Válvulas de seguridad: principio de funcionamiento y características.

Dispositivo y principio de funcionamiento de las válvulas.

Los elementos principales del limitador de válvula son un espacio de chispa y una resistencia no lineal, que están conectados en serie entre el cable vivo y la tierra en paralelo con el aislamiento protegido.

Cuando se aplica un impulso de sobretensión tipo rayo al pararrayos, su espacio de chispa se rompe y la corriente fluye a través del pararrayos. Así, el retenedor se pone en funcionamiento. El voltaje al que se rompen las vías de chispas se denomina voltaje de ruptura del pararrayos.

Después de la ruptura de la vía de chispas, el voltaje en la vía de chispas, y por lo tanto en el aislamiento que protege, disminuye a un valor igual al producto de la corriente de impulso Azi en resistencia resistencia en serie R Y. Este voltaje se llama voltaje residual Ubasn. Su valor no permanece constante, sino que cambia junto con un cambio en la magnitud de la corriente de impulso a medida que pasa a través del espacio de chispa.Sin embargo, durante todo el tiempo de funcionamiento del pararrayos, la tensión residual no debe alcanzar un valor peligroso para el aislamiento protegido.

Arroz. 1. Diagrama de circuito eléctrico encendiendo válvulas. IP — chispa, Rn — resistencia de resistencia no lineal, U — impulso de sobretensión tipo rayo, Y — aislamiento del objeto protegido.

Después de que la corriente de impulso deja de fluir a través del pararrayos, la corriente debida al voltaje de frecuencia continúa fluyendo. Esta corriente se llama corriente acompañante. Las vías de chispas del pararrayos deben garantizar una extinción fiable del siguiente arco cuando pasa por cero por primera vez.

Arroz. 2. La forma del pulso de voltaje antes y después del accionamiento de la válvula. Tp es el tiempo de reacción del espacio de chispa (tiempo de descarga), Azi es la corriente de impulso del descargador.

Tensión de alimentación de la válvula

La confiabilidad de extinguir el arco del espacio de chispas depende del valor del voltaje de la frecuencia del suministro del pararrayos en el momento de extinguir la corriente posterior. El valor máximo de la tensión a la que las vías de chispas de los limitadores interrumpen de forma fiable la corriente acompañante se denomina tensión máxima admisible o tensión de amortiguación Ugash.

La magnitud de la tensión de refrigeración de la válvula limitadora está determinada por el modo de funcionamiento de la instalación eléctrica en la que opera. Dado que durante las tormentas eléctricas puede haber un cortocircuito simultáneo de una fase a tierra y la operación de los limitadores de válvula en otras fases no dañadas, el voltaje en estas fases aumenta en este caso. El voltaje de extinción de las válvulas se selecciona teniendo en cuenta dichos aumentos de voltaje.

Para los limitadores que funcionan en redes con un neutro aislado, se supone que la tensión de extinción es Uardiendo = 1,1 x 1,73 x Uf = 1,1 Un, donde Uf — tensión de la fase de trabajo.

Esto tiene en cuenta la posibilidad de aumentar la tensión de las fases no dañadas a lineal cuando una fase está en cortocircuito a tierra y en otro 10% debido a la regulación de tensión del usuario. Por lo tanto, la tensión máxima de funcionamiento del pararrayos es el 110% de la tensión nominal de la red Unom.

Para pararrayos que operan en redes con un neutro sólido conectado a tierra, la tensión de extinción es de 1,4 Uf, t.d. 0,8 de la tensión nominal de red: Uruptura = 1,4 Uf = 0,8 UNo. Por lo tanto, tales pararrayos a veces se denominan 80%.

Chispas de chispas en las válvulas

Las vías de chispas de las válvulas deben cumplir los siguientes requisitos: tener un voltaje de ruptura estable con una dispersión mínima, tener una característica plana de voltios por segundo, no cambiar su voltaje de ruptura después de operaciones repetidas, extinguir el arco de la corriente posterior cuando pasa por cero por primera vez. Estos requisitos se cumplen con múltiples vías de chispas que se ensamblan a partir de vías de chispas individuales con pequeños espacios de aire. Las velas individuales están conectadas en serie y para cada una de ellas, en el voltaje más alto permitido, hay aproximadamente 2 kV.

Dividir el arco en arcos cortos en descargadores de chispa individuales aumenta las propiedades de supresión de arco del pararrayos de válvula, lo que se explica por el intenso enfriamiento del arco y la gran caída de voltaje en cada electrodo (efecto de caída de voltaje del cátodo).

La tensión de ruptura de las descargas de chispas en un descargador de válvula cuando se exponen a una sobretensión atmosférica está determinada por su característica voltio-segundo, es decir, la dependencia del tiempo de descarga de la amplitud del pulso de sobretensión. El tiempo de descarga es el tiempo que transcurre desde el inicio del pulso de sobretensión hasta la ruptura del espacio de chispas del pararrayos.

