رابطه بین ولتاژ باقیمانده برقگیر و سطح حفاظت ولتاژ

May 23, 2022

اصطلاحات ولتاژ باقیمانده و سطح حفاظت ولتاژ SPD
ولتاژ باقیمانده Ures حداکثر ولتاژ در برقگیر یا محافظ برق هنگام عبور جریان تخلیه است.
سطح حفاظت ولتاژ (سطح حفاظت ولتاژ بالا) پارامتر عملکرد محافظ برق را برای محدود کردن ولتاژ بین پایانه ها مشخص می کند و مقدار آن را می توان از لیستی از مقادیر اولویت انتخاب کرد.مقدار سطح حفاظت ولتاژ باید از حداکثر مقدار ولتاژ محدود بیشتر باشد.

شکل زیر منحنی ولتاژ-جریان صاعقه گیر از نوع وریستور (MOV) است.با توجه به ویژگی های MOV، جریان های تخلیه مختلف با ولتاژهای باقیمانده متفاوت مطابقت دارد.برای سرج ارسترهای محدود کننده ولتاژ تست شده برای کلاس II، سطح حفاظت ولتاژ حداکثر مقدار ولتاژ باقیمانده تحت جریان تخلیه نامی In است.
سطح حفاظت ولتاژ بالا می تواند ولتاژ افزایش را به محدوده مجاز محدود کند.به منظور محافظت مؤثر از تجهیزات محافظت شده، افت ولتاژ القایی ΔU سربهای بالایی و پایینی صاعقه گیر باید در نظر گرفته شود و سطح حفاظت ولتاژ مؤثر Up/f نباید از حد ولتاژ مقاومت Uw حفاظت شده بیشتر باشد. تجهیزات، یعنی:
بالا/f = بالا + ΔU ≤ Uw (1)
جایی که:

بالا/f —- سطح حفاظت ولتاژ مؤثر محافظ برق، kV.

بالا - سطح حفاظت ولتاژ محافظ برق، kV؛

Uw —— تجهیزات مقاوم در برابر ولتاژ ضربه ای، kV.

تحلیل موردی
موردی در ادبیات مورد بحث قرار گرفته است: SPD1 با 20 کیلو آمپر و بالا = 1.8 کیلو ولت، سطح حفاظت ولتاژ موثر آن عبارت است از: Up/f = بالا + ΔU = بالا + L × (di/dt) = 1.8 + 0.5 × 20 /8 = 1.8 + 1.25 = 3.05 کیلو ولت.

هنگام جایگزینی SPD1 با SPD2 با In 80 kA و Up = 2.5 kV، مشکلات زیر ایجاد می شود:

آ.سوال 1: برای SPD2، Up/f = بالا + ΔU ≤ بالا + L × (di/dt) = 2.5 + 5 = 7.5 کیلو ولت، که بسیار بزرگتر از Uw (4 کیلوولت) مورد نیاز تجهیزات حفاظت شده است، بنابراین، SPD2 دستگاه محافظت نخواهد شد و فرمول (1) غیر منطقی است.

بسوال 2: SPD2 با In 80 کیلو آمپری در واقع از 4 وریستور به صورت موازی استفاده می کند.هنگامی که یک جریان موج 20 کیلو آمپری رخ می دهد، هر وریستور حدود 5 کیلو آمپر شنت می کند و ولتاژ باقیمانده در SPD2 بیشتر از ولتاژ SPD1 است.کوچک، اثر حفاظتی واقعی نیز بهتر است، که با مشکل 1 در تضاد است.

در واقع، انتخاب محافظ برق SPD به دو پارامتر مهم بستگی دارد:

آ.حد تحمل ولتاژ Uw تجهیزات محافظت شده در محل نصب برای انتخاب سطح حفاظت ولتاژ بالا از SPD استفاده می شود.

بورودی SPD باید با توجه به جریان تخلیه مورد انتظار در محل نصب انتخاب شود و جریان تخلیه اسمی SPD اعلام شده توسط سازنده باید 15 برابر قطب مثبت 8 / 20 میکرو ثانیه باشد.

اول از همه، SPD1 با In 20 کیلو آمپر و Up = 1.8 کیلو ولت برای طراحی انتخاب شده است.تعمیر و نگهداری و تعویض نیز باید از این مشخصات پیروی کند.SPD2 با ورودی 80 کیلو آمپر و بالا = 2.5 کیلو ولت قابل انتخاب نیست.هماهنگی انرژی

ثانیا، افت ولتاژ القایی ΔU در SPD2 در سوال 1 را نمی توان با در نظر گرفتن پارامتر جریان تخلیه اسمی SPD (In = 80 kA) به فرمول L × (di/dt) محاسبه کرد، اما جریان تخلیه مورد انتظار در محل نصب (در = 80 kA) 20 kA)، بنابراین "ΔU = L × (di/dt) = 5 kV" اشتباه است.

سوم، برای SPD محدود کننده ولتاژ، طبق ماده 6.4.6 GB 50057 - 2010، ΔU در نقطه ای که خط بیرونی وارد ساختمان می شود، 1 کیلو ولت بر متر محاسبه می شود و سپس می توان آن را به صورت ΔU = محاسبه کرد. 0.2UPمورد 8 از ماده 5.4.3 GB 50343 - 2012 ایجاب می کند که "طول کل سرنخ ها در هر دو انتهای SPD نباید بیشتر از 0.5 متر باشد"، یعنی ΔU جایی که خط بیرونی وارد ساختمان می شود نباید باشد. بیشتر از 0.5 کیلو ولت باشد.ماده 4.3.8 GB 50057 - 2010 4 "مقدار سطح حفاظت ولتاژ محافظ برق باید کمتر یا مساوی 2.5 کیلو ولت باشد" و SPD بعدی ΔU = 0.2UP≤ 0.5 کیلو ولت محاسبه می شود.روش محاسبه "ΔU = L × (di/dt) = 1.8 + 0.5 × 20/8 = 1.8 + 1.25" توسط هنجار در نظر گرفته نشده است.


چهارم، به منظور بهبود ظرفیت فعلی سرج ارستر ریلی ماژول SPD، باید مساحت و تعداد اتصال موازی وریستور را افزایش داد.به منظور بهبود عمر مفید، ضخامت وریستور نیز افزایش می یابد تا با درجه های مختلف و مکان های مختلف مقابله کند.نیاز به تجهیزات حفاظت شدهجایگزینی SPD1 با In 20 kA و Up = 1.8 kV با SPD2 با In 80 kA و Up = 2.5 kV توصیه نمی شود.