Kepiye Piranti Pelindung Surge (SPD) bisa digunakake
Kemampuan SPD kanggo matesi overvoltage ing jaringan distribusi listrik kanthi ngalihake arus gelombang minangka fungsi komponen proteksi lonjakan, struktur mekanik SPD, lan sambungan menyang jaringan distribusi listrik. SPD dimaksudake kanggo matesi overvoltage sementara lan ngalihake arus gelombang, utawa kalorone. Isine paling ora siji komponen non-linier. Ing istilah sing paling gampang, SPD dimaksudake kanggo matesi overvoltage sementara kanthi tujuan nyegah kerusakan peralatan lan downtime amarga gelombang voltase sementara tekan piranti sing dilindhungi.
Contone, pikirake pabrik banyu sing dilindhungi tutup katup tekanan. Katup relief tekanan ora nindakake apa-apa nganti kedadeyan pulsa tekanan ing pasokan banyu. Yen kedadeyan kasebut, katup mbukak lan mateni meksa ekstra, supaya ora tekan rodhane banyu.
Yen katup relief ora ana, tekanan sing gedhe banget bisa ngrusak roda banyu, utawa bisa uga ana hubungane karo gergaji. Sanajan katup relief wis ana lan bisa digunakake kanthi bener, sawetara sisa pulsa tekanan isih tekan rodhane. Nanging tekanan bakal dikurangi cukup supaya ora ngrusak roda banyu utawa ngganggu operasine. Iki nggambarake tumindak SPD. Dheweke nyuda transien menyang level sing ora bakal ngrusak utawa ngganggu operasi peralatan elektronik sing sensitif.
Teknologi sing Digunakake
Teknologi apa sing digunakake ing SPD?
Saka IEEE Std. C62.72: Sawetara komponen proteksi gelombang umum sing digunakake ing SPD manufaktur yaiku varistor oksida logam (MOVs), diode risak longsor (ABDs - sadurunge dikenal minangka dioda longsor silikon utawa SAD), lan tabung debit gas (GDTs). MOVs minangka teknologi sing paling umum digunakake kanggo nglindhungi sirkuit listrik AC. Rating arus gelombang MOV saiki ana hubungane karo area silang lan komposisine. Umumé, luwih gedhe area salib, luwih akeh rating arus piranti. MOV umume arupa geometri bunder utawa persegi dawane nanging akeh dimensi standar wiwit 7 mm (0.28 inci) nganti 80 mm (3.15 inci). Rating arus gelombang komponen proteksi gelombang iki beda-beda gumantung karo pabrike. Kaya sing wis dibahas sadurunge ing klausa iki, kanthi nyambungake MOVs ing larik paralel, nilai arus gelombang bisa diitung kanthi mung nambah peringkat arus gelombang saben MOVs bebarengan kanggo entuk rating arus surge saka susunan kasebut. Yen nindakake, kudu dipikirake kanggo koordinasi karakteristik operasi MOV sing dipilih.
Ana akeh hipotesis babagan komponen apa, topologi apa, lan penyebaran teknologi tartamtu ngasilake SPD paling apik kanggo ngalihake arus gelombang. Daripada ora nampilake kabeh opsi, luwih becik diskusi babagan rating saiki, Nominal Discharge Rating Saiki, utawa kemampuan arus lonjong muter ing data tes kinerja. Preduli komponen sing digunakake ing desain, utawa struktur mekanik tartamtu sing disedhiyakake, sing penting yaiku SPD duwe rating arus mundhak utawa Rating Nomer Pembuangan Nominal sing cocog kanggo aplikasi kasebut.
Ing ngisor iki katrangan lengkap babagan komponen kasebut. Komponen sing digunakake ing SPD beda-beda. Iki minangka conto saka komponen kasebut:
Vistor oksida logam (MOV)
Biasane, MOV kalebu awak bunder utawa bentuk persegi dowo seng seng setan kanthi aditif sing cocog. Jinis liyane sing digunakake kalebu bentuk tubulus lan struktur multilayer. Varistor duwe elektroda partikel logam sing kasusun saka paduan perak utawa logam liyane. Elektroda bisa uga ditrapake ing awak kanthi nyaring lan nyaring utawa kanthi proses liyane gumantung saka logam sing digunakake. Varistors uga asring duwe kabel utawa tab utawa sawetara jinis mandap sing bisa uga dipasang ing elektroda.