Para una protección de aislamiento eficaz, su característica de voltios por segundo debe ser mayor que la característica de voltios por segundo del pararrayos. El desplazamiento de las características volt-segundo es necesario para preservar la fiabilidad de la protección en caso de debilitamiento accidental del aislamiento durante el funcionamiento, así como por la presencia de zonas de propagación de tensiones de descarga tanto en el propio pararrayos como en el aislamiento protegido.

La característica de voltios por segundo del protector debe tener una forma plana. Si es empinada, como se muestra en la fig. 3 con una línea de puntos, esto conducirá al hecho de que el pararrayos perderá su universalidad, ya que cada tipo de equipo con una característica individual de voltios por segundo requerirá su propio limitador especial.

Arroz. 3. Características voltio-segundo de los limitadores de válvulas y el aislamiento protegido por ellos.

Una resistencia no lineal. Se le imponen dos requisitos opuestos: en el momento en que la corriente del rayo lo atraviesa, su resistencia debe disminuir; cuando la corriente de potencia de frecuencia que lo acompaña pasa a través de él, debe, por el contrario, aumentar.Estos requisitos los cumple la resistencia del carborundum, que cambia en función del voltaje que se le aplica: cuanto mayor es el voltaje aplicado, menor es su resistencia y, a la inversa, cuanto menor es el voltaje aplicado, mayor es su resistencia.

Además, la resistencia del carburador conectada en serie, como resistencia activa, reduce el desfase entre la corriente y el voltaje acompañantes, y con su paso simultáneo por el valor cero, se facilita la extinción del arco.

A medida que aumenta la tensión, disminuye el valor de la resistencia de las capas de barrera, lo que asegura el paso de grandes corrientes con caídas de tensión relativamente pequeñas.

Portapapeles HTML La dependencia de la tensión a través del espacio de chispas del valor de la corriente que pasa a través de ella (característica corriente-tensión) se expresa aproximadamente mediante la ecuación:

U = CAα,

donde U es el voltaje a través de la resistencia del protector de válvula de resistencia no lineal, I — la corriente que pasa a través de la resistencia no lineal, C es una constante numéricamente igual a la resistencia a una corriente de 1 A, α El factor de ventilación es .

Cuanto más pequeño es el coeficiente α, menos cambia el voltaje de la resistencia no lineal cuando cambia la corriente que lo atraviesa, y menor es el voltaje restante de la válvula.

Los valores de tensión residual que figuran en el certificado del limitador de válvula se dan para las corrientes de impulso normalizadas. Los valores de estas corrientes están en el rango de 3.000-10.000 A.

Cada pulso de corriente deja un rastro de destrucción en la resistencia en serie: se produce una ruptura de la capa de barrera de los granos de carborundo individuales.El paso repetido de pulsos de corriente conduce a la falla completa de la resistencia y la destrucción del pararrayos. La falla completa de la resistencia ocurre cuanto antes, mayor es la amplitud y la longitud del pulso actual. Por lo tanto, la capacidad de flujo del restrictor de válvula es limitada. Cuando se evalúa el rendimiento de los restrictores de válvula, se tiene en cuenta el rendimiento de las resistencias en serie y las vías de chispas.

Las resistencias deben soportar sin daño 20 pulsos de corriente de duración 20/40 µs con amplitud según el tipo de limitador. Por ejemplo, para pararrayos de tipo RVP y RVO con tensión de 3 — 35 kV, la amplitud de corriente es de 5000 A, para tipo RVS con tensión de 16 — 220 kV — 10 000 A, y RVM y RVMG con tensión de 3 — 500 kV — 10.000 A.

Para aumentar las propiedades protectoras del espacio de chispas de la válvula, es necesario reducir el voltaje residual, lo que se puede lograr reduciendo el coeficiente de válvula α de la resistencia no lineal en serie, mientras se aumentan las propiedades de supresión de arco de los espacios de chispas.

El aumento de las propiedades de supresión de arco de las vías de chispas permite aumentar la corriente de derivación interrumpida por ellas y, por lo tanto, permite reducir la resistencia de la resistencia en serie. En la actualidad, la mejora técnica de las válvulas se realiza en esta línea.

cabe señalar que en el circuito limitador de válvulas el dispositivo de puesta a tierra es de gran importancia. En ausencia de puesta a tierra, el pararrayos no puede operar.

Se combinan las puestas a tierra de la válvula limitadora y de los equipos protegidos por ella.En los casos en que la válvula limitadora por alguna razón esté separada del equipo protegido toma de tierra, su valor se normaliza en función del nivel de aislamiento del equipo.

Instalación de restricciones

Después de una inspección minuciosa, los topes se instalan en las estructuras de soporte, se verifica que estén nivelados y aplomados con acolchado, si es necesario, debajo de la base de las secciones de chapa y se fijan en los soportes con una abrazadera atornillada.