Valvole di sicurezza: principio di funzionamento e caratteristiche

Dispositivo e principio di funzionamento delle valvole

Gli elementi principali del limitatore della valvola sono uno spinterometro e un resistore non lineare, che sono collegati in serie tra il filo sotto tensione e la terra in parallelo con l'isolamento protetto.

Quando un impulso di sovratensione viene applicato allo scaricatore, il suo spinterometro viene interrotto e la corrente scorre attraverso lo scaricatore. Pertanto, il fermo viene messo in funzione. La tensione alla quale si rompono gli spinterometri è chiamata tensione di rottura dello scaricatore.

Dopo la rottura dello spinterometro, la tensione nello spinterometro, e quindi sull'isolante che protegge, diminuisce ad un valore pari al prodotto della corrente impulsiva Azi on resistenza del resistore in serie R e. Questa tensione è chiamata tensione residua Ubasn. Il suo valore non rimane costante, ma cambia insieme a un cambiamento nell'entità della corrente impulsiva mentre passa attraverso lo spinterometro.Tuttavia, durante tutto il tempo di funzionamento dello scaricatore, la tensione residua non deve salire ad un valore pericoloso per l'isolamento protetto.

Riso. 1. Schema elettrico accendendo le valvole. IP — scintilla, Rn — resistenza del resistore non lineare, U — impulso di sovratensione da fulmine, E — isolamento dell'oggetto protetto.

Dopo che la corrente impulsiva smette di fluire attraverso lo scaricatore, la corrente dovuta alla tensione di frequenza continua a fluire. Questa corrente è chiamata corrente di accompagnamento. Gli spinterometri dello scaricatore devono garantire un'estinzione affidabile dell'arco successivo quando attraversa per la prima volta lo zero.

Riso. 2. La forma dell'impulso di tensione prima e dopo l'azionamento della valvola. Tp è il tempo di reazione dello spinterometro (tempo di scarica), Azi è la corrente impulsiva dello scaricatore.

Tensione di alimentazione della valvola

L'affidabilità dell'estinzione dell'arco dallo spinterometro dipende dal valore della tensione della frequenza dell'alimentazione dello scaricatore al momento dell'estinzione della corrente successiva. Il valore massimo della tensione a cui gli spinterometri dei limitatori interrompono in modo affidabile la corrente di accompagnamento è chiamato tensione massima consentita o tensione di smorzamento Ugash.

L'entità della tensione di raffreddamento del limitatore della valvola è determinata dalla modalità operativa dell'impianto elettrico in cui opera. Poiché durante i temporali può verificarsi un cortocircuito simultaneo di una fase verso terra e il funzionamento dei limitatori delle valvole su altre fasi non danneggiate, in questo caso la tensione in queste fasi aumenta. La tensione di spegnimento delle valvole viene selezionata tenendo conto di tali aumenti di tensione.

Per i limitatori che operano in reti con neutro isolato, si presume che la tensione di estinzione sia Uburning = 1,1 x 1,73 x Uf = 1,1 Un, dove Uf — tensione della fase di lavoro.

Ciò tiene conto della possibilità di aumentare la tensione delle fasi non danneggiate a lineare quando una fase è in corto a terra e di un altro 10% a causa della regolazione della tensione dell'utente. Pertanto, la massima tensione operativa dello scaricatore è il 110% della tensione nominale della rete Unom.

Per gli scaricatori che operano in reti con un solido neutro messo a terra, la tensione di spegnimento è 1,4 Uf, t.d. 0,8 della tensione nominale di rete: Ubreakdown = 1,4 Uf = 0,8 UNo. Pertanto, tali scaricatori sono talvolta chiamati 80%.

Spark gap nelle valvole

Gli spinterometri delle valvole devono soddisfare i seguenti requisiti: avere una tensione di rottura stabile con una diffusione minima, avere una caratteristica volt-secondo piatta, non modificare la tensione di rottura dopo operazioni ripetute, estinguere l'arco della corrente residua quando passa per la prima volta attraverso lo zero. Questi requisiti sono soddisfatti da più spinterometri assemblati da spinterometri singoli con piccoli traferri. Le singole candele sono collegate in serie e per ciascuna di esse alla massima tensione consentita vi sono circa 2 kV.

La suddivisione dell'arco in brevi archi in spinterometri singoli aumenta le proprietà di soppressione dell'arco dello scaricatore della valvola, il che si spiega con l'intenso raffreddamento dell'arco e la grande caduta di tensione su ciascun elettrodo (effetto caduta di tensione catodica).

La tensione di rottura degli spinterometri in uno scaricatore a valvola quando esposto a sovratensione atmosferica è determinata dalla sua caratteristica volt-secondo, cioè dalla dipendenza del tempo di scarica dall'ampiezza dell'impulso di sovratensione. Il tempo di scarica è il tempo dall'inizio dell'impulso di picco alla rottura dello spinterometro dello scaricatore.