Mekanisme konduksi dhasar MOVs asil saka persimpangan semikonduktor ing wates biji-bijian oksida seng dibentuk sajrone proses sinter. Varistor bisa uga dianggep minangka piranti multi-junction kanthi akeh pari-parian sing tumindak kombinasi seri-paralel ing antarane terminal. Tampilan salib skematik saka varistor khas ditampilake ing Gambar 1.
Varistors duwe properti njaga pangowahan voltase sing cukup cilik ing terminal nalika arus gelombang sing mili mau beda-beda sajrone pirang-pirang dekade. Tindakan non-linier iki ngidini dheweke ngalihake arus gelombang nalika disambungake ing garis lan matesi voltase ngliwati garis menyang nilai sing nglindhungi peralatan sing ana gandhengane karo garis kasebut.
Diode Breakdown Avalanche (ADB)
Piranti kasebut uga dikenal minangka diode longsor silikon (SAD) utawa suppressor voltase transient (TVS). Diode pemecahan persimpangan PN, kanthi bentuk dhasar, minangka persimpangan PN tunggal sing kalebu anode (P) lan katoda (N). Deleng Gambar 2a. Ing aplikasi sirkuit DC, protector bias mbalikke supaya potensial positif ditrapake ing sisih katod (N) piranti. Deleng Gambar 2b.
Diode longsor duwe telung wilayah operasi, 1) bias maju (impedansi rendah), 2) off state (impedansi tinggi), lan 3) break bias bias (impedansi sing relatif kurang). Wilayah kasebut bisa dideleng ing Gambar 3. Ing mode bias maju kanthi voltase positif ing wilayah P, diode duwe impedansi sing sithik banget yen voltase ngluwihi voltase dioda bias maju, VFS. VFS biasane kurang saka 1 V lan ditetepake ing ngisor iki. Negara mati wiwit saka 0 V nganti ngisor VBR positif ing wilayah N. Ing wilayah iki, siji-sijine aliran sing ana yaiku arus bocor gumantung suhu lan arus tunnel Zener kanggo dioda voltase breakdown sing kurang. Wilayah risak bias mbalikke diwiwiti karo VBR positif ing wilayah N. Ing elektron VBR, nyebrang persimpangan cukup cepet dening lapangan ing wilayah persimpangan sing tabrakan elektron nyebabake kas, utawa longsor, digawe elektron lan bolongan. Asil kasebut nyuda resistensi dioda. Wilayah risak bias maju lan bias mbalikke bisa digunakake kanggo nglindhungi.
Karakteristik listrik dioda longsor asimetris sacara intrinsik. Produk proteksi dioda longsor simetris uga kalebu persimpangan mburi lan mburi.
Tabung debit gas (GDT)
Tabung pelepasan gas kalebu loro utawa luwih elektroda logam sing dipisahake kanthi celah cilik lan ditahan silinder keramik utawa kaca. Silinder diiseni campuran gas mulia, sing bisa nyebabake glow lan pungkasane kondhisi busur nalika voltase cukup dipasang ing elektroda.
Nalika voltase sing mundhak alon-alon ing jurang kasebut tekan angka sing ditemtokake utamane kanthi jarak elektroda, tekanan gas lan campuran gas, proses urip diwiwiti kanthi voltase pemicu (breakdown). Sawise ana spark-over, macem-macem negara operasi bisa uga, gumantung saka sirkuit eksternal. Kondhisi kasebut ditampilake ing Gambar 4. Ing arus kurang saka arus transisi-menyang-busur, wilayah cemlorot ana. Ing arus sing kurang ing wilayah sing padhang, voltase meh tetep; kanthi arus cahya sing dhuwur, sawetara jinis tabung gas bisa uga mlebu ing wilayah cahya sing ora normal sing voltase mundhak. Ngluwihi wilayah cahya sing ora normal iki impedansi tabung pelepasan gas mudhun ing wilayah transisi dadi kondisi busur tegangan rendah. Arus transisi busur-menyang-cahya bisa uga luwih murah tinimbang transisi glow-to-arc. Karakteristik listrik GDT, magepokan karo sirkuit eksternal, nemtokake kemampuan GDT kanggo padam sawise lonjakan, lan uga nemtokake energi sing ilang ing arrester nalika lonjakan.
