțiunilor din tablă și se fixează pe suporturi cu ajutorul unei cleme cu șuruburi.