سدادات الأنابيب - الجهاز والميزات والتطبيق والمزايا والعيوب
لا يستبعد استخدام قضبان الصواعق تمامًا أضرار الصواعق التي تلحق بالتركيبات الكهربائية ، وخاصة خطوط الطاقة ، نظرًا لأن احتمال حدوث الصواعق لخطوط الطاقة العلوية يمكن أن يكون مرتفعًا نسبيًا ، علاوة على ذلك ، يتم تنفيذها غالبًا دون أي حماية للموصلات على الإطلاق . يصل الجهد الزائد الذي يحدث على الخطوط أثناء ضربات الصواعق إلى المحطات الفرعية (وهذا هو سبب تسميتها بالاندفاعات) ويمكن أن تشكل خطرًا على عزل المعدات المثبتة هناك.
لمنع حدوث تلف لأي هيكل عازل ، قم بتضمين شرارة ، فولت ثانية (يجب أن تكون خصائصها أقل من خاصية الفولت الثاني للعزل المحمي.إذا تم استيفاء هذا الشرط ، فإن انخفاض موجة الجهد الزائد سيؤدي في جميع الحالات إلى انهيار فجوة الشرارة ، متبوعًا بانخفاض حاد ("تعطيل") للجهد عبر فجوة الشرارة والعزل المحمي. ستبدأ فجوة الشرارة في التدفق بسبب جهد التردد الصناعي للتركيبات الكهربائية - التيار المصاحب.
في التركيبات ذات المحايد المؤرض أو في حالة حدوث فجوة شرارة ثنائية أو ثلاثية الطور ، قد لا ينطفئ القوس اللاحق نفسه ، وسيصبح خطأ النبضة في هذه الحالة دائرة قصر ثابتة ، مما يؤدي إلى انقطاع التيار الكهربائي. التثبيت. لذلك ، من أجل تجنب مثل هذا الإغلاق للتثبيت ، من الضروري إطفاء القوس التالي من خلال فجوة الشرارة.
الأجهزة التي لا توفر فقط حماية العزل ضد الجهد الزائد ، ولكن أيضًا تطفئ القوس التالي في وقت أقل من مدة حماية الترحيل ، تسمى مانعات الحماية على عكس الشموع التقليدية ، والتي تسمى عادةً الفجوات الواقية (PZ).
توقف الأنابيب مع صمام هي الأنواع الرئيسية من الخدم. وهي تختلف في مبدأ إطفاء القوس اللاحق. في موانع الأنبوب ، يتم إطفاء القوس عن طريق إنشاء انفجار طولي مكثف ، وفي مانعات الصمامات ، يتم إطفاء القوس بسبب انخفاض التيار اللاحق عن طريق مقاومة إضافية متصلة في سلسلة مع فجوة الشرارة.
فجوة شرارة الأنبوب (الشكل 1 ، أ) عبارة عن أنبوب 2 مصنوع من مادة عازلة مولدة للغاز ، يوجد بداخله فجوة إطفاء قوس غير منظمة S1 يتكون من قطب كهربائي 3 وشفة 4.يتم فصل الشرارة عن جهد التشغيل بواسطة فجوة شرارة خارجية ، لأن الأنبوب 2 غير مخصص للوجود طويل الأمد تحت الجهد بسبب تحلل مادة توليد الغاز تحت تأثير تسرب التسرب. تم تأريض الشفة الثانية 1 للمحدد.
أرز. 1. صواعق الأنبوب: أ - دارة الجهاز والتبديل ، ب - التدوين التقليدي للمخططات ، ج - الجهد في الصواعق ، د - الدائرة المكافئة.
مع زيادة الجهد في الشبكة (الشكل 1 ، ج) ، تنكسر كل من فجوات الشرارة وتنقطع موجة الجهد الزائد (المنحنى 1). يبدأ التيار المصاحب بالتدفق على طول المسار الناتج عن تفريغ النبض ، ويتحول تفريغ الشرارة إلى تفريغ قوس. تحت تأثير درجة الحرارة المرتفعة لقناة القوس للتيار المصاحب ، تتحلل مادة الأنبوب مع الإطلاق بكمية كبيرة من الغازات ، يزداد الضغط بداخلها بشكل حاد (يصل إلى عشرات الغلاف الجوي) ويتم دفع الغازات للخارج من خلال فتحة الفلنجة 4 ، مما يؤدي إلى انفجار طولي مكثف. نتيجة لذلك ، يتم إطفاء القوس عندما يمر التيار من خلال الصفر.
عندما يتم تشغيل فجوة الشرارة ، فإنها تصدر غازات متأينة متوهجة على شكل شعلة 5 بطول 1.5 - 3.5 متر وعرض 1 - 2.5 متر (اعتمادًا على الجهد الاسمي لفجوة الشرارة) ويتم سماع صوت يشبه الطلقة سمعت. لذلك ، من أجل منع حالات الفشل من الطور إلى الطور ، عند تثبيت الموانع ، من الضروري التأكد من أن الأجزاء الحاملة الحالية للمراحل المجاورة لا تقع في منطقة التفريغ.يمكن ضبط جهد التعثر في الموانع عن طريق تغيير مسافة فجوة الشرارة الخارجية ، ولكن لا يمكن تقليلها إلى أقل من حد أدنى معين ، لأن هذا يتسبب في تعثر الموانع كثيرًا وزيادة تآكلها.
نظرًا لأن المجال الكهربائي للأقطاب الكهربائية على شكل قضيب في فجوة شرارة الأنبوب غير متجانسة بدرجة كبيرة ، فإن خاصية الفولت الثاني لها لها طابع متناقص في المنطقة حتى 6-8 ميكرو ثانية ، وهو ما لا يتوافق مع خصائص فولت الثانية المسطحة لـ المحولات والآلات الكهربائية. مطلوب شدة معينة لتكوين الغاز من أجل التبريد الناجح للقوس ، وبالتالي هناك حد أدنى للتيارات المراد قطعها حيث يمكن للمفرغ أن يطفئ القوس خلال 1-2 دورات نصف.
كما أن الحد الأعلى للتيارات المقاطعة محدود أيضًا ، نظرًا لأن تكوين الغاز الشديد قد يؤدي إلى تدمير مانع الصواعق (تمزق الأنبوب أو تدمير الفلنجات).
يشار إلى نطاق تيارات المقاطعة في تعيين نوع مانع الصواعق ، على سبيل المثال ، RTV 35 / (0.5 - 2.5) يعني مانع أنبوب 0.5 - 2.5 فينيل بلاستيك ل 35 كيلو فولت مع نطاق تيار انقطاع من 0.5 - 2.5 كيلو أمبير.
مع انخفاض طول فجوة قمع القوس وزيادة قطرها ، يتم تحويل كلا حدي تيارات التفريغ إلى قيم أكبر.
نظرًا لأن تشغيل الصواعق مصحوب بحرق جزء من مادة أنبوب قمع القوس ، بعد 8-10 عمليات ، عندما يزيد القطر بنسبة 20-25 ٪ مقارنةً بالجزء الأولي ، يصبح مانع الصواعق غير قابل للاستخدام (نظرًا لأن حدود التيارات ، التي تقاطعت بها ، تتغير) ويجب استبدالها.
من أجل مراعاة عدد العمليات ، تم تجهيز محددات الأنابيب بمؤشر تنشيط على شكل شريط معدني 6 (انظر الشكل 1 ، أ) ، غير مكشوف بواسطة الغازات المنبعثة من المحدد. حاليًا ، تنتج الصناعة قيود الأنابيب من نوع RTF التي يتم فيها توليد الغاز من أنابيب الألياف ، ونوع RTV مع الأنابيب البلاستيكية المصنوعة من الفينيل.
بسبب القوة الميكانيكية المنخفضة للألياف ، يتم تغليفها في أنبوب سميك من الورق المقوى ، والذي من أجل تقليل استرطابه ، يتم تغطيته بورنيش مقاوم للرطوبة (عادةً مينا بيركلوروفينيل) ، والذي يمكنه تحمل التأثيرات الجوية في الصيف والشتاء فترات جيدة. السمة المميزة لمانعات RTF هي وجود حجرة في الطرف المغلق للأنبوب ، مما يعزز الانفجار الطولي عندما يمر التيار عبر القيمة الصفرية وبالتالي يساهم في إطفاء القوس.