Yen voltase sing ditrapake (kayata transient) mundhak kanthi cepet, wektu sing dibutuhake kanggo proses ionisasi / busur bisa ngidini voltase sementara ngluwihi nilai sing dibutuhake kanggo breakdown ing paragraf sadurunge. Voltase iki ditegesi minangka voltase breakdown impuls lan umume minangka fungsi positif saka voltase sing ditrapake (sementara).
Kamar siji GDT telung elektroda duwe rong rongga sing dipisahake karo elektroda dering tengah. Bolongan ing elektroda tengah ngidini plasma gas saka rongga konduksi kanggo miwiti konduksi ing rongga liyane, sanajan voltase growong liyane bisa uga ana ing sangisore voltase pemicu.
Amarga tumindak ngalih lan konstruksi sing kasar, GDT bisa ngluwihi komponen SPD liyane kanthi kemampuan nggawa saiki. Akeh GDT telekomunikasi bisa kanthi gampang nggawa arus gelombang nganti 10 kA (bentuk gelombang 8/20)). Luwih, gumantung saka desain lan ukuran GDT, arus gelombang> 100 kA bisa dipikolehi.
Pambangunan tabung pelepasan gas pancen duwe kapasitas sing sithik - umume kurang saka 2 pF. Iki ngidini panggunaan aplikasi sirkuit frekuensi dhuwur.
Nalika GDT bisa digunakake, bisa ngasilake radiasi frekuensi tinggi, sing bisa mengaruhi elektronik sensitif. Mula luwih becik yen nyelehake sirkuit GDT kanthi jarak sing adoh saka elektronik. Jarak kasebut gumantung saka sensitivitas elektronik lan kepiye elektronik bisa dilindhungi. Cara liya kanggo ngindhari efek yaiku nyelehake GDT ing pager tameng.
Definisi kanggo GDT
Kesenjangan, utawa sawetara kesenjangan kanthi loro utawa telung elektroda logam ditutup kanthi hermetis supaya campuran gas lan tekanan dikendhaleni, dirancang kanggo nglindhungi aparat utawa personel, utawa kalorone, saka voltase sementara sing dhuwur.
Or
Kesenjangan utawa kesenjangan ing media debit tertutup, liyane saka hawa kanthi tekanan atmosfer, dirancang kanggo nglindhungi aparat utawa personel, utawa kalorone, saka voltase sementara sing dhuwur.
- Filter LCR
Komponen kasebut beda-beda ing:
- kemampuan energi
- Kasedhiya
- Linuwih
- biaya
- efektifitas
Saka IEEE Std C62.72: Kemampuan SPD kanggo matesi overvoltage ing jaringan distribusi listrik kanthi ngalihake arus gelombang minangka fungsi komponen proteksi lonjakan, struktur mekanik SPD, lan sambungan menyang jaringan distribusi listrik. Sawetara komponen proteksi lonjakan umum sing digunakake ing SPD manufaktur yaiku MOVs, SASDs, lan tabung debit gas, kanthi MOV duwe panggunaan paling gedhe. Rating arus gelombang MOV saiki ana hubungane karo area silang lan komposisine. Umumé, luwih gedhe wilayah salib, luwih akeh rating arus piranti. MOV umume arupa géomètri bunder utawa persegi dawane nanging ana dimensi ukuran standar wiwit 7 mm (0.28 in) nganti 80 mm (3.15 inci). Rating arus gelombang komponen proteksi gelombang iki beda-beda gumantung karo pabrike. Kanthi nyambungake MOVs ing larik paralel, rating arus gelombang teoritis bisa diitung kanthi mung nambah peringkat saiki MOVs individu bebarengan kanggo entuk rating arus lonjakan saka larik.
