Ki jan Aparèy pwoteksyon Surge (SPD) travay

Ki jan Aparèy pwoteksyon Surge (SPD) travay

Kapasite nan yon SPD limite ovèrvoltaj sou rezo a distribisyon elektrik pa detounman kouran vag se yon fonksyon nan eleman yo vag-pwoteksyon, estrikti nan mekanik nan SPD a, ak koneksyon an nan rezo a distribisyon elektrik. Yon SPD gen entansyon limite ovèrvoltaj pasajè ak devye vag aktyèl, oswa toude. Li gen omwen yon eleman ki pa lineyè. An tèm ki pi senp yo, SPD yo gen entansyon limite surtansyon pasajè ak yon objektif pou anpeche domaj ekipman ak D 'akòz vag vòltaj pasajè rive nan aparèy yo pwoteje.

Pou egzanp, konsidere yon moulen dlo pwoteje pa yon valv sekou presyon. Tiyo sekou presyon an pa fè anyen jiskaske yon batman sou presyon rive nan rezèv dlo a. Lè sa rive, valv la ouvè ak shunts presyon siplemantè a sou kote, konsa ke li pa pral rive nan wou dlo a.

Si valv sekou a pa t 'prezan, presyon twòp ka domaje wou dlo a, oswa petèt koneksyon an pou saw la. Menm si valv la sekou an plas ak travay byen, kèk rès nan batman kè a presyon ap toujou rive nan volan an. Men, presyon yo pral redwi ase pou yo pa domaje wou dlo a oswa deranje operasyon li yo. Sa a dekri aksyon an nan SPDs. Yo redwi pasajè nan nivo ki pa pral domaje oswa deranje operasyon an nan ekipman sansib elektwonik.

Teknoloji yo itilize

Ki teknoloji yo itilize nan SPDs?

Soti nan IEEE Std. C62.72: Yon kèk eleman komen vag-pwoteksyon yo itilize nan fabrikasyon SPD yo se varistors oksid metal (MOVs), dyòd lavalas pann (ABDs - ansyen ke yo rekonèt kòm dyod lavalas Silisyòm oswa SADs), ak tib egzeyat gaz (GDTs). MOV yo se teknoloji ki pi souvan itilize pou pwoteksyon sikwi AC yo. Vag Rating aktyèl la nan yon MOV ki gen rapò ak zòn nan kwa-seksyonèl ak konpozisyon li yo. An jeneral, pi gwo zòn nan kwa-seksyonèl, ki pi wo a vag aktyèl la Rating nan aparèy la. MOV jeneralman yo nan wonn oswa rektangilè jeyometri men vini nan yon multitude nan dimansyon estanda sòti nan 7 mm (0.28 pous) a 80 mm (3.15 pous). Evalyasyon aktyèl vag nan eleman sa yo pwoteksyon vag varye anpil epi yo depann sou manifakti a. Kòm diskite pi bonè nan kloz sa a, pa konekte MOVs yo nan yon etalaj paralèl, yo ka yon vag valè aktyèl dwe kalkile pa senpleman ajoute vag evalyasyon aktyèl yo nan MOVs yo endividyèl ansanm jwenn vag Rating aktyèl la nan etalaj la. Nan fè sa, yo ta dwe bay konsiderasyon kowòdinasyon nan karakteristik sa yo opere nan MOV yo chwazi a.

Gen anpil ipotèz sou ki eleman, ki topoloji, ak deplwaman teknoloji espesifik ki pwodui SPD ki pi bon pou detounman vag aktyèl la. Olye pou yo prezante tout opsyon yo, li pi bon ke diskisyon sou evalyasyon aktyèl vag, Rating Egzeyat Nominal Kouran, oswa kapasite aktyèl vag vire toutotou done tès pèfòmans yo. Kèlkeswa eleman yo itilize nan konsepsyon an, oswa espesifik estrikti mekanik la deplwaye, sa ki enpòtan se ke SPD a gen yon vag aktyèl Rating oswa Egzeyat Nominal Kouran Rating ki apwopriye pou aplikasyon an.

