- Zařízení a princip činnosti
- Aplikace
- Typy svodičů
- Technické specifikace
- Údržba a diagnostika svodičů přepětí
- Video na téma článku
Pomozte vývoji webu a sdílení článku s přáteli!
Jedním z nejnebezpečnějších havarijních režimů v elektrických sítích je pulsní napěťový špiček během atmosférických výbojů, překrývajících se vedení nebo spínacích operací. Tato hodnota je daleko před nárůstem pulzního proudu a ovlivňuje izolaci elektrických zařízení a dalších zařízení, proto klasické automaty a další ochrany, které reagují na změnu jmenovitého proudu, nejsou proti němu účinné.
Hodnota přepětí může být několikanásobně vyšší než jmenovitá provozní hodnota, proto tento jev ohrožuje všechna zařízení a síťové prvky. Aby se předešlo výrazným ztrátám a následným nákladům na renovaci v elektrických instalacích, používají se přepěťové ochrany (SPD).
Zařízení a princip činnosti
Konstrukčně, přepěťová ochrana obsahuje polovodičový prvek s nelineární hodnotou odporu. Zpravidla se v roli takových prvků jedná o vilitovské disky vyrobené na bázi oxidů zinečnatých se zahrnutím do složení těchto nebo jiných nečistot. Venku jsou disky uzavřeny ochranným pláštěm a na koncích mají elektrické vodiče, z nichž jeden je napájen do chráněné elektrické sítě a druhý je uzemněn. Příklad konkrétní varianty zařízení pro potlačení přepětí je znázorněn na obrázku 1 níže:
Činnost svodiče přepětí je podobná konvenčnímu varistoru, charakteristickým rysem omezovače jsou některé rozdíly s charakteristikou varistoru z hlediska vodivosti a rychlosti vzrůstu. Princip činnosti potlačovače přepěťového napětí spočívá v jeho nelineární proudově-napěťové charakteristice (IVC). To znamená, že při jmenovitém napětí je odpor varistorů dostatečně velký a proud jim neprochází - jeho izolační odpor je srovnatelný s izolací kabelů, izolátorů a elektrických zařízení.
V provozním režimu, kdy se vyskytují výboje blesku nebo jiné vysokonapěťové impulsy, prudce klesá odpor nelineárních odporů uvnitř omezovače. Tato hodnota se zpravidla blíží nule nebo je nesrovnatelně menší než odpor sítě a všech připojených zařízení. Proto v případě přepínání nebo bouřkového přepětí proudí výbojový proud pouze přes přepěťový přepínač do země, který chrání elektrické zařízení.
Hranice provozu přepěťové ochrany pro výboje blesku nebo jiné impulzní přepětí jsou dány jeho charakteristikou proudového napětí.
Jak je vidět z obrázku 2, když je přepěťový přepínač v provozu až do 600V, proud, který jím protéká, bude nulový. Jakmile tato hodnota překročí značku 600V, odpor prudce klesne a proud tekoucí proudem se zvýší na stovky a tisíce ampérů.
Zde je charakteristická křivka reprezentována třemi sekcemi:
- 1 - plocha nulových nebo ultravysokých proudů;
- 2 - plocha průměrných proudových zatížení;
- 3 - plocha maximálního proudu.
Aplikace
Pro zabránění vzniku přepětí na elektrických zařízeních s následným přenosem vybíjecího pulsu na zem se používá přepěťová ochrana.
Široké použití nelineárních omezovačů je běžné u elektrických vedení, kde působí jako ochrana před bleskem, a samotné vodiče jsou přijímače blesků. Pro průmyslové účely se přepěťové ochrany používají k ochraně různých elektrických zařízení a personálu, například na trakčních a transformačních stanicích, rozváděčích atd. V domácích zařízeních jsou svodiče přepětí použity pro instalaci do elektrických panelů u vchodu do budovy nebo k ochraně jakéhokoliv cenného vybavení.
Typy svodičů
Vzhledem k velkému rozsahu úkolů jsou přepěťové ochrany rozděleny do několika typů, které se liší v následujících parametrech:
- Třída napětí - pracovní množství, pro které je omezovač navržen, je rozděleno na zařízení do 1kV a vyšší, zpravidla jmenovité napětí odpovídá standardní hodnotě elektrických parametrů sítě (6, 10, 35kV).
- Materiál košile - určuje typ izolace vnější vrstvy, nejčastěji používané modely porcelánu nebo polymerů.
- Třída zabezpečení - určuje schopnost instalace nebo na otevřené části, nebo pouze uvnitř.
- Počet prvků nebo fází - počet svodičů přepětí závisí na počtu chráněných fází a velikosti napájecího napětí.
Pro každou z fází elektroinstalace lze tedy instalovat samostatný sloupec nebo jeden pro všechny. Je třeba také poznamenat, že v elektrických instalacích pro 110 kV a více svodičů pro jednu fázi lze sestavit z několika prvků stejného typu, například od tří do 35 kV.
V závislosti na příčinách přepětí v síti musí být ochranné zařízení vyrovnáno v souladu s požadavky norem:
- GOST R 50571.18-2000 - z možného přepětí v nízkonapěťových sítích s vysokými bočními uzávěry.
- GOST R 50571.19-2000 - z seskoků, které vznikají vlivem blesku az toho vyplývajících elektroinstalací.
- GOST R 50571.20-2000 - z přepětí generovaného elektromagnetickými účinky.
Kombinace několika typů umožňuje stavět multifunkční nebo krokové omezovače.
Porcelán
Docela běžnou možností je přepínání přepěťových supresorů s porcelánovým pouzdrem. Tyto modely se liší svými provozními parametry, protože keramika je imunní vůči účinkům slunečního záření a vypouštěč ventilů uvnitř je prakticky nezávislý na okolní teplotě.
Významnou výhodou těchto omezovačů je také vysoká mechanická pevnost v tlaku a trhání, takže mohou být použity jako nosná konstrukce. Sběrače porcelánu se však vyznačují relativně velkou hmotností a v případě prasknutí také představují významnou hrozbu, protože úlomky porcelánu zasáhnou blízké budovy a mohou zranit personál.
Polymer
S rozvojem chemického průmyslu a šířením polymerů jako dielektrika významně nahradily omezovače porcelánu. Polymerní svodiče jsou pláště z pryže, vinylu, fluoroplastu nebo jiných podobných materiálů.
Omezovače polymeru jsou mnohem odolnější vůči vlhkosti, jsou lehčí a více jiskrově bezpečné, protože v případě rozbití těla nadměrným tlakem uvnitř kolony je košile poškozena podél zlomové linie, ale nelétá s ostrými fragmenty. Významnou výhodou polymerních modelů je jejich odolnost vůči dynamickým zatížením.
Nevýhody zachycovačů polymerů zahrnují schopnost akumulovat prach a jiné plevele na povrchu dielektrika, což v průběhu času vede ke zvýšení výkonu, zvýšení svodového proudu a poruchám izolace. Také polymery se bojí slunečního záření a teplotních výkyvů v prostředí.
Jeden sloupec
Takové svodiče přepětí jsou jeden konstrukční prvek s nelineárním odporem. Počet polovodičových disků v nich se volí podle kategorie chráněné elektrické instalace. V závislosti na množství a druhu prachu a plevelů, které se na povrchu usazují, jsou jednotlivé sloupové svodiče rozděleny do tříd II až IV podle kalibrace GOST 9920.
Multicolumn
Na rozdíl od předchozích zařízení, která se zabývají přepěťovými přepětími, mají tyto prostředky ochrany vysokonapěťových zařízení několik sloupů, modulů nebo bloků, které jsou kombinovány do jednoho systému. Tento typ svodiče se vyznačuje vyšší spolehlivostí vůči chráněným objektům, protože je schopen reagovat na jedno a diferenciální přepětí.
Technické specifikace
Při výběru konkrétního přepěťového supresoru se berou v úvahu následující parametry zařízení:
- Doba odezvy - charakterizuje otevírací rychlost polovodičového prvku omezovače po zvýšení napětí.
- Provozní napětí - určuje množství elektrické energie, kterou může svodič přepětí odolat bez jakéhokoliv narušení během jakéhokoli časového období.
- Jmenovité přepětí - hodnota pracovního množství, které je svodič schopen vydržet po dobu 10 sekund, je také normalizována společně se zbytkovým napětím, které zůstává v síti.
- Svodový proud - vzniká v důsledku použití napětí na supresor přepětí a je určen jeho ohmickým odporem nebo parametry odporu. V dobrém stavu je tento parametr setin nebo tisícin proudu, který proudí pláštěm a polovodičem ze zdroje do zemnicího vodiče.
- Výbojový proud - hodnota vznikající při pulzních skocích, v závislosti na zdroji přepětí, je rozdělena na atmosférické, elektromagnetické a spínací impulsy.
- Odolnost proti rázům přepětí - určuje schopnost udržet integritu všech konstrukčních prvků v nouzovém režimu.
Údržba a diagnostika svodičů přepětí
Během provozu nejsou potlačovače přepětí jednorázovým prvkem. Proto mohou opakovaně provádět operace přenosu pulzního výboje na zemní sběrnici automaticky. Vzhledem k povaze průtoku a velikosti přepětí může svodič ztratit tovární nastavení, čímž se sníží jeho provozní účinnost a dojde k úplnému selhání. Aby se takovým situacím zabránilo, podléhají během provozu pravidelným kontrolám, které jsou upraveny článkem 2.8.7 Přílohy. Pokud je toto zaškrtnuto:
- Odolnost - minimálně jednou za 6 let, měřeno megohmmetrem.
- Proud vodivosti se kontroluje pouze v případě, že se sníží předchozí parametr.
- Porucha napětí a těsnost se kontrolují pouze po opravě z výrobního závodu nebo při uvedení do provozu v továrně. Samoobslužné a provozní organizace takové diagnostická opatření pro omezovače nejsou prováděny.
- Tepelná měření by měla být prováděna v souladu s předpisy výrobce nebo místní preventivní údržbou.
Také během provozu může být provedena externí kontrola zařízení na přítomnost podgaru, třísek, znečištění nebo jiných vad izolace.