Per un'efficace protezione dell'isolamento, la sua caratteristica volt-secondo deve essere superiore alla caratteristica volt-secondo dello scaricatore. Lo spostamento delle caratteristiche volt-secondo è necessario per preservare l'affidabilità della protezione in caso di accidentale indebolimento dell'isolamento durante il funzionamento, nonché per la presenza di aree di propagazione delle tensioni di scarica sia nello scaricatore stesso che nel isolamento protetto.

La caratteristica volt-secondo del protettore dovrebbe avere una forma piatta. Se è ripido, come mostrato in fig. 3 con una linea tratteggiata, ciò porterà al fatto che lo scaricatore perderà la sua universalità, poiché ogni tipo di apparecchiatura con una caratteristica volt-secondo individuale richiederà il proprio limitatore speciale.

Riso. 3. Caratteristiche volt-secondo dei limitatori delle valvole e dell'isolamento da essi protetto.

Un resistore non lineare. Gli vengono imposti due requisiti opposti: nel momento in cui la corrente di fulmine lo attraversa, la sua resistenza deve diminuire; quando la corrente di potenza di frequenza di accompagnamento lo attraversa, deve, al contrario, aumentare.Questi requisiti sono soddisfatti resistenza del carborundum, che cambia a seconda della tensione applicata ad esso: maggiore è la tensione applicata, minore è la sua resistenza e, viceversa, minore è la tensione applicata, maggiore è la sua resistenza.

Inoltre la resistenza in serie del carburund, come resistenza attiva, riduce lo sfasamento tra la corrente e la tensione di accompagnamento, e con il loro passaggio simultaneo attraverso il valore zero, viene facilitato lo spegnimento dell'arco.

All'aumentare della tensione, il valore della resistenza degli strati barriera diminuisce, il che garantisce il passaggio di grandi correnti con cadute di tensione relativamente piccole.

Appunti HTML La dipendenza della tensione ai capi dello spinterometro dal valore della corrente che lo attraversa (caratteristica corrente-tensione) è approssimativamente espressa dall'equazione:

U = CAα,

dove U è la tensione attraverso la resistenza del protettore della valvola del resistore non lineare, I - la corrente che passa attraverso il resistore non lineare, C è una costante numericamente uguale alla resistenza a una corrente di 1 A, α Il fattore di ventilazione è .

Più piccolo è il coefficiente α, minore è la tensione del resistore non lineare che cambia quando cambia la corrente che lo attraversa e minore è la tensione residua della valvola.

I valori di tensione residua riportati nel certificato del limitatore della valvola sono dati per le correnti impulsive normalizzate. I valori di queste correnti sono compresi tra 3.000 e 10.000 A.

Ogni impulso di corrente lascia una traccia di distruzione nel resistore in serie: si verifica una rottura dello strato barriera dei singoli grani di carborundum.Il passaggio ripetuto di impulsi di corrente porta al completo guasto del resistore e alla distruzione dello scaricatore. Il guasto completo del resistore si verifica prima, maggiore è l'ampiezza e la lunghezza dell'impulso di corrente. Pertanto, la capacità di flusso del limitatore della valvola è limitata. Quando si valuta il rendimento dei limitatori delle valvole, viene preso in considerazione il rendimento sia dei resistori in serie che degli spinterometri.

Le resistenze devono sopportare senza danneggiarsi 20 impulsi di corrente di durata 20/40 µs con ampiezza dipendente dal tipo di limitatore. Ad esempio, per gli scaricatori del tipo RVP e RVO con una tensione di 3 - 35 kV, l'ampiezza della corrente è 5000 A, per il tipo RVS con una tensione di 16 - 220 kV - 10.000 A e RVM e RVMG con una tensione di 3 — 500 kV — 10.000 A.

Per aumentare le proprietà protettive dello spinterometro della valvola, è necessario ridurre la tensione residua, che può essere ottenuta riducendo il coefficiente della valvola α del resistore non lineare in serie, aumentando al contempo le proprietà di soppressione dell'arco dello spinterometro.

L'aumento delle proprietà di soppressione dell'arco degli spinterometri consente di aumentare la corrente di derivazione da essi interrotta, e quindi consente di ridurre la resistenza del resistore serie. Attualmente, il miglioramento tecnico delle valvole viene effettuato in questa direzione.

è da notare che nel circuito limitatore della valvola il dispositivo di messa a terra è di grande importanza. In assenza di messa a terra, lo scaricatore non può funzionare.

La messa a terra del limitatore della valvola e le apparecchiature da esso protette sono combinate.Nei casi in cui il limitatore della valvola è per qualche motivo separato dall'apparecchiatura protetta messa a terra, il suo valore è normalizzato in funzione del livello di isolamento dell'apparecchiatura.

Installazione di vincoli

Dopo un'accurata ispezione, le battute vengono installate sulle strutture portanti, controllate a livello ea piombo con eventuale imbottitura, sotto la base dei profilati di lamiera e fissate sui supporti mediante un morsetto imbullonato.