Yon deskripsyon pi vaste nan eleman sa yo swiv. Konpozan yo itilize nan SPDs varye konsiderableman. Isit la se yon echantiyon nan eleman sa yo:

• Varistor oksid metal (MOV)

Tipikman, MOVs konpoze de yon kò wonn oswa rektangilè ki gen fòm nan oksid zenk sintered ak aditif apwopriye. Lòt kalite nan itilize gen ladan fòm Echafodaj ki ak estrikti multi. Varistors gen elektwòd patikil metal ki fòme ak yon alyaj an ajan oswa lòt metal. Elektwòd yo ka te aplike nan kò a pa tès depistaj ak SINTERING oswa pa lòt pwosesis depann sou metal la itilize. Varistors tou souvan gen fil oswa tab mennen oswa kèk lòt kalite revokasyon ki ka te soude nan elektwòd la.

Mekanis kondiksyon debaz la nan MOVs rezilta soti nan jonksyon semi-conducteurs nan fwontyè a nan grenn yo oksid zenk ki te fòme pandan yon pwosesis SINTERING. Varistor la ka konsidere kòm yon aparèy milti-junction ak grenn anpil aji nan seri-paralèl konbinezon ant tèminal yo. Yon figi schematic kwa-seksyonèl nan yon varistor tipik yo montre nan Figi 1.

Varistors gen pwopriyete pou kenbe yon chanjman vòltaj relativman ti atravè tèminal yo pandan y ap vag aktyèl la ap koule tankou dlo nan yo varye sou plizyè deseni nan grandè. Aksyon lineyè sa a pèmèt yo devye aktyèl la nan yon vag lè konekte nan shunt atravè liy lan ak limite vòltaj la atravè liy lan nan valè ki pwoteje ekipman ki konekte nan liy sa a.

• Lavalas pann Dyòd (ADB)

Aparèy sa yo yo konnen tou kòm Silisyòm lavalas dyòd (tris) oswa pasajè vòltaj siprime (televizyon). PN jonksyon pann dyòd la, nan fòm debaz li yo, se yon sèl junction PN ki gen ladan yon anod (P) ak yon katod (N). Gade Figi 2a. Nan aplikasyon sikwi DC, pwotèktè a ranvèse patipri tankou yon potansyèl pozitif aplike nan katod (N) bò aparèy la. Gade Figi 2b.

Dyòd lavalas la gen twa rejyon opere, 1) pi devan patipri (enpedans ki ba), 2) nan eta (segondè enpedans), ak 3) ranvèse patipri pann (enpedans relativman ba). Rejyon sa yo ka wè nan Figi 3. Nan mòd patipri pou pi devan ak yon vòltaj pozitif sou rejyon P, dyòd la gen enpedans ki ba anpil yon fwa vòltaj la depase vòltaj dyod paspò a, VFS. VFS anjeneral mwens pase 1 V epi li defini anba a. Eta a koupe soti nan 0 V jis anba a yon pozitif VBR sou rejyon N lan. Nan rejyon sa a, kouran yo sèlman ki koule yo se tanperati kouran flit depandan ak Zener tinèl kouran pou dyod vòltaj pann ki ba. Rejyon an ranvèse patipri ranvèse kòmanse ak yon VBR pozitif sou rejyon an N. Nan VBR elektwon ki travèse junction yo akselere ase pa jaden an segondè nan rejyon an junction ki kolizyon elèktron rezilta nan yon kaskad, oswa lavalas, nan elektwon ak twou ke yo te kreye. Rezilta a se yon gout byen file nan rezistans nan dyòd la. Tou de rejyon yo patipri pou pi devan ak patipri ranvèse ka itilize pou pwoteksyon.

Karakteristik elektrik nan yon dyòd lavalas yo intrinsèques asimetri. Pwodwi simetrik dyòd lavalas pwoteksyon ki fòme ak do nan do jonksyon yo tou fabrike.

• Tib egzeyat gaz (GDT)

Tiyo gaz egzeyat konpoze de de oswa plis elektwòd metal separe pa yon ti espas epi ki te fèt pa yon silenn seramik oswa vè. Se silenn lan plen ak yon melanj gaz nòb, ki etensèl nan yon egzeyat lumineux epi finalman yon kondisyon arc lè ase vòltaj aplike nan elektwòd yo.

