Ang mga proteksiyon nga mga protective device (SPDs) gikinahanglan nga masulayan ubos sa mga aghat sa pag-agas sa dulot sa mga waveform sa 8 / 20 ms ug 10 / 350 ms. Bisan pa, sa pagpalambo sa mga produkto sa SPD, ang pasundayag ug makabarug sa kapabilidad sa mga SPD ubos sa ingon nga mga standard nga sulud sa sulud kinahanglan nga dugang imbestigasyon. Aron imbestigahon ug itandi ang nakabarug nga kapabilidad sa SPD ubos sa 8 / 20 ms ug 10 / 350 ms impulse nga agianan, ang mga eksperimento gipatuman sa tulo ka matang sa tipikal nga metal-oxide varistors (MOVs) nga gigamit alang sa klase I SPDs. Ang mga resulta nagpakita nga ang mga MOVs nga adunay mas taas nga limitasyon sa boltahe mas maayo nga makasugakod sa kapabilidad ubos sa 8 / 20ms impulse nga kasamtangan, samtang ang konklusyon ubos sa 10 / 350ms nga impulse nga kasamtangan maoy sukwahi. Ubos sa 10 / 350 ms kasamtangan, ang MOV nga kapakyasan adunay kalambigitan sa gisuyop nga enerhiya matag gidaghanon sa yunit nga ubos sa usa ka impuls. Ang Crack mao ang nag-una nga porma sa kadaot ubos sa 10 / 350ms nga kasamtangan, nga mahimong gihulagway nga usa ka bahin sa MOV plastic encapsulation ug ang electrode sheet nga naglambong. Ang ablasyon sa materyal nga ZnO, nga gipahinabo sa flashover tali sa electrode sheet ug ZnO ibabaw, nagpakita duol sa MOV electrode.
Ang mga proteksyon sa mga protective device (SPDs) nga konektado sa lowvoltage nga mga sistema sa kuryente, telekomunikasyon ug signal nga mga network kinahanglan nga sulayan ubos sa mga gikinahanglan sa IEC ug IEEE nga mga sumbanan [1-5]. Tungod sa nahimutangan ug posibleng pagsubang niini mahimong mag-antus, ang mga SPD kinahanglan nga masulayan ubos sa mga agianan sa pag-agas sa pagginhawa nga nag-una sa mga waveform sa 8 / 20 ms ug 10 / 350 ms [4-6]. Ang kasamtangan nga waveform sa 8 / 20 ms sagad nga gigamit sa pagsundog sa lightning impulse [6-8]. Ang nominal discharge current (In) ug ang maximum discharge current (Imax) sa SPD parehong gihubit sa 8 / 20 ms impulse current [4-5]. Dugang pa, ang 8 / 20 ms current impulse kaylap nga gigamit alang sa SPD residual boltahe ug operating duty tests [4]. Ang 10 / 350ms nga agianan sa dalunggan kasagarang gigamit aron sa pagsundog sa direkta nga kilat sa pagbalik sa stroke [7-10]. Ang kini nga waveform nahimutangan sa mga pasyente alang sa impulse discharge current alang sa klase I SPD test, nga labi na gigamit alang sa dugang nga test sa katungdanan alang sa klase I SPDs [4]. Atol sa type test [4-5], ang espesipikong gidaghanon sa mga agianan sa impuls ang gikinahanglan nga magamit sa SPDs. Pananglitan, ang kinse ka 8 / 20 ms nga mga sulog ug ang lima nga 10 / 350 ms impuls ang sulud gikinahanglan alang sa operating duty test alang sa klase I SPDs [4]. Bisan pa, sa pagpalambo sa mga produkto sa SPD, ang pasundayag ug makabarug sa kapabilidad sa mga SPD ubos sa ingon nga mga standard nga sulud sa sulud kinahanglan nga dugang imbestigasyon. Ang mga naunang mga panukiduki kasagaran nagtumong sa MOV nga performance ubos sa multiple 8 / 20 ms impulse kasamtangang [11-14], samtang ang performance ubos sa balik-balik nga 10 / 350 ms nga impulse nga kasamtangan wala pa-imbestiga pag-ayo. Dugang pa, ang klase I SPDs, nga gibutang sa mga punto nga adunay taas nga pagkalantad sa mga building ug sistema sa pag-apud-apod, mas huyang sa mga kilat [15-16]. Busa, ang pasundayag ug makabarug nga kapabilidad sa klase I SPDs ubos sa 8 / 20 ms ug 10 / 350 ms impulse nga agianan gikinahanglan aron masusi. Kini nga papel nag-eksperimento sa pag-imbestigar sa makabarog nga kapabilidad sa klase I SPDs ubos sa 8 / 20 ms ug 10 / 350 ms impulse nga sulog. Tulo ka matang sa tipikal nga mga MOV nga gigamit alang sa klase I SPD ang gisagop alang sa pagsusi. Ang kasamtangan nga amplitude ug gidaghanon sa mga impulsa gipasibo alang sa daghang mga eksperimento. Gihimo ang pagtandi sa pagsuportar sa kapabilidad sa MOVs ubos sa duha ka mga matang sa mga aghat sa pag-aghat. Ang kapakyasan nga pamaagi sa MOV samples nga napakyas human sa mga pagsusi gi-analisar usab.
