Drošības vārsti: darbības princips un raksturlielumi
Ierīce un vārstu darbības princips
Galvenie vārsta ierobežotāja elementi ir dzirksteļu sprauga un nelineārs rezistors, kas ir savienoti virknē starp strāvu vadu un zemi paralēli aizsargātajai izolācijai.
Kad novadītājam tiek pielikts zibens pārsprieguma impulss, tā dzirksteļu sprauga tiek pārrauta un strāva plūst caur ierobežotāju. Tādējādi fiksators tiek nodots ekspluatācijā. Spriegumu, pie kura saplīst dzirksteles spraugas, sauc par slāpētāja pārrāvuma spriegumu.
Pēc dzirksteles spraugas sabrukšanas spriegums dzirksteļspraugā un līdz ar to arī izolācijai, ko tā aizsargā, samazinās līdz vērtībai, kas vienāda ar impulsa strāvas Azi reizinājumu. rezistoru pretestība sērijveidā R un. Šo spriegumu sauc par atlikušo spriegumu Ubasn. Tā vērtība nepaliek nemainīga, bet mainās līdz ar impulsa strāvas lieluma izmaiņām, kad tā iet cauri dzirksteles spraugu.Tomēr visā ierobežotāja darbības laikā atlikušais spriegums nedrīkst pieaugt līdz aizsargātajai izolācijai bīstamai vērtībai.
Rīsi. 1. Elektriskās ķēdes shēma ieslēdzot vārstus. IP — dzirkstele, Rn — nelineāra rezistoru pretestība, U — zibens pārsprieguma impulss, Un — aizsargājamā objekta izolācija.
Pēc tam, kad impulsa strāva pārstāj plūst caur ierobežotāju, frekvences sprieguma radītā strāva turpina plūst. Šo strāvu sauc par pavadošo strāvu. Aizturētāja dzirksteles spraugām jānodrošina droša nākamā loka dzēšana, kad tas pirmo reizi šķērso nulli.
Rīsi. 2. Sprieguma impulsa forma pirms un pēc vārsta iedarbināšanas. Tp ir dzirksteles spraugas reakcijas laiks (izlādes laiks), Azi ir izlādes impulsa strāva.
Vārsta barošanas spriegums
Loka dzēšanas ticamība no dzirksteles spraugas ir atkarīga no ierobežotāja barošanas frekvences sprieguma vērtības nākamās strāvas dzēšanas brīdī. Maksimālo sprieguma vērtību, pie kuras ierobežotāju dzirksteļu spraugas droši pārtrauc pavadošo strāvu, sauc par maksimālo pieļaujamo spriegumu vai slāpēšanas spriegumu Ugash.
Vārsta ierobežotāja dzesēšanas sprieguma lielumu nosaka tās elektroinstalācijas darbības režīms, kurā tas darbojas. Tā kā pērkona negaisa laikā vienlaikus var rasties vienas fāzes īssavienojums ar zemi un vārstu ierobežotāju darbība citās nebojātās fāzēs, šajā gadījumā spriegums šajās fāzēs palielinās. Vārstu dzēšanas spriegums tiek izvēlēts, ņemot vērā šādu sprieguma pieaugumu.
Ierobežotājiem, kas darbojas tīklos ar izolētu neitrāli, dzēšanas spriegums tiek pieņemts Uburning = 1,1 x 1,73 x Uf = 1,1 Un, kur Uf — darba fāzes spriegums.
Tas ņem vērā iespēju palielināt nebojāto fāžu spriegumu līdz lineāram, kad viena fāze ir saīsināta ar zemi, un vēl par 10% lietotāja sprieguma regulēšanas dēļ. Tāpēc ierobežotāja augstākais darba spriegums ir 110% no Unom tīkla nominālā sprieguma.
Novadītājiem, kas darbojas tīklos ar cietu iezemētu neitrāli, dzēšanas spriegums ir 1,4 Uf, t.d. 0,8 no nominālā tīkla sprieguma: Ubreakdown = 1,4 Uf = 0,8 UNo. Tāpēc šādus aizturētājus dažreiz sauc par 80%.
Dzirksteļu spraugas vārstos
Vārstu dzirksteles spraugām jāatbilst šādām prasībām: ar stabilu pārrāvuma spriegumu ar minimālu izkliedi, ar plakanu volts-sekundes raksturlīkni, pēc atkārtotas darbības nemaina pārrāvuma spriegumu, nodzēst pēcstrāvas loku, kad tā pirmo reizi iet cauri nullei. Šīs prasības atbilst vairākām dzirksteļu spraugām, kas tiek montētas no vienas dzirksteļu spraugas ar mazām gaisa spraugām. Atsevišķas sveces ir savienotas virknē un katrai no tām pie lielākā pieļaujamā sprieguma ir aptuveni 2 kV.
Loka sadalīšana īsos lokos atsevišķās dzirksteles spraugās palielina vārsta novadītāja loka slāpēšanas īpašības, kas izskaidrojams ar loka intensīvo dzesēšanu un lielo sprieguma kritumu pie katra elektroda (katoda sprieguma krituma efekts).
Vārsta izlādes dzirksteļu spraugu pārrāvuma spriegumu, pakļaujot atmosfēras pārspriegumam, nosaka tā volts-sekunde raksturlielums, t.i., izlādes laika atkarība no pārsprieguma impulsa amplitūdas. Izlādes laiks ir laiks no pārsprieguma impulsa sākuma līdz ierobežotāja dzirksteles spraugas pārrāvumam.
