Wprowadzenie
Współczesne systemy przemysłowe w ostatnich latach poczyniły ogromne postępy. Jednak ich komponenty elektryczne nadal są podatne na przepięcia. Skoki napięcia spowodowane awariami, sprzężeniem pojemnościowym lub wyładowaniami atmosferycznymi mogą pogorszyć lub skrócić żywotność urządzeń półprzewodnikowych, kondensatorów i transformatorów.
Aby chronić urządzenia elektryczne przed przepięciami, potrzebny jest ogranicznik przepięć. Urządzenie to ogranicza napięcie do bezpiecznego poziomu, absorbując nadmiar energii i bezpiecznie odprowadzając ją do ziemi.
W tym wpisie na blogu omówimy, dlaczego ograniczniki przepięć są niezbędne w każdym nowoczesnym systemie elektrycznym.
Wpływ przepięć na elektronikę
Podczas przepięć obwody elektryczne doświadczają krótkich i nagłych skoków napięcia. Materiały izolacyjne, zaprojektowane dla standardowych poziomów napięcia, nie są w stanie wytrzymać takich skoków i są narażone na poważne obciążenia. W takim przypadku prąd płynie z prędkością przekraczającą pojemność przewodników. Zjawisko to przyspiesza nagrzewanie się ścieżek metalowych, co może prowadzić do ich stopienia i pękania.
Skutki powtarzających się uszkodzeń spowodowanych przepięciami są zazwyczaj widoczne, takie jak przepalone złącza, wyzwolone wyłączniki i przepalone bezpieczniki. Istnieją również ukrytelub subtelne efekty, które często nie dają się wykryć wzrokowo, takie jak nieprawidłowe działanie podłączonych urządzeń, nieregularne działanie wyświetlaczy urządzeń lub powstawanie mikroskopijnych pęknięć (które z czasem mogą się pogłębiać).
Znaczenie ochrony przeciwprzepięciowej i sposób działania ograniczników przepięć
Nawet niewielkie skoki napięcia mogą uszkodzić współczesne urządzenia elektroniczne. Z tego powodu tak ważne jest zainwestowanie w ochronę przeciwprzepięciową, aby zabezpieczyć sprzęt przed skokami napięcia podczas wyładowań atmosferycznych, aktywacji dużych urządzeń i problemów z okablowaniem obwodów.
Powszechnym urządzeniem ochrony przeciwprzepięciowej jest ogranicznik przepięć. Zatrzymujelub rozładowuje zewnętrzne prądy udarowe (np. spowodowane piorunem) lub przetężenia spowodowane siłami wewnętrznymi (np. przełączaniem).
Oto jak działa ogranicznik przepięć:
Normalne warunki pracy
Podczas standardowej pracy ogranicznik przepięć jest nieaktywny w obwodzie. Rdzeń urządzenia, którym zazwyczaj jest warystor z tlenku metalu (MOV) lub blok z tlenku cynku, charakteryzuje się wysoką rezystancją elektryczną przy normalnym napięciu.
Przy wysokiej rezystancji prąd nie przepływa przez urządzenie. Zapewnia to normalną i ciągłą pracę podłączonego sprzętu.
W związku z tym w stanie ustalonym ogranicznik nie przewodzi prądu. Prąd płynie nieprzerwanie wzdłuż zamierzonej ścieżki, a ogranicznik pozostaje w stanie całkowitego braku przewodzenia. Taka konstrukcja zapewnia brak zakłóceń w codziennym przesyłaniu energii lub funkcjonowaniu sprzętu.
Można go traktować jako ogranicznik w stanie czuwania”. Może się jednak aktywować w dowolnym momencie, gdy jest to konieczne, bez wpływu na wydajność energetyczną obwodu.
Wystąpienie przepięcia
Załóżmy, że występuje skok napięcia. Nadmiar napięcia rozprzestrzenia się w systemie do punktu, w którym przekracza zdefiniowany wcześniej próg ogranicznika.
Teraz elementy MOV lub tlenku cynku w urządzeniu zmieniają rezystancję z wysokiej na niską. To szybkie przełączenie wymusza przewodzenie ogranicznika w ciągu milisekund. Prąd udarowy popłynie teraz ścieżką o niskiej rezystancji, stworzoną przez ogranicznik, bezpośrednio do uziemienia. Urządzenie jest teraz bezpieczne przed niebezpiecznymi napięciami i chronione przed wszelkimi przepięciami.
Absorpcja energii i stabilizacja napięcia
Kiedy ogranicznik przepięć przewodzi, pochłania energię i stabilizuje napięcie. Stabilizacja napięcia odnosi się do procesu, w którym ogranicznik zapobiega przekroczeniu tolerancji urządzenia przez energię przejściową. Dzięki temu napięcie utrzymuje się na ustalonym bezpiecznym poziomie.
Nadwyżka energii udaru przekształca się w ciepło w bloku MOV, które szybko się rozprasza, zapobiegając uszkodzeniom.
Dlatego każdy ogranicznik przepięć musi mieć wystarczającą zdolność absorpcji energii, aby skutecznie realizować te zadania. Parametr ten, często wyrażony w dżulach, pojawia się głównie w normach produktowych IEC i ANSI. Większa pojemność oznacza lepszą efektywność transferu energii, co zapewnia ochronę urządzeń i obwodów przed skokami napięcia.
Odzyskiwanie i powrót do stanu normalnego
Po absorpcji energii napięcie systemu szybko wraca do normy. Ogranicznik przepięć powraca również do pierwotnego stanu wysokiej rezystancji i nieprzewodzenia. Przepływ prądu przez urządzenie zatrzymuje się automatycznie, a obwód główny wznawia nieprzerwaną pracę. Po każdym zdarzeniu nie jest konieczne ręczne resetowanie, ponowna kalibracja ani konserwacja.
CHINT oferuje kilka ograniczników przepięć wysokiego napięcia, które powtarzają powyższy cykl bez zużycia mechanicznego. Te ograniczniki przepięć są zazwyczaj stosowane w podstacjach i napowietrznych liniach przesyłowych w celu ochrony urządzeń energetycznych i linii przesyłowych przed falami uderzeniowymi pioruna. Zapewnia to normalną i ciągłą pracę obiektów elektrycznych.
Ograniczniki przepięć CHINT występują w dwóch głównych typach: porcelanowym i kompozytowym, a ich napięcie wynosi od 10 kV do 750 kV. Wszystkie te produkty spełniają rygorystyczne normy IEC i ANSI, posiadają certyfikaty KEMA i chińskich laboratoriów autoryzowanych przez organizacje ILAC i CNAS.
Większość ograniczników przepięć jest stosowana w systemach wysokiego napięcia w sieciach przesyłowych, podstacjach i dużych obiektach przemysłowych. Systemy te są bardzo wrażliwe na przepięcia elektryczne i podwyższone napięcia, które mogą nasilać zagrożenia związane z przepięciami przejściowymi (degradacja, a nawet zniszczenie izolacji, transformatorów i rozdzielnic).
Inżynierowie muszą umieszczać ograniczniki przepięć w newralgicznych punktach, takich jak szyny zbiorcze podstacji, zaciski transformatorów, wejścia liniowe i zakończenia kabli. Ma to na celu zapewnienie, że ogranicznik będzie w stanie przechwycić przepięcia, zanim zdążą one przedostać się głębiej do sieci. Skuteczność tej strategii opiera się na odpowiednim doborze rozmiarów, rozmieszczeniu i koordynacji z poziomami izolacji systemu, co jest jasno określone w normie IEC 60099-4 i odpowiednich normach ANSI.
Konieczne jest, aby ograniczniki przepięć (w zastosowaniach wysokonapięciowych) były również odporne na częste przełączanie, które może powodować przepięcia i przejściowe przepięcia. Większość ograniczników przepięć wysokiego napięcia wykorzystuje obecnie zaawansowane warystory z tlenku cynku, które zapewniają nieliniową odpowiedź i wysoką absorpcję energii bez przerw szeregowych. Urządzenia te mogą również działać bezobsługowo przez lata i są odporne na warunki atmosferyczne, zanieczyszczenia i zakłócenia termiczne.
Zachowaj integralność swoich obwodów i podzespołów elektrycznych dzięki ogranicznikowi przepięć najwyższej jakości
Skokom napięcia można zapobiec, ale ryzyko ich wystąpienia jest zawsze obecne. Nie można pozostawiać wszystkiego przypadkowi. Należy pamiętać, że nawet niewielki wzrost napięcia może uszkodzić sprzęt lub narazić na ryzyko życie personelu.
Ogranicznik przepięć jest niezbędny do ochrony obwodów i urządzeń elektrycznych przed przepięciami. Urządzenie to wykrywa, gdy napięcie przekracza bezpieczny próg i natychmiast przełącza się ze stanu wysokiej rezystancji na stan niskiej rezystancji. Następnie bezpiecznie odprowadza niebezpieczne prądy udarowe do uziemienia.
CHINT to globalny producent bezpiecznych, niezawodnych i wydajnych, nowoczesnych rozwiązań energetycznych. Działając w ponad 140 krajach, dążymy do oferowania najsolidniejszych zabezpieczeń elektrycznych, które chronią Państwa obwody, sprzęt i pracowników. Dzięki ponad 2300 dystrybutorom na całym świecie, nasza marka jest wiodącym dostawcą inteligentnych rozwiązań elektrycznych i czystej energii za granicą. Sprawdź naszą ofertę produktów tutaj.