Lè yon vòltaj tou dousman k ap monte atravè espas sa a rive nan yon valè detèmine sitou pa espas elektwòd la, presyon gaz ak melanj gaz, pwosesis la vire-sou inisye nan vòltaj la etensèl-sou (pann). Yon fwa etensèl-sou rive, eta opere divès kalite yo posib, tou depann de sikwi ekstèn lan. Eta sa yo yo montre nan Figi 4. Nan kouran mwens pase aktyèl la tranzisyon lumineux-a-arc, yon rejyon lumineux egziste. Nan kouran ki ba nan rejyon an lumineux, vòltaj la se prèske konstan; nan kouran lumineux segondè, kèk kalite tib gaz ka antre nan yon rejyon lumineux nòmal nan ki vòltaj la ogmante. Beyond rejyon sa a lumineux nòmal enpedans tib gaz egzeyat la diminye nan rejyon tranzisyon an nan kondisyon ki ba-vòltaj arc. Aktyèl-a-lumineux tranzisyon aktyèl la ka pi ba pase tranzisyon an lumineux-a-arc. Karakteristik elektrik GDT a, an konjonksyon avèk sikwi ekstèn lan, detèmine kapasite GDT a pou etenn apre pasaj yon vag, epi tou li detèmine enèji ki gaye nan arestatè a pandan vag la.

Si vòltaj la aplike (egzanp pasajè) leve rapidman, tan ki pran pou pwosesis la fòmasyon iyonizasyon / arc ka pèmèt vòltaj la pasajè depase valè ki nesesè pou pann nan paragraf anvan an. Sa a se vòltaj defini kòm vòltaj la pann enpilsyon epi li se jeneralman yon fonksyon pozitif nan to a ki monte nan vòltaj la aplike (pasajè).

Yon sèl chanm twa-elektwòd GDT gen de kavite separe pa yon elektwòd bag sant. Twou a nan elektwòd nan sant pèmèt plasma gaz ki sòti nan yon kavite fè kòmanse kondiksyon nan kavite nan lòt, menm si vòltaj nan kavite lòt ka anba a etensèl-sou vòltaj la.

Paske nan aksyon oblije chanje yo ak konstriksyon rezistan, GDTs ka depase lòt konpozan SPD nan kapasite aktyèl-pote. Anpil telekominikasyon GDTs ka fasilman pote kouran vag kòm yon wo 10 kA (8/20 µs fòm). Pli lwen, tou depann de konsepsyon ak gwosè GDT a, kouran vag nan> 100 kA ka reyalize.

Konstriksyon an nan tib egzeyat gaz se tankou yo ke yo gen kapasite ki ba anpil - jeneralman mwens pase 2 pF. Sa pèmèt itilizasyon yo nan anpil aplikasyon sikwi segondè frekans.

Lè GDT yo opere, yo ka jenere radyasyon frekans segondè, ki ka enfliyanse elektwonik sansib. Se poutèt sa gen bon konprann yo mete sikwi GDT nan yon distans sèten nan elektwonik la. Distans la depann sou sansiblite nan elektwonik yo ak kouman elektwonik yo byen pwoteje. Yon lòt metòd pou fè pou evite efè a se mete GDT a nan yon patiraj ki pwoteje.

Definisyon pou GDT

Yon espas, oswa plizyè twou vid ki genyen ak de oswa twa elektwòd metal hermetik sele pou ke melanj gaz ak presyon yo anba kontwòl, ki fèt pwoteje aparèy oswa pèsonèl, oswa toude, soti nan segondè tension pasajè.

Or

Yon espas oswa twou vid ki genyen nan yon mwayen egzeyat ki fèmen, ki pa lè nan presyon atmosferik, ki fèt pou pwoteje aparèy oswa pèsonèl, oswa toude, kont tansyon segondè pasajè.

• LCR filtè

Konpozan sa yo varye nan yo:

• kapasite enèji
• disponiblite
• fyab
• koute
• efikasite

Soti nan IEEE Std C62.72: Kapasite nan yon SPD limite ovèrvoltaj sou rezo a distribisyon elektrik pa detounman kouran vag se yon fonksyon nan eleman yo vag-pwoteksyon, estrikti nan mekanik nan SPD a, ak koneksyon an nan rezo a distribisyon elektrik. Yon kèk konpozan komen vag-pwoteksyon yo itilize nan manifakti SPD yo se MOVs, SASDs, ak tib egzeyat gaz, ak MOVs ki gen pi gwo l 'la. Evalyasyon aktyèl vag nan yon MOV ki gen rapò ak zòn nan kwa-seksyonèl ak konpozisyon li yo. An jeneral, pi gwo zòn nan kwa-seksyonèl se, ki pi wo a vag aktyèl la Rating nan aparèy la. MOV jeneralman yo nan wonn oswa rektangilè jeyometri men vini nan yon multitude nan dimansyon estanda sòti nan 7 mm (0.28 nan) a 80 mm (3.15 nan). Evalyasyon aktyèl la nan sa yo konpozan pwoteksyon vag varye anpil epi yo depann sou manifakti a. Lè w konekte MOV yo nan yon etalaj paralèl, yo ta ka kalkile yon vag teyorik Rating aktyèl pa senpleman ajoute evalyasyon aktyèl MOV endividyèl yo ansanm pou jwenn evalyasyon aktyèl vag nan etalaj la.