Tulo ka matang sa tipikal nga mga MOV nga gigamit alang sa klase I SPD nga gisagop sa mga eksperimento. Alang sa matag matang sa mga MOV, ang mga sample sa 12 nga gihimo sa EPCOS gisagop ubos sa upat ka matang sa mga eksperimento. Ang ilang nag-unang mga sumbanan gipakita sa TABLE I, diin ang naghawas sa nominal discharge current sa MOVs ubos sa 8 / 20μs impulse, ang Imax nagrepresentar sa maximum discharge current ubos sa 8 / 20μs impulse, ang Iimp nagrepresentar sa maximum discharge current ubos sa 10 / 350μs impulse, UDC1mA ang MOV boltahe nga gisukod ubos sa 1 mA DC nga kasamtangan, ang Ur nagrepresentar sa MOV residual boltahe ubos sa In.
Gipakita sa Fig 1 ang impulse current generator nga mahimong ipasibo sa output 10 / 350 ms ug 8 / 20 ms karon nga mga impulses. Ang Pearson coil gisagop aron sukdon ang mga agianan sa impuls sa gisulayan nga mga MOV. Ang voltage divider nga adunay ratio sa 14.52 gigamit sa pagsukod sa mga residual voltages. Ang digital oscilloscope sa TEK DPO3014 gisagop aron itala ang mga waveform sa eksperimento.
Sumala sa SPD test standard [4], ang amplitudes nga gisagop alang sa 8 / 20 ms kasamtangan naglakip sa 30kA (0.75Imax) ug 40kA (Imax). Ang amplitudes nga gigamit alang sa 10 / 350 ms kasamtangan naglakip sa 0.75Iimp ug Iimp. Ang reference sa operating duty test alang sa MOVs [4], napulog lima ka mga 8 / 20ms nga mga impuls ang gipadapat sa mga sample sa MOV, ug ang interval tali sa mga impulses mao ang 60 s. Busa, ang flowchart sa eksperimento nga pamaagi gipakita sa Fig. 2.
Ang eksperimento nga pamaagi mahimong gihulagway nga:
(1) Mga pagsukod sa una: Ang mga sampol sa MOV gihulagway sa UDC1mA, Ur, ug mga litrato sa sinugdanan sa mga eksperimento.
(2) Ipatuman ang napulo'g lima ka mga impulse: Usba ang agpower nga kasamtangan nga generator aron sa pagpagawas sa gipangayo nga kasamtangang impulse. Ang napulog lima ka mga impulses nga adunay gilay-on nga 60 s gigamit sa MOV sample sunodsunod.
(3) I-record ang gisukat nga mga waveform sa mga agianan sa MOV ug mga boltahe human sa matag aplikasyon nga impulse.