في موانع RTV ، يتم توليد الغاز بواسطة أنبوب بلاستيكي من الفينيل ، والذي يتمتع بقدرة أعلى على توليد الغاز وخصائص عزل يتم الحفاظ عليها جيدًا حتى عند العمل في الهواء الطلق في جميع الظروف الجوية. تتميز موانع RTV بتصميم أبسط (لا توجد حجرة داخلية ، لا توجد حاجة لطلاء) وحدود عليا أعلى للتيارات المقاطعة (15 كيلو أمبير بدلاً من 7-10 كيلو أمبير لمانعات RTF).
أرز. 2. توقف الأنابيب RTV-20-2 / 10
للتشغيل في شبكات ذات تيارات متقطعة كبيرة جدًا (تصل إلى 30 كيلو أمبير) ، يتم إنتاج محددات معززة من نوع RTVU ، ويتم تحقيق القوة الميكانيكية المتزايدة عن طريق لف أنبوب بلاستيكي من الفينيل بطبقات من شريط زجاجي مشرب بمقاومة الطقس مركب الايبوكسي.
إن قدرة تحمل النبضات لموانع الأنبوب ، والتي تمرر عمليًا تيار البرق بالكامل من خلالها عندما تصطدم بالخط ، عالية جدًا وتصل إلى 30-70 كيلو أمبير.
يتم اختيار موانع الأنابيب وفقًا للجهد الاسمي للشبكة وحدود تيارات الدائرة القصيرة للشبكة عند نقطة تركيبها. يتم حساب الحد الأقصى لتيار الدائرة القصيرة عند تشغيل جميع عناصر الشبكة (الخطوط والمحولات والمولدات) ، مع مراعاة المكون غير الدوري لتيار الدائرة القصيرة ، الحد الأدنى للتيار - مع دائرة شبكة بها عناصر منفصلة جزئيًا (لـ على سبيل المثال ، للإصلاح) وبدون المكون غير الدوري يعتبر. تم العثور على حدود تيار الدائرة القصيرة. يجب أن يتناسب مع حدود المقاطعة الحالية لمانع الأنابيب.
يتم إنتاج موانع الأنبوب لجهود من 3 إلى 220 كيلو فولت ، وتتراوح تيارات المقاطعة من 0.2 - 7 و 1.5 - 30 كيلو أمبير عند الجهد 3 - 35 كيلو فولت إلى 0.4 - 7 و 2.2 - 30 كيلو أمبير عند الجهد 110 كيلو فولت. يتكون مانع الصواعق 220 كيلو فولت من اثنين من موانع الأنبوب بجهد 110 كيلو فولت متصلان بقفص فولاذي مع أنابيب تفريغ.
تتمثل العيوب الرئيسية لموانع الأنبوب في وجود منطقة تفريغ ، وانقطاع حاد في موجة الارتفاع ، وقصر الدائرة (وإن كان قصير المدى) من الخطوط إلى الأرض ، وخاصية شديدة الانحدار بالثانية ، مما يستبعد الاحتمال من الاستخدام الواسع لمانعات الأنبوب كجهاز حماية لمعدات المحطات الفرعية. عيب محددات الأنابيب هو وجود تيارات متقطعة محدودة ، مما يعقد إنتاجها وتشغيلها.
نظرًا لبساطتها وتكلفتها المنخفضة ، فإن موانع الأنابيب تستخدم على نطاق واسع كوسيلة مساعدة لحماية المحطات الفرعية ، لحماية المحطات الفرعية منخفضة الطاقة والحرجة ، وكذلك الأقسام الفردية للخطوط.
حاليًا ، يتم استبدال محددات الأنبوب والصمام تدريجيًا بمحددات الجهد غير الخطية (المحددات) ... وهي عبارة عن متغيرات أكسيد معدني متصلة تسلسليًا (مقاومات غير خطية) بدون شرارات ، ومحاطة بغلاف خزفي أو بوليمر.