Gen anpil ipotèz sou ki eleman, ki topoloji, ak deplwaman teknoloji espesifik ki pwodui SPD ki pi bon pou detounman vag aktyèl la. Olye pou yo prezante tout agiman sa yo epi kite lektè a dechifre sijè sa yo, li pi bon ke diskisyon sou evalyasyon aktyèl vag, Rating nominal egzeyat aktyèl, oswa kapasite aktyèl vag vire toutotou done tès pèfòmans yo. Kèlkeswa eleman yo itilize nan konsepsyon an, oswa espesifik estrikti mekanik la deplwaye, sa ki enpòtan se ke SPD a gen yon vag aktyèl Rating oswa Egzeyat Nominal Kouran Rating ki apwopriye pou aplikasyon an, epi, pwobableman pi enpòtan, ke SPD a limite pasajè a ovèrvoltaj nan nivo ki anpeche domaj nan ekipman an ke yo te pwoteje yo bay anviwònman an vag espere.

Mod de operasyon debaz yo

Pifò SPD yo gen twa mòd opere debaz:

• Ap tann
• Detounen

Nan chak mòd, aktyèl ap koule nan SPD la. Ki sa ki pa ka konprann, sepandan, se ke yon diferan kalite aktyèl ka egziste nan chak mòd.

Mòd nan ap tann

Anba sitiyasyon pouvwa nòmal lè "pouvwa pwòp" apwovizyone nan yon sistèm distribisyon elektrik, SPD a fè fonksyon minim. Nan mòd la ap tann, SPD a ap tann pou yon survoltaj rive epi li konsome ti kras oswa ki pa gen pouvwa AC; prensipalman ki itilize pa sikwi yo siveyans.

Mòd nan devye

Lè yo fin fè kèk evènman pasajè surtansyon, SPD a chanje nan mòd nan detounen. Rezon ki fè yon SPD se devye enpilsyon aktyèl la lwen charj kritik, pandan y ap diminye mayitid vòltaj ki kapab lakòz li nan yon nivo ki ba, inofansif.

Jan sa defini nan ANSI / IEEE C62.41.1-2002, yon tipik pasajè aktyèl dire sèlman yon fraksyon nan yon sik (mikrosgond), yon fragman nan tan lè yo konpare ak koule kontinyèl la nan yon 60Hz, siyal sinusoidal.

Mayitid aktyèl la vag depann sou sous li yo. Zeklè frape, pou egzanp, ki ka nan ensidan ki ra gen mayitid aktyèl depase plizyè santèn mil amp. Nan yon etablisman, menm si, entèn pwodwi evènman pasajè yo pral pwodwi pi ba mayitid aktyèl (mwens pase kèk mil oswa san amper).

Depi pifò SPD yo fèt pou okipe gwo kouran vag, yon sèl referans pèfòmans se pwodwi a teste Egzeyat Nominal Kouran Rating (Nan). Souvan konfonn ak aktyèl fòt, men ki pa gen rapò, gwo mayitid aktyèl sa a se yon endikasyon de tès pwodwi a repete kenbe tèt ak kapasite.

Soti nan IEEE Std. C62.72: Egzeyat Nominal Rating Kouran an egzèse kapasite yon SPD pou yo sibi repetitif ogmantasyon aktyèl (15 ogmantasyon total) nan yon valè chwazi san domaj, degradasyon oswa yon chanjman nan pèfòmans vòltaj limite limite nan yon SPD. Egzamen nominal la Kouran egzamen an gen ladan SPD an antye ki gen ladan tout konpozan pwoteksyon vag ak entèn oswa ekstèn sektè SPD. Pandan tès la, pa gen okenn eleman oswa sektè ki pèmèt yo echwe, louvri kous la, yo dwe domaje oswa degrade. Yo nan lòd yo reyalize yon Rating patikilye, yo dwe mezire nivo pèfòmans vòltaj la limite nan SPD a dwe konsève ant pre-tès la ak pòs-tès konparezon. Rezon ki fè tès sa yo se yo demontre kapasite a ak pèfòmans nan yon SPD an repons a vag ki nan kèk ka yo grav, men yo ka espere nan ekipman sèvis la, nan yon etablisman oswa nan kote enstalasyon an.

