Válvulas de segurança: princípio de funcionamento e características

Dispositivo e princípio de funcionamento das válvulas

Os elementos principais do limitador de válvula são um centelhador e um resistor não linear, que são conectados em série entre o fio energizado e o terra em paralelo com o isolamento protegido.

Quando um impulso de surto de raio é aplicado ao pára-raios, seu centelhador é quebrado e a corrente flui através do pára-raios. Assim, o retentor é colocado em operação. A tensão na qual os centelhadores se rompem é chamada de tensão de ruptura do pára-raios.

Após a quebra do centelhador, a tensão no centelhador e, portanto, no isolamento que ele protege, diminui para um valor igual ao produto da corrente de impulso Azi em resistência do resistor em série R e Esta tensão é chamada de tensão residual Ubasn. Seu valor não permanece constante, mas muda junto com uma mudança na magnitude da corrente de impulso à medida que passa pelo centelhador.Entretanto, durante todo o tempo de operação do pára-raios, a tensão residual não deve atingir um valor perigoso para a isolação protegida.

Arroz. 1. Diagrama do circuito elétrico ligando as válvulas. IP — faísca, Rn — resistência do resistor não linear, U — impulso de sobretensão de raio, E — isolamento do objeto protegido.

Após a corrente de impulso parar de fluir através do pára-raios, a corrente devido à tensão de frequência continua a fluir. Essa corrente é chamada de corrente acompanhante. Os centelhadores do pára-raios devem garantir a extinção confiável do próximo arco quando ele cruzar o zero pela primeira vez.

Arroz. 2. A forma do pulso de tensão antes e depois da atuação da válvula. Tp é o tempo de reação do centelhador (tempo de descarga), Azi é a corrente de impulso do descarregador.

Tensão de alimentação da válvula

A confiabilidade da extinção do arco do centelhador depende do valor da tensão da frequência da alimentação do pára-raios no momento da extinção da corrente subseqüente. O valor máximo da tensão na qual os centelhadores dos limitadores interrompem de forma confiável a corrente acompanhante é chamado de tensão máxima permitida ou tensão de amortecimento Ugash.

A magnitude da tensão de resfriamento do limitador de válvula é determinada pelo modo de operação da instalação elétrica na qual ele opera. Uma vez que durante trovoadas pode ocorrer um curto-circuito simultâneo de uma fase à massa e atuação de limitadores de válvulas nas outras fases não danificadas, a tensão nestas fases aumenta neste caso. A tensão de extinção das válvulas é selecionada levando em consideração tais aumentos de tensão.

Para limitadores operando em redes com neutro isolado, a tensão de extinção é assumida como Uburning = 1,1 x 1,73 x Uf = 1,1 Un, onde Uf — tensão da fase de trabalho.

Isso leva em consideração a possibilidade de aumentar a tensão das fases não danificadas para linear quando uma fase está em curto com o terra e em outros 10% devido à regulação de tensão do usuário. Portanto, a maior tensão de operação do pára-raios é de 110% da tensão nominal da rede Unom.

Para pára-raios operando em redes com neutro sólido aterrado, a tensão de resfriamento é de 1,4 Uf, t.d. 0,8 da tensão nominal da rede: Ubreakdown = 1,4 Uf = 0,8 UNo. Portanto, esses pára-raios às vezes são chamados de 80%.

Folgas nas válvulas

Os centelhadores das válvulas devem atender aos seguintes requisitos: ter uma tensão de ruptura estável com propagação mínima, ter uma característica de volt-segundo plana, não alterar sua tensão de ruptura após operações repetidas, extinguir o arco da pós-corrente quando ela passar primeiro por zero. Esses requisitos são atendidos por vários centelhadores que são montados a partir de centelhadores únicos com pequenos entreferros. Velas individuais são conectadas em série e para cada uma delas na tensão mais alta permitida, há cerca de 2 kV.

Dividir o arco em arcos curtos em centelhadores únicos aumenta as propriedades de supressão de arco do pára-raios, o que é explicado pelo intenso resfriamento do arco e pela grande queda de tensão em cada eletrodo (efeito de queda de tensão do cátodo).

A tensão de ruptura dos centelhadores em um descarregador de válvula quando exposto à sobretensão atmosférica é determinada por sua característica volt-segundo, ou seja, a dependência do tempo de descarga da amplitude do pulso de sobretensão. O tempo de descarga é o tempo desde o início do pulso de surto até a quebra do centelhador do pára-raios.

Para uma proteção de isolamento efetiva, sua característica volt-segundo deve ser maior que a característica volt-segundo do pára-raios. O deslocamento das características volt-segundo é necessário para preservar a confiabilidade da proteção em caso de enfraquecimento acidental da isolação durante a operação, bem como devido à presença de áreas de propagação de tensões de descarga tanto no próprio pára-raios quanto no isolamento protegido.

A característica volt-segundo do protetor deve ter uma forma plana. Se for íngreme, como mostrado na fig. 3 com uma linha pontilhada, isso levará ao fato de que o pára-raios perderá sua universalidade, pois cada tipo de equipamento com uma característica volt-segundo individual exigirá seu próprio limitador especial.

Arroz. 3. Características Volt-segundo dos limitadores de válvula e o isolamento protegido por eles.

Um resistor não linear. Dois requisitos opostos são impostos a ele: no momento em que a corrente do raio passa por ele, sua resistência deve diminuir; quando a corrente de potência de frequência que a acompanha passa por ela, ela deve, ao contrário, aumentar.Esses requisitos são atendidos pela resistência do carborundum, que muda dependendo da tensão aplicada a ele: quanto maior a tensão aplicada, menor sua resistência e, inversamente, quanto menor a tensão aplicada, maior é sua resistência.

Além disso, a resistência conectada em série do carburund, como resistência ativa, reduz a mudança de fase entre a corrente e a tensão que a acompanham e, com sua passagem simultânea pelo valor zero, facilita a extinção do arco.

À medida que a tensão aumenta, o valor da resistência das camadas de barreira diminui, o que garante a passagem de grandes correntes com quedas de tensão relativamente pequenas.

Área de transferência HTML A dependência da tensão através do centelhador no valor da corrente que passa por ele (característica corrente-tensão) é aproximadamente expressa pela equação:

U = CAα,

onde U é a tensão através da resistência do protetor de válvula do resistor não linear, I - a corrente que passa pelo resistor não linear, C é uma constante numericamente igual à resistência a uma corrente de 1 A, α O fator de ventilação é .

Quanto menor o coeficiente α, menos a tensão do resistor não linear muda quando a corrente que passa por ele muda e menor a tensão restante da válvula.

Os valores de tensão residual fornecidos no certificado do limitador de válvula são fornecidos para as correntes de impulso normalizadas. Os valores dessas correntes estão na faixa de 3.000 a 10.000 A.

Cada pulso de corrente deixa um traço de destruição no resistor em série - ocorre uma quebra da camada de barreira de grãos de carborundum individuais.A passagem repetida de pulsos de corrente leva à falha completa do resistor e à destruição do pára-raios. A falha completa do resistor ocorre quanto mais cedo, maior a amplitude e o comprimento do pulso de corrente. Portanto, a capacidade de fluxo do restritor da válvula é limitada. Ao avaliar o rendimento dos restritores de válvula, o rendimento de ambos os resistores em série e centelhadores é levado em consideração.

Os resistores devem suportar sem danos 20 pulsos de corrente de duração 20/40 µs com amplitude dependendo do tipo de limitador. Por exemplo, para pára-raios do tipo RVP e RVO com tensão de 3 a 35 kV, a amplitude da corrente é de 5.000 A, para o tipo RVS com tensão de 16 a 220 kV - 10.000 A e RVM e RVMG com tensão de 3 — 500 kV — 10.000 A.

Para aumentar as propriedades de proteção do centelhador da válvula, é necessário reduzir a tensão residual, o que pode ser obtido reduzindo o coeficiente da válvula α do resistor não linear em série, enquanto aumenta as propriedades de supressão de arco dos centelhadores.

O aumento das propriedades de supressão de arco dos centelhadores permite aumentar a corrente de derivação interrompida por eles e, portanto, permite reduzir a resistência do resistor em série. Atualmente, o aperfeiçoamento técnico das válvulas é feito nessa linha.

deve-se observar que no circuito limitador de válvulas o dispositivo de aterramento é de grande importância. Na ausência de aterramento, o pára-raios não pode operar.

O aterramento do limitador de válvula e dos equipamentos por ele protegidos são combinados.Nos casos em que o limitador de válvula é, por algum motivo, separado do equipamento protegido aterramento, seu valor é normalizado em função do nível de isolação do equipamento.

Instalação de restrições

Após uma inspeção minuciosa, os batentes são instalados nas estruturas de suporte, verificados quanto ao nível e prumo com enchimento, se necessário, sob a base das seções de chapa e fixados nos suportes por meio de braçadeira aparafusada.