(4) Visual inspection ug measurements human sa mga pagsulay. Susiha ang nawong sa MOV alang sa puncture o flashover. Sukdon ang UDC1mA ug ang Ur human sa mga pagsulay. Pagkuha og mga litrato sa mga naguba nga MOVs human sa mga pagsulay. Ang pass criteria alang sa mga eksperimento, sumala sa IEC 61643-11 [4], nagkinahanglan nga ang boltahe ug kasamtangan nga mga rekord, uban ang usa ka visual inspection, dili magpakita sa timailhan sa pagbabag o flashover sa mga sampol. Dugang pa, ang IEEE Std. Ang C62.62 [5] nagsugyot nga ang posttest gisukat nga Ur (MOV residual voltages sa In) dili maglikay labaw pa kay sa 10% gikan sa pretest nga gisukod nga Ur. Ang Std. Ang IEC 60099-4 [17] nagkinahanglan usab nga ang UDC1mA dili kinahanglan nga maglikay sa labaw pa kay sa 5% human sa mga pagsulay sa pagpugos.
- Ang makabarog nga kapabilidad ubos sa 8 / 20 ms impulse current
Niini nga seksyon, ang 8 / 20 ms impulse currents nga adunay amplitudes sa 0.75Imax ug Imax gigamit sa mga sampol sa SPD. Ang pagbalhin ratio alang sa posttest gisukod UDC1mA ug ang Ur gihubit nga:
diin, ang Ucr nagrepresentar sa ratio sa pagbag-o sa gisukat nga mga bili. Ang Uat nagrepresentar sa bili nga gisukod human sa mga pagsulay. Ang Ubt nagrepresentar sa bili nga gisukod atubangan sa mga pagsulay.
3.1 Ang mga resulta ubos sa 8 / 20 ms impulse kasamtangan nga adunay peak sa 0.75Imax
Ang resulta sa pagsulay alang sa tulo ka matang sa mga MOVs ubos sa kinse ka mga 8 / 20 ms impulse nga sulog nga adunay kinatumyan sa 0.75Imax (30 kA) gipakita sa TABLE II. Ang resulta sa matag tipo sa MOV mao ang kasagaran sa tulo ka pareho nga mga sample.
TALAAN II
Mga Resulta ubos sa 8 / 20 ms impulse nga sulog uban sa 30 kA peak
Kini makita gikan sa TABLEII nga human sa napulo'g lima ka mga 8 / 20 ms nga mga impuls ang gi-apply sa MOVs, ang mga kausaban sa UDC1mA ug Ur mga menor de edad. Ang "Pass" alang sa visual inspection nagpasabot nga walay makitang kadaot sa gisulayan nga MOVs. Dugang pa, mahimo nga makita nga sa pagtaas sa MOV limit sa boltahe, ang Ucr nahimong mas gamay. Ang ingon nga ang Ucr mao ang pinakagamay sa V460 type MOV. Kini mahimong mihinapos nga ang tulo ka mga matang sa MOVs ang tanan nga makaagi sa kinse ka 8 / 20 ms impulse uban sa 30 kA peak.
3.2 Ang mga resulta ubos sa 8 / 20 ms impulse kasamtangan nga adunay kinatumyan sa Imax
Tungod sa mga resulta sa eksperimento sa ibabaw, ang amplitude sa 8 / 20 ms kasamtangan gipataas ngadto sa 40 kA (Imax). Dugang pa, ang gidaghanon sa mga impulses gipataas ngadto sa kawhaan alang sa V460 type MOV. Ang mga resulta sa eksperimento gipakita sa TABLE III. Aron itandi ang pagsuyop sa enerhiya sa tulo ka matang nga MOVs, ang Ea / V gigamit nga magrepresentar sa gikuha nga enerhiya matag gidaghanon sa yunit alang sa aberids nga kinse o duha ka mga impuls. Dinhi, ang "average" gikonsidera tungod kay ang pagsuyup sa enerhiya sa mga MOVs gamay ra kaayo sa ilalum sa matag impuls.
TALAAN III
Mga Resulta ubos sa 8 / 20 ms impulse nga sulog uban sa 40 kA peak
Kini makita gikan sa TABLE III nga sa dihang ang kasamtangan nga amplitude madugangan ngadto sa 40 kA, ang Ucr para sa UDC1mA molihay labaw pa kay sa 5% alang sa V230 ug V275, bisan pa ang pagbalhin sa MOV residual boltahe anaa gihapon sulod sa epektibo nga hanay sa 10%. Ang visual inspection usab nagpakita nga walay makita nga kadaot sa gisulayan nga MOVs. Ang ForV230 ug V275 type MOVs, ang Ea / V nagpasabot nga ang gikusgon nga enerhiya sa matag unit nga dunay average nga 15 ka mga impulses. Ang Ea / V alang sa V460 nagrepresentar sa gikuha nga enerhiya matag yunit sa yunit nga adunay aberids nga kawhaan nga mga impulses. Ang TABLE III nagpakita nga ang mga MOV nga adunay mas taas nga limitasyon sa boltahe (V460) adunay mas dako nga Ea / V kay sa mga MOV nga adunay ubos nga limitasyon sa boltahe (V275 ug V230). Dugang pa, nga ang kasamtangan nga pag-aghat nga ipadapat sa V460, ang gikuha nga enerhiya matag yunit nga volume (E / V) hinay-hinay nga nagdugang, ingon sa gipakita sa Fig. 3.
Busa, kini mahimong mihinapos nga ang V230 ug V275 type MOVs dili makaharong sa kinse ka 8 / 20ms kasamtangang mga impulses nga adunay kinatumyan sa Imax, samtang ang V460 type MOV makasukol sa maximum discharge karon hangtud sa 20 impulses. Kini nagpasabot nga ang MOVs nga adunay mas taas nga limitado nga boltahe mas maayo nga makasugakod sa kapabilidad ubos sa 8 / 20ms impulse nga kasamtangan.
4. Ang makabarog nga kapabilidad ubos sa 10 / 350 ms nga pag-aghat sa kasamtangan
Niini nga seksyon, ang 10 / 350 ms impulse currents nga adunay amplitudes sa 0.75Iimp ug Iimp ang gigamit sa mga sampol sa SPD.
4.1 Ang mga resulta ubos sa 10 / 350 ms impulse kasamtangan uban sa peak sa 0.75Iimp
Tungod kay ang Iimp sa tulo ka matang sa mga MOVs managlahi, ang 10 / 350 ms nga mga agos nga adunay amplitude sa 4875A gigamit sa V230 ug V275, ug ang mga impulses nga adunay amplitude sa 4500 A gigamit sa V460. Human sa pagpadapat sa kinse ka mga sulog sa agas, ang mga kausaban sa UDC1mA ug Ur sa gisulayan nga mga MOV gipakita sa TABLE IV. Ang ΣE / V nagpasabot sa summation sa E / V alang sa gipatuman nga mga impulses.
Kini makita gikan sa TABLE IV nga human sa pagpadapat sa kinse ka 10 / 350 ms nga sulud sa peak sa 0.75Iimp, ang V230 mahimong moagi sa pagsulay, samtang ang pagbag-o alang sa UDC1mA sa V275 mas daghan pa kay sa 5%. Ang pagpamutol ug menor de edad nga liki usab nagpakita sa plastic encapsulation sa V275. Ang hulagway sa V275 nga adunay gamay nga liki gipakita sa Fig. 4.
Alang sa V460 type MOV, human sa ikawalo nga 10 / 350 ms impulse uban sa peak sa 4500A ang gi-apply, ang MOV na-crack ug ang gisukat nga boltahe ug kasamtangan nga waveforms mga abnormal. Alang sa pagtandi, ang gisukat nga boltahe ug kasamtangan nga mga waveform ubos sa ikapito ug ikawalo nga 10 / 350 ms impulse sa V460 gipakita sa Fig. 5.
Fig. 5. Ang gisukat nga boltahe ug kasamtangan nga mga waveforms sa V460 ubos sa 10 / 350 ms impulse
Alang sa V230 ug V275, ΣE / V mao ang summation sa E / V alang sa napulo'g lima ka mga impulses. Alang sa V460, ΣE / V mao ang summation sa E / V alang sa walo ka impulses. Namatikdan nga bisan ang Ea / V sa V460 mas taas kaysa sa V230 ug V275, ang kinatibuk-ang ΣE / Vof V460 mao ang labing ubos. Bisan pa, ang V460 nakasinati sa labing seryoso nga kadaot. Kini nagpasabot nga sa gidaghanon sa MOV, ang MOV failure ubos sa 10 / 350 ms kasamtangan wala'y kalabutan sa total absorbed energy (Σ E / V), apan mahimo nga mas may kalabutan sa gikuha nga enerhiