מעכב תחמוצת אבץ

מעכב תחמוצת אבץהואמעכב ברקיםעם ביצועי הגנה טובים.

המעכב תחמוצת אבץהוא מגן מתח יתר המתקדם ביותר בעולם. זאת בשל שילוב תחמוצת אזיןמעצרכמו דיסקו נגד הליבה. זה מאפשר שיפור במאפייני וולט-אמפר של דיסק הנגד ועלייה ביכולת זרם העבר במצבי מתח יתר, וזהו שיפור דרסטי בהשוואה לסיליקון קרביד קונבנציונלי.מעצריםתחת מתח פעולה רגיל, הזרם דרך המעכב הוא רק מעלה מיקרו-אמפר אחת. כאשר המעצרכאשר חווה מצב של מתח ממוצע, המאפיינים הלא ליניאריים המצוינים יגדילו את הזרם דרך המפסק פי כמה אלפי.מעצרנמצא במצב מוליך וישחרר את אנרגיית מתח היתר לאדמה ובכך יגן על ציוד העברת חשמל מפני השפעות מתח היתר.

מעכב תחמוצת אבץהוא סוג חדש של מעכב שפותח בשנות ה-70, המורכב בעיקר מווריסטור תחמוצת אבץ. לכל ווריסטור יש מתח מיתוג מסוים (הנקרא מתח ווריסטור) מרגע ייצורו. תחת מתח עבודה רגיל (כלומר, נמוך ממתח הווריסטור), ערך הווריסטור גדול מאוד, השווה למצב הבידוד. אך תחת מתח פגיעה (גדול ממתח הווריסטור), הווריסטור מתפרק בערך נמוך, השווה למצב קצר חשמלי. עם זאת, לאחר הפגיעה בווריסטור, הוא יכול לשחזר את מצב הבידוד; כאשר המתח מעל הווריסטור יורד, הוא חוזר למצב התנגדות גבוה. לכן, אם מותקן מעכב תחמוצת האבץ על קו החשמל, כאשר ברק מכה, המתח הגבוה של גל הברק גורם לווריסטור להתמוטט, וזרם הברק זורם דרך הווריסטור אל כדור הארץ. ניתן לשלוט במתח על קו החשמל בטווח בטוח, על מנת להגן על בטיחות הציוד החשמלי.

שבעה מאפיינים של מעכב תחמוצת אבץ:

קיבולת זרימה

זה בא לידי ביטוי בעיקר ביכולתו של מעכב הברקים לספוג כל מיני מתח יתר של ברקים, מתח יתר חולף בתדר מתח ומתח יתר בפעולה.

תכונות הגנה

מעכב תחמוצת אבץ משמש להגנה על כל סוגי הציוד החשמלי במערכת החשמל מפני נזקי מתח יתר של מוצרים חשמליים, ובעל ביצועי הגנה טובים. בשל מאפייני הוולטאמטריה הלא ליניארית המצוינים של יריעת שסתום תחמוצת אבץ, רק כמה מאות מיקרו-אמפר של זרם עוברים תחת מתח פעולה רגיל, קל לתכנן מבנה ללא פערים, כך שיהיו לו מאפיינים של ביצועי הגנה טובים, משקל קל וגודל קטן. כאשר מתח יתר פולש, הזרם הזורם דרך לוח השסתום עולה במהירות, ומגביל את משרעת מתח היתר ומשחרר את אנרגיית מתח היתר. לאחר מכן, לוח שסתום תחמוצת האבץ משחזר את מצב ההתנגדות הגבוהה כדי לגרום למערכת החשמל לעבוד כרגיל.

ביצועי האיטום

רכיבי מעכב ברקים בעלי ביצועי הזדקנות טובים, אטימות אוויר טובה של ציפוי מרוכב איכותי, שימוש בבקרת דחיסת טבעת איטום וחומר איטום מצופה ואמצעים אחרים, ציפוי קרמי כחומר איטום, כדי להבטיח איטום אמין, כך שביצועי מעכב הברקים יציבים.

תכונות מכניות של

שלושת הגורמים הבאים נלקחים בחשבון בעיקר: הכוח הסייסמי שיש לשאת;

לחץ רוח מקסימלי על המעצר;

החלק העליון של המעצר נושא את המתח המרבי המותר של החוט.

נכס לחיטוי

למעכב תחמוצת האבץ ללא פער יש עמידות גבוהה לזיהום.

מרחק הזחילה הספציפי שנקבע בתקן הלאומי הוא: אזור מזוהם בינוני מסוג II: מרחק זחילה ספציפי 20 מ"מ/קילוואלט;

אזור זיהום כבד מסוג III: מרחק זחילה ספציפי 25 מ"מ/קילוואלט;

אזור מזוהם במיוחד ברמה IV: מרחק זחילה ספציפי 31 מ"מ/קילוואלט.

אמינות תפעולית גבוהה

אמינות הפעולה ארוכת הטווח תלויה באיכות המוצרים ובבחירה סבירה של מוצרים. איכות המוצר משפיעה בעיקר על שלושת ההיבטים הבאים: הרציונליות של המבנה הכללי של מעכב הברקים; המאפיינים הוולטאמטריים ועמידות ההזדקנות של שסתום תחמוצת האבץ; ביצועי האיטום של מעכב הברקים.

סובלנות תדר הספק

עקב סיבות אחרות, כגון הארקה חד-פאזית, אפקט קיבול של קו ארוך ודחיית עומס, עלולים לגרום לעלייה במתח תדר החשמל או לייצר מתח יתר חולף בעל משרעת גבוהה, ולמעצור הברקים יש זמן מסוים לעמוד בעלייה מסוימת במתח תדר החשמל.

פוּנקצִיָה

לכל סוג של מעכב יש יתרונות ומאפיינים משלו, ויש להשתמש בו בסביבות שונות כדי להשיג אפקט בידוד טוב. תחת המתח המדורג, המעכב שווה ערך למבודד ולא תהיה לו כל פעולה. במקרה של משבר או מתח גבוה, מעכב הברקים יפעל ויוביל את הזרם לאדמה כדי להגן ביעילות על ציוד החשמל.

מִיוּן

לפי רמת המתח

מעצורי תחמוצת אבץ מסווגים לפי ערך המתח המדורג וניתן לחלק אותם לשלוש קטגוריות:

קטגוריית מתח גבוה: מתייחסת לסדרת מעצורי תחמוצת אבץ מעל 66 קילו-וולט, אשר ניתן לחלקם באופן גס לשבע דרגות: 1000 קילו-וולט, 750 קילו-וולט, 500 קילו-וולט, 330 קילו-וולט, 220 קילו-וולט, 110 קילו-וולט ו-66 קילו-וולט.

קטגוריית מתח בינוני: מתייחסת למוצרי סדרת מעכבי תחמוצת אבץ בטווח של 3kV עד 66kV (לא כולל מוצרי סדרת 66kV), אשר ניתן לחלקם באופן גס לארבע רמות מתח: 3kV, 6kV, 10kV ו-35KV.

קטגוריית מתח נמוך: מתייחסת למוצרי סדרת מעכבי תחמוצת אבץ מתחת ל-3 קילו-וולט (לא כולל מוצרי סדרת 3 קילו-וולט), אשר ניתן לחלקם באופן גס לארבע רמות מתח: 1 קילו-וולט, 0.5 קילו-וולט, 0.38 קילו-וולט ו-0.22 קילו-וולט.

בהתאם לזרם הפריקה הנומינלי

לפי זרם הפריקה הנומינלי, ניתן לחלק מעכבי תחמוצת אבץ לחמש קבוצות: 20, 10, 5, 2.5, 1.5kA.

לְפִילְהִשְׁתַמֵשׁ

ניתן לחלק מעצורי תחמוצת אבץ לשבעה סוגים בהתאם לשימושם: סוג מעגל מערכת, סוג תחנת כוח מערכתית, סוג חלוקת מערכת, סוג הגנה על בנק קבלים לפיצוי שאנט, סוג רכבת חשמלית, סוג נקודת ניטרלית למנוע ומנוע, סוג נקודת ניטרלית לשנאי.

לפי המבנה

ניתן לחלק את מעכבי תחמוצת האבץ לשתי קטגוריות לפי המבנה שלהם.