Efektīvai izolācijas aizsardzībai tās voltosekundes raksturlielumam jābūt augstākam par ierobežotāja volts-sekundes raksturlielumu. Volt-sekundes raksturlielumu nobīde ir nepieciešama, lai saglabātu aizsardzības uzticamību nejaušas izolācijas pavājināšanās gadījumā ekspluatācijas laikā, kā arī tāpēc, ka gan pašā ierobežotājā, gan spriegumā ir izlādes spriegumu izplatīšanās zonas. aizsargāta izolācija.
Aizsarga volt-sekundes raksturlielumam jābūt plakanai formai. Ja tas ir stāvs, kā parādīts attēlā. 3 ar punktētu līniju, tas novedīs pie tā, ka novadītājs zaudēs savu universālumu, jo katram aprīkojuma veidam ar individuālu volti-sekundes raksturlielumu būs nepieciešams savs īpašs ierobežotājs.
Rīsi. 3. Vārstu ierobežotāju un ar tiem aizsargātās izolācijas volts-sekundes raksturlielumi.
Nelineārs rezistors. Tam tiek izvirzītas divas pretējas prasības: brīdī, kad caur to iet zibens strāva, tā pretestībai jāsamazinās; kad caur to iet pavadošā frekvences jaudas strāva, tai, gluži pretēji, jāpalielinās.Šīs prasības atbilst karborunda pretestībai, kas mainās atkarībā no tam pieliktā sprieguma: jo augstāks ir pielietotais spriegums, jo mazāka ir tā pretestība un, gluži pretēji, jo zemāks ir pielietotais spriegums, jo lielāka ir tā pretestība.
Turklāt sērijveidā pieslēgtā karburunda pretestība kā aktīvā pretestība samazina fāzes nobīdi starp pavadošo strāvu un spriegumu, un ar to vienlaicīgu pāreju caur nulles vērtību tiek atvieglota loka dzēšana.
Palielinoties spriegumam, samazinās barjeras slāņu pretestības vērtība, kas nodrošina lielu strāvu pāreju ar salīdzinoši nelieliem sprieguma kritumiem.
HTML starpliktuve Sprieguma dzirksteļspraugai atkarību no caur to plūstošās strāvas vērtības (strāvas-sprieguma raksturlielums) aptuveni izsaka ar vienādojumu:
U = CAα,
kur U ir spriegums pāri nelineārā rezistora vārsta aizsarga pretestībai, I — strāva, kas iet caur nelineāro rezistoru, C ir konstante, kas skaitliski vienāda ar pretestību pie 1 A strāvas, α Ventilācijas koeficients ir .
Jo mazāks koeficients α, jo mazāk mainās nelineārā rezistora spriegums, mainoties caur to ejošajai strāvai, un jo mazāks ir vārsta atlikušais spriegums.
Vārsta ierobežotāja sertifikātā norādītās atlikušā sprieguma vērtības ir norādītas normalizētajām impulsu strāvām. Šo strāvu vērtības ir diapazonā no 3000 līdz 10000 A.
Katrs strāvas impulss sērijas rezistorā atstāj iznīcināšanas pēdas - notiek atsevišķu karborunda graudu barjeras slāņa sadalījums.Atkārtota strāvas impulsu pāreja noved pie pilnīgas rezistora atteices un ierobežotāja iznīcināšanas. Pilnīga rezistora atteice notiek, jo agrāk, jo lielāka ir strāvas impulsa amplitūda un garums. Tāpēc vārsta ierobežotāja plūsmas jauda ir ierobežota. Novērtējot vārstu ierobežotāju caurlaidību, tiek ņemta vērā gan sērijveida rezistoru, gan dzirksteļu spraugu caurlaidspēja.
Rezistoriem bez bojājumiem jāiztur 20 strāvas impulsi, kuru ilgums ir 20/40 µs ar amplitūdu atkarībā no ierobežotāja veida. Piemēram, RVP un RVO tipa novadītājiem ar spriegumu 3 — 35 kV strāvas amplitūda ir 5000 A, RVS tipam ar spriegumu 16 — 220 kV — 10 000 A un RVM un RVMG ar spriegumu. no 3 — 500 kV — 10 000 A.
Lai palielinātu vārsta dzirksteļu spraugas aizsargājošās īpašības, ir jāsamazina atlikušais spriegums, ko var panākt, samazinot sērijas nelineārā rezistora vārsta koeficientu α, vienlaikus palielinot dzirksteļu spraugu loka slāpēšanas īpašības.
Dzirksteļu spraugu loka slāpēšanas īpašību palielināšana ļauj palielināt to pārtraukto šunta strāvu, tādējādi ļaujot samazināt sērijas rezistora pretestību. Šobrīd vārstu tehniskie uzlabojumi tiek veikti šajā virzienā.
jāatzīmē, ka vārsta ierobežotāja ķēdē liela nozīme ir zemējuma ierīcei. Ja nav zemējuma, ierobežotājs nevar darboties.
Vārsta ierobežotāja zemējums un ar to aizsargātais aprīkojums ir apvienots.Gadījumos, kad vārsta ierobežotājs kādu iemeslu dēļ ir atdalīts no aizsargātās iekārtas zemējums, tā vērtība tiek normalizēta atkarībā no iekārtas izolācijas līmeņa.
Ierobežojumu uzstādīšana
Pēc rūpīgas pārbaudes pieturas tiek uzstādītas uz nesošajām konstrukcijām, pārbaudītas, vai tās ir līdzenas un noslīdētas ar polsterējumu, ja nepieciešams, zem lokšņu metāla sekciju pamatnes un piestiprinātas pie balstiem, izmantojot pieskrūvētu skavu.