Ana akeh hipotesis babagan komponen apa, topologi apa, lan penyebaran teknologi tartamtu ngasilake SPD paling apik kanggo ngalihake arus gelombang. Daripada nyritakake kabeh argumen kasebut lan ora bisa maca babagan topik kasebut, luwih becik diskusi babagan rating arus, Nominal Discharge Rating Saiki, utawa kemampuan arus lurus yaiku babagan data tes kinerja. Preduli komponen sing digunakake ing desain, utawa struktur mekanik tartamtu sing disebarke, sing penting yaiku SPD duwe rating arus mundhak utawa Rating Saiki Ngirim Nominal sing cocog kanggo aplikasi kasebut lan, sing paling penting, SPD mbatesi wektu sing ora suwe overvoltages kanggo level sing ngalangi kerusakan peralatan sing dilindhungi diwenehi lingkungan gelombang sing diarepake.
Mode Operasi Dasar
Umume SPD duwe telung mode operasi dhasar:
- Ngenteni
- Ngalih
Ing saben mode, arus mili liwat SPD. Nanging sing ora dingerteni yaiku macem-macem jinis arus sing bisa ana ing saben mode.
Mode Ngenteni
Ing kahanan tenaga normal nalika "tenaga bersih" diwenehake ing sistem distribusi listrik, SPD nindakake fungsi minimal. Ing mode sing ngenteni, SPD ngenteni kedadeyan overvoltage lan nggunakake daya ac utawa ora akeh; utamane sing digunakake dening sirkuit pemantauan.
Mode Ngalih
Sawise ngrasakake kedadeyan overvoltage sementara, SPD ganti dadi Mode Alih. Tujuane SPD yaiku kanggo ngalihake arus impuls sing rusak saka beban kritis, kanthi bebarengan nyuda voltase sing diasilake menyang level sing kurang lan ora bahaya.
Kaya sing ditegesake dening ANSI / IEEE C62.41.1-2002, transien saiki sing khas mung mung bagian sekedik siklus (mikrosetik), minangka pecahan wektu yen dibandhingake karo aliran terus-terusan sinyal sinusoidal 60Hz.
Gedhe ombak saiki gumantung saka sumbere. Strike kilat, contone, sing bisa kedadeyan langka ngemot gedhene saiki luwih saka pirang-pirang atus ewu amp. Ing fasilitas kasebut, kedadeyan sementara sing digawe internal bakal ngasilake magnitude saiki sing luwih murah (kurang saka sawetara ewu utawa atus amp).
Amarga umume SPD dirancang kanggo ngatasi arus gelombang sing gedhe, siji pathokan kinerja yaiku Rating Saiki Kanggo Nomer Discharge Produk sing wis dites. Asring bingung karo arus kesalahan, nanging ora ana gandhengane, gedhene arus gedhe iki minangka indikasi saka kapasitas tahan bola sing dites produk.
Saka IEEE Std. C62.72: Rating Saiki Ngirim Nominal nggunakake kemampuan SPD supaya bisa kena mundhak arus bola-bali (15 gunggunge gunggunge) angka sing dipilih tanpa karusakan, degradasi utawa pangowahan sing diukur matesi kinerja voltase SPD. Tes Saiki Nominal Discharge kalebu kabeh SPD kalebu kabeh komponen proteksi gelombang lan disconnektor SPD internal utawa eksternal. Sajrone tes, ora ana komponen utawa pedhot sing diidini gagal, mbukak sirkuit, rusak utawa mudhun. Kanggo nggayuh rating tartamtu, level kinerja voltase matesi SPD sing diukur kudu dijaga ing antarane pambandhing pre-test lan post-test. Tujuan tes kasebut yaiku kanggo nduduhake kemampuan lan kinerja SPD kanggo nanggepi lonjakan yen ing sawetara kasus parah nanging bisa uga diarepake ing peralatan layanan, ing fasilitas utawa ing lokasi instalasi.
Contone, SPD kanthi kapasitas debit nominal saiki 10,000 utawa 20,000 amp per mode tegese produk kasebut kudu bisa tahan kanthi aman saiki kanthi kekuatan 10,000 utawa 20,000 amp minimal 15 kali, ing saben mode proteksi.
Skenario Akhir Urip
Saka IEEE Std C62.72: Ancaman paling gedhe tumrap reliabilitas jangka panjang SPD bisa uga ora rame, nanging overvoltage sawetara wektu utawa sawetara wektu (TOV utawa "swell") sing bisa kedadeyan ing PDS. SPDs karo MCOV - sing cedhak banget karo voltase sistem nominal luwih rentan marang overvoltage kaya sing bisa nyebabake penuaan SPD prematur utawa akhir-umur prematur. Aturan jempol sing asring digunakake yaiku kanggo nemtokake manawa MCOV saka SPD paling ora 115% voltase sistem nominal kanggo saben mode proteksi tartamtu. Iki bakal ngidini SPD ora kena pengaruh variasi voltase normal PDS.
Nanging, kajaba saka kedadeyan overvoltage sing terus-terusan, SPD bisa tuwa, utawa mudhun, utawa entuk kondhisi pungkasan saka layanan amarga mundhak sing ngluwihi rating SPD kanggo arus gelombang, tingkat kedadeyan kedadeyan lonjakan, durasi lonjakan , utawa kombinasi acara kasebut. Acara lonjakan berulang kanthi amplitudo signifikan sajrone wektu bisa dadi panas banget komponen SPD lan nyebabake komponen proteksi gelombang mundhak. Luwih maneh, lonjakan bola-bali bisa nyebabake disconnektor SPD sing diaktifake kanthi termal supaya bisa dioperasikake kanthi prematur amarga dadi panas komponen proteksi gelombang. Karakteristik SPD bisa diganti amarga tekan kondisi pungkasan ing layanan - kayata voltase matesi sing diukur bisa nambah utawa mudhun.
Ing upaya ngindhari degradasi amarga lonjakan, akeh pabrikan SPD ngrancang SPD kanthi kemampuan arus gelombang tinggi kanthi nggunakake komponen sing luwih gedhe sacara fisik utawa kanthi nyambungake macem-macem komponen kanthi sejajar. Iki ditindakake supaya ora ana kemungkinan rating SPD minangka majelis ngluwihi kajaba kedadeyan langka lan luar biasa. Sukses metode iki didhukung dening umur kerja sing dawa lan riwayat SPD sing ana sing wis dirancang sing dirancang kanthi cara iki.
Gegayutan karo koordinasi SPD lan, kaya sing dikatutake babagan rating arus mundhak, logis yen duwe SPD kanthi peringkat saiki mundhak sing luwih dhuwur sing ana ing peralatan layanan ing endi PDS paling akeh mbukak gelombang kanggo mbantu pencegahan penuaan dini; Kangge, SPD luwih mudhun saka peralatan layanan sing ora kapacak ing sumber lonjakan eksternal bisa uga duwe peringkat sing kurang. Kanthi desain sistem koordinasi gelombang lonjakan lan koordinasi, penuaan SPD prematur bisa dihindari.
Penyebab kegagalan SPD liyane kalebu:
- Kesalahan instalasi
- Pelanggaran salah sawijining produk kanggo rating voltase
- Acara voltase sing dilestarekake
Yen komponen supresi gagal, umume asring ditindakake kanthi cekak, nyebabake arus mulai mili liwat komponen sing gagal. Jumlah arus sing kasedhiya kanggo mili liwat komponen sing gagal iki minangka fungsi arus kesalahan sing kasedhiya lan didhukung dening sistem tenaga. Kanggo informasi luwih lengkap babagan Arus Kesalahan, pindhah menyang Informasi gegandhengan SPD.