ניתן לחלק את מעכב תחמוצת האבץ לארבע דרגות בהתאם לביצועי העמידות לזיהום. סוג ⅰ הוא סוג נפוץ, סוג ⅱ משמש באזורים עם זיהום בינוני (מרחק זחילה ספציפי 20 מ"מ/קילוואט), סוג ⅲ משמש באזורים עם זיהום כבד (מרחק זחילה ספציפי 25 מ"מ/קילוואט), וסוג ⅳ משמש באזורים עם זיהום כבד במיוחד (מרחק זחילה ספציפי 31 מ"מ/קילוואט).

ציפוי מרוכב: מעכב תחמוצת אבץ בציפוי מרוכב עשוי מחומר גומי סיליקון מרוכב כציפוי, ובחירת יריעת עמידות לתחמוצת אבץ בעלת ביצועים גבוהים, שימוש פנימי במבנה מיוחד, הרכבה על ידי טכנולוגיה מתקדמת, מציעה יתרונות כפולים של חומר גומי סיליקון ויריעת עמידות לתחמוצת אבץ. בנוסף לכל היתרונות של מעכב תחמוצת אבץ פורצלן, לסדרת המוצרים ביצועי בידוד טובים, עמידות גבוהה לזיהום, ביצועים טובים מפני פיצוץ וגודל קטן, משקל קל, ללא תחזוקה, לא קל לנזק, איטום אמין, עמידות מצוינת להזדקנות ועוד.

לפי ביצועי המבנה

ניתן לחלק את מעכב תחמוצת האבץ לשלושה סוגים לפי מבנה וביצועים: ללא מרווח (W), עם מרווח טורי (C), עם מרווח מקבילי (B).

1. בעבר, הבחירה והחסרונות של מעכבי ברקים שהתחשבו רק במתח יתר של הפעלה וברמות מתח יתר של ברקים

התקן הלאומי קובע כי מתח מסוף אספקת החשמל של המערכת צריך להיות מעט גבוה מ-K כפול המתח הנומינלי (או המתח המדורג) Un של המערכת, כלומר, K=Um/Un (Um הוא המתח הגבוה ביותר של המערכת). בידוד הציוד החשמלי צריך להיות מסוגל לפעול לאורך זמן תחת Un. ערך K עבור מערכות 220kV ומטה הוא 1.15, ועבור מערכות 330kV ומעלה, K=1.1. העקרונות שהוזכרו לעיל נשמרים גם בשלב הראשוני של תכנון המעצור.

2. בחירה וצורך במעכב ברקים כדי להבטיח פעולה תחת מתח יתר של הארקה חד פאזית ובטיחות מערכת החשמל

מנקודת מבט של פעולה בטוחה, בחירת המתח המדורג של המעכב צריכה לעמוד גם בעקרונות הבאים:

(1) המתח המדורג של מעכב תחמוצת האבץ צריך להיות גבוה ממתח המעבר בתדר החשמל שעשוי להופיע בהתקנתו. במערכת הארקה ניטרלית של 110 קילו-וולט ומעלה, ניתן לבחור אותו בהתאם לשיטה הנ"ל.

(2) במערכת הארקה עקיפה ניטרלית במתח ניטרלי של 110 קילו-וולט ומתחתיה, מחלקת החשמל קובעת כי בתנאי הארקה חד-פאזית יש להארקה למשך שעתיים, ולפעמים אפילו אם מתח יתר של הארקה לסירוגין נמשך יותר משעתיים, מאפייני פעולה מסוג זה של מערכת מעכב ברקים תחמוצת אבץ בפעולה בטוחה תחת מתח מדורג של 10 שניות מהווים איום רציני. מבנה התכנון של מעכבי תחמוצת אבץ ומעכבי SiC שונה (לאחרון יש פער של כיבוי קשת, לראשון אין פער או שיש רק פער הפרדה), כך שבפועל מעכבי תחמוצת אבץ עלולים לגרום לקריסה תרמית ואף לתאונות פיצוץ חמורות. לנוכח מצב זה, סוכנויות אספקת חשמל ומכוני תכנון חשמל רבים הציגו סוגים רבים של ערכי מתח מדורגים (כגון 14.4 קילו-וולט, 14.7 קילו-וולט וכו') בהתאם לתנאי רשת החשמל המקומית. בבדיקת עומס פעולה של מספר מאמרי דיון סטנדרטיים לאומיים, סבילות המתח המדורג של 10 שניות גדלה לפי 1.2 ~ 1.3, כך שהסתגלות מעכבי תחמוצת האבץ לנקודת הניטרלי עולה. מערכת הארקה לא ישירה משופרת.

מכיוון שהמתח המדורג של מעכב תחמוצת האבץ נמוך מדי, המעכב יפעל תחת מתח יתר של הארקה חד פאזי או אפילו מתחי יתר חולפים רבים. מחלקת הפיקוח על הבטיחות ותיאום הייצור של משרד החשמל הציעה את תיקון המעכב כבר בעלון הבטיחות ה-17 מיום 30 באוקטובר 1993.

בתקופת המעבר בין ההכרזה לעדכון התקן החדש, מוצעים כללי התכנון הבאים לבחירת המתח המדורג ומתח הפעולה הרציף של מעכב תחמוצת האבץ במערכת ניטרלית שאינה מוארקת: המתח המדורג הוא פי 1.2-1.3 ממתח הכיבוי הקשת של מעכב תחמוצת האבץ הייחוס, ומתח הפעולה הרציף הוא מתח הקו הגבוה ביותר של פעולת המערכת.

מכיוון שאין תקן אחיד לנתונים הבסיסיים הנ"ל, תהיה פער בין יצרן מעכב הברקים למשתמש בתכנון ובייצור.

3, ליישם את מהדורת 2000 של התקן החדש, בחירה בטוחה וסבירה של מעכבי ברק במציאות

בתקן החדש של סין משנת 2000 (GB11032-2000), הוכר עקרון בחירת המתח המדורג מעל פי 1.2-1.3, אך לבחירת מתח פעולה רציפה יש הוראה חדשה: על סמך השתקפות חיי השירות של המעצור של 1.5Un//U1mA כערך ייחוס, ניתן לבחור (לתכנן) את מתח הפעולה הרציף של המעצור. ברמת התכנון והייצור של המעצור הביתי, הערך הכללי הוא 80%, כך שמתח הפעולה הרציף נבחר כ-0.8 מהמתח המדורג. נתון זה נתמך על ידי אזור הזרם הקטן של עקומת הוולטאמטריה.

לכן, בפועל, יש לקחת בחשבון את רמת מתח היתר של פעולת הארקה חד פאזית למשך שעה אחת בעת ביצוע חישוב סימולציה בהתאם לתנאים ספציפיים או בחירת המעכב בהתאם לניסיון ולפרקטיקה. עם זאת, ישנם ערכי מתח מדורגים רבים השונים במקצת מהערכים הנ"ל בהסכמים הטכניים של המשתמשים ואפילו בשרטוטים של מכוני תכנון חשמל, שלדעתי אינם נחוצים (כגון 16.5kV ו-16.7kV ב-10kV וכו'). הסיבה לכך היא שבתהליך התכנון בפועל של מעכב הברקים, ערך המתח המדורג בעקומת וולט-אמפר נמצא באזור הזרם הקטן, שהוא קטן מערך U1mAAC, ולכן לא ניתן לממש את ההבדל הדק בתכנון בפועל של מעכב הברקים. בנוסף, מהדיון הבא, בהתאם לדרישות התקן הלאומי החדש, יש לבחור שימוש בטוח תחת מתח היתר המותר (זה מתייחס למערכת לא מוארקת).

4. בחירה מדעית של מעכב תחמוצת אבץ לא מקורקע לפי התקן החדש של מהדורת 2000

(1) יש לבחור ולתכנן את המתח המדורג בהתאם לערך האפקטיבי המרבי של מתח תדר החשמל המותר המופעל על הדקי המעצר, כך שהוא יוכל לפעול כראוי תחת מתח יתר חולף שנקבע בבדיקת עומס הפעולה שצוינה. יש לבחור את מתח הפעולה הרציף כך שיאפשר RMS קבוע בין הדקי המעצר. בשלב זה, מתח פריקת תדר החשמל צריך להיות גבוה מספיק כדי למנוע את פעולת הבידוד של הציוד המוגן תחת מתח יתר פעולה ללא הגנה ולהאריך את חיי השירות, ויש לקחת בחשבון את רמת קצב הטעינה בפועל ואת מתח השיורי של מעצר תחמוצת האבץ המיוצר בסין.

(2) כאשר מתח תדר החשמל עולה בצורה משמעותית יותר או שמתח בדיקת הבידוד של הציוד גבוה יותר, יש לבחור את המתח המדורג הגבוה יותר של מעכב תחמוצת האבץ. בחירת מתח ייחוס תדר החשמל תהיה שווה או גדולה מהמתח המדורג. שתי נקודות אלה בדרישות התקן הלאומי החדשות עומדות טוב יותר, וניתן למצוא גם את החישוב הבא כדי לעמוד בדרישות מתח היתר. דרישות התקן הלאומי, כדי להבטיח פעולת הארקה חד פאזית 2 שעות ללא פעולה. במקרה החמור ביותר, כאשר הארקה חד פאזית ודחיית עומס מתרחשות בו זמנית, מתח היתר המרבי האפשרי המחושב לפי תיאוריה הוא פי 1.99, ומתח ההפעלה הרציף המותר UC (ערך אפקטיבי) של מעכב תחמוצת האבץ נבחר כדלקמן:

המתח המדורג (Ur≈1.25 UC) נבחר בהתאם לקצב טעינה סטנדרטי לאומי של 0.8, אשר כולם עמדו בדרישות. אם נעשה שימוש בהארקת קשת ומתח יתר תהודה עם הסתברות פליטה גבוהה, המתח המדורג יעמוד ב: לחץ שוב?=0.8 בחר מתח הפעלה רציף, אשר גם הוא עומד בדרישות.

לסיכום, הקושי העיקרי בבחירת מפסק הוא לקבוע את היקף מתח היתר הזמני. יש צורך להבטיח פעולה בטוחה ומדויקת תחת מתח יתר תפעולי גבוה ומתח יתר אטמוספרי, ולהבטיח שלוחת השסתום לא תפעל תחת מתח יתר זמני.

כיום, בחירת הסוג והתכנון של המעצר חייבים להבטיח שמעצר תחמוצת האבץ בעל מתח היתר הגבוה ביותר במערכת לא יפעל לאחר הארקה חד פאזית במשך שעתיים, אחרת המעצר תחמוצת האבץ יגרום לקריסה תרמית או אפילו לפיצוץ.

לכן, ראוי לבחור את המערכת הלא מוארקת בהתאם לדרישות החדשות.

אבל בקבל מוארק עם סליל דיכוי קשת, מתח יתר של הארקה יהיה נמוך בהרבה, אז ניתן לבחור מתח נמוך בהתאם לחישוב מעשי של מתח מדורג ומתח פעולה רציף כדי לגרום לפעולת מעכב ברקים של תחמוצת אבץ תחת מתח יתר פעולה נמוך יותר, התקן הגנה על קבלים, אבל אם זה לא נוח לך, ניתן גם לבחור לפי מערכת ללא הארקה.

מכיוון שנחשב כי בידוד הקוטב של הקבל להארקה עומד בדרישות הארקה חד פאזית למשך 2 שעות.

כאשר המפסק פועל במתח נמוך מהמתח המדורג, הוא אינו פועל ולא יגרום נזק מתח יתר להתקן הקבל.

בסך הכל, הסיבה לכך היא שצלחות שסתומים מסדרת תחמוצת האבץ ללא מרווח ישירות בטור, בנגדים של מעכב ברקים של תחמוצת אבץ לא יכולים לשאת אפילו יותר מפי 1.99 מתח יתר, הנגרם על ידי בחירת מתח ייחוס של קשת SiC. מתח ייחוס של מעכב ברקים של תחמוצת אבץ אינו עומד בדרישות, ועל מנת להבטיח את בטיחות המעכב, אין נתוני סימולציה בפועל.

הערך המומלץ המגולם ברוח התקן הלאומי מתאים יותר משום שהוא עומד בדרישות המגבלה.