Εξηγούνται οι Συγκρατητές Υπερτάσεων: Αρχές, Τύποι και Εφαρμογές - Ένας Πρακτικός Οδηγός για τους Μηχανικούς Συστημάτων Ενέργειας

Οι συσσωρευτές υπερτάσεων είναι απαραίτητες προστατευτικές συσκευές στα σύγχρονα συστήματα ηλεκτρικής ενέργειας.Βοηθά στην προστασία των μετασχηματιστώνΟι σύγχρονες συσσωρευτές υψηλής τάσης βασίζονται κυρίως στην τεχνολογία των οξειδίων μετάλλου, ιδίως του οξειδίου του ψευδαργύρου (ZnO).Η IEC 60099-4 καλύπτει αδιάβροχους συσσωρευτές υπερτάσεων οξειδίου μετάλλου για συστήματα εναλλασσόμενης ισχύος άνω του 1 kV.

Ένας συσσωρευτής υπερτάσεων είναι συνδεδεμένος μεταξύ του συστήματος ενέργειας και του εδάφους για να περιορίσει τις επικίνδυνες παροδικές υπερτάσεις.Η αντίσταση του μειώνεται γρήγορα.Μετά την περάτωση του διαστήματος, επιστρέφει σε κατάσταση υψηλής αντίστασης.

Το ενεργό στοιχείο ενός σύγχρονου συγκρατητή υπερτάσεων με οξείδιο του μετάλλου είναι μια στοίβα από μπλοκ βαριστορίου με οξείδιο του ψευδαργύρου με ισχυρά μη γραμμικά χαρακτηριστικά τάσης ρεύματος.Τα μπλοκ οδηγούν πολύ λίγο ρεύμα.Όταν ένας κεραυνός ή ένα κύμα ενεργοποίησης αυξάνει την τάση, η αγωγιμότητα αυξάνεται απότομα, εκτρέποντας το ρεύμα κύματος και σφίγγοντας την υπερτάση.Το σχεδιασμό χωρίς κενό παρέχει γρήγορη απόκριση χωρίς το κενό σπινθήρα σειράς που χρησιμοποιείται σε παλαιότερες τεχνολογίες.

Ο παρακάτω πίνακας συνοψίζει τους κύριους τύπους που χρησιμοποιούνται συνήθως στα συστήματα ηλεκτρικής ενέργειας:

Σημαντικοί παράγοντες επιλογής είναι οι ακόλουθοι:

• συνεχής τάση λειτουργίας (Uc) και ονομαστική τάση·
• Δυνατότητα προσωρινής υπερφόρτωσης·
• ονομαστικό ρεύμα εκκένωσης·
• Μειονεκτική τάση ή επίπεδο προστασίας·
• ικανότητα χειρισμού ενέργειας·
• συνθήκες γείωσης·
• ρύπανση και υψόμετρο·
• Τοποθεσία εγκατάστασης.

Η σωστή επιλογή διασφαλίζει ότι ο συσσωρευτής αντέχει στις κανονικές συνθήκες του συστήματος, παρέχοντας παράλληλα αποτελεσματική προσωρινή προστασία.

Τυπικές εφαρμογές περιλαμβάνουν:

• Προστασία μετασχηματιστή ισχύος·
• Προστασία της λεωφορείας υποσταθμού και του εξοπλισμού διασύνδεσης·
• Αερομεταφορικές και διανομικές γραμμές·
• σημεία μετάβασης υπόγειων καλωδίων·
• Προστασία γεννήτριας και κινητήρα·
• συστήματα ανανεώσιμης ενέργειας·
• Βιομηχανικές ηλεκτρικές εγκαταστάσεις.

Ο πρωταρχικός στόχος είναι να διατηρηθούν οι παροδικές υπερτάσεις κάτω από την αντοχή του εξοπλισμού που προστατεύεται.

Οι συλληφθέντες εκτίθενται σε ηλεκτρικές, θερμικές, περιβαλλοντικές και μηχανικές πιέσεις.και η υπερβολική απορρόφηση ενέργειας μπορεί να επηρεάσει την κατάσταση τουςΗ αξιολόγηση μπορεί να περιλαμβάνει οπτική επιθεώρηση, μέτρηση ρεύματος διαρροής, θερμική επιθεώρηση και άλλες διαγνωστικές μεθόδους.Η ανάλυση του ρεύματος διαρροής μελετείται ευρέως ως μέθοδος παρακολούθησης της κατάστασης των συσσωρευτών οξειδίων μετάλλου.

Οι συσσωρευτές υπερτάσεων αποτελούν σημαντικό μέρος του συντονισμού της μόνωσης· το επίπεδο προστασίας του συσσωρευτή πρέπει να είναι αρκετά χαμηλότερο από το επίπεδο αντίστασης του εξοπλισμού που προστατεύεται.Η εγκατάσταση είναι επίσης σημαντική.Η σωστή επιλογή του συσσωρευτή, η σωστή γείωση, το μήκος της σύνδεσης,και διάταξη θα πρέπει συνεπώς να εξετάζονται από κοινού.

Οι συσσωρευτές υπερτάσεων παρέχουν ένα κρίσιμο στρώμα προστασίας από κεραυνό και υπερτάσεις.Οι σύγχρονοι συσσωρευτές οξειδίου του μετάλλου χρησιμοποιούν τα μη γραμμικά χαρακτηριστικά των βαριστορίων ZnO για να εκτρέψουν την ενέργεια κύματος και να περιορίσουν την ένταση τάσηςΗ κατανόηση των τύπων των συσσωρευτών, των αρχών λειτουργίας, των βαθμολογιών, των απαιτήσεων εγκατάστασης και της παρακολούθησης της κατάστασης βοηθά τους μηχανικούς να επιλέγουν και να διατηρούν αποτελεσματική προστασία από υπερτάσεις.Η κατάλληλη εφαρμογή μπορεί να μειώσει την ένταση της μόνωσης, βελτίωση της αξιοπιστίας του εξοπλισμού και υποστήριξη της μακροπρόθεσμης σταθερότητας του συστήματος ηλεκτροπαραγωγής.