Pou egzanp, yon SPD ak yon kapasite egzeyat nominal aktyèl la 10,000 oswa 20,000 amp pou chak mòd vle di pwodwi a ta dwe kapab san danje kenbe tèt ak yon mayitid aktyèl pasajè 10,000 oswa 20,000 amp yon minimòm de 15 fwa, nan chak nan mòd yo nan pwoteksyon.

Fen lavi senaryo

Soti nan IEEE Std C62.72: menas la pi gran nan fyab la ki dire lontan nan SPDs pa ta ka vag, men repete ovèrvoltaj yo momantane oswa tanporè (TOVs oswa "anfle") ki ka rive sou PDS la. SPDs ak yon MCOV - ki se pre fèmen nan vòltaj la sistèm nominal yo gen plis sansib a survoltaj sa yo ki ka mennen nan twò bonè SPD aje oswa twò bonè nan fen lavi. Yon règ nan gwo pous ki souvan itilize se detèmine si MCOV nan SPD a se omwen 115% nan vòltaj la sistèm nominal pou chak mòd espesifik nan pwoteksyon. Sa pral pèmèt SPD a pa afekte pa varyasyon vòltaj nòmal PDS yo.

Sepandan, apa de evènman ovèrvoltaj soutni, SPDs ka laj, oswa degrade, oswa rive nan fen-nan sèvis kondisyon yo sou tan akòz vag ki depase evalyasyon yo SPDs pou vag aktyèl, pousantaj la ensidan nan evènman vag, dire nan vag la , oswa konbinezon evènman sa yo. Evènman repetitif vag nan anplitid siyifikatif sou yon peryòd de tan ka chofe eleman yo SPD ak lakòz eleman yo pwoteksyon vag nan laj. Pli lwen, ogmantasyon repetitif ka lakòz SPD séparation ke yo aktive tèmikman yo opere prematireman akòz chofaj la nan eleman yo pwoteksyon vag. Karakteristik yo nan yon SPD ka chanje jan li rive nan fen-nan kondisyon sèvis li yo - pou egzanp, vòltaj yo limite limite ka ogmante oswa diminye.

Nan yon efò pou fè pou evite degradasyon akòz vag, anpil manifaktirè SPD konsepsyon SPDs ak gwo kapasite aktyèl vag swa lè l sèvi avèk fizikman pi gwo konpozan oswa pa konekte eleman miltip nan paralèl. Sa a se fè pou fè pou evite chans pou evalyasyon yo nan SPD a kòm yon asanble yo depase eksepte nan ka trè ra ak eksepsyonèl. Siksè nan metòd sa a sipòte pa lavi sa a ki long sèvis ak istwa nan ki deja egziste SPD enstale ki te fèt nan sa a alamòd.

Ak rèspè nan kowòdinasyon SPD, epi, jan sa endike ak konsiderasyon vag evalyasyon aktyèl, li se lojik gen yon SPD ak ki pi wo vag evalyasyon aktyèl ki sitye nan ekipman nan sèvis kote PDS a ki pi ekspoze a vag ede nan prevansyon de twò bonè aje; pandan se tan, SPDs plis desann-liy soti nan ekipman an sèvis ki pa ekspoze a sous ekstèn nan monte ka gen pi piti evalyasyon. Avèk bon konsepsyon sistèm pwoteksyon vag ak kowòdinasyon, yo ka evite twò bonè SPD aje.

Lòt kòz echèk SPD yo enkli:

• Erè enstalasyon yo
• Move aplikasyon nan yon pwodwi pou Rating vòltaj li yo
• Soutni evènman sou-vòltaj

Lè yon eleman repwesyon echwe, li pi souvan fè sa tankou yon kout, sa ki lakòz aktyèl yo kòmanse ap koule tankou dlo nan eleman nan echwe. Kantite kouran ki disponib pou koule nan eleman echwe sa a se yon fonksyon kouran fòt ki disponib la epi li kondwi pa sistèm pouvwa a. Pou plis enfòmasyon sou kouran fay ale nan SPD Sekirite Enfòmasyon ki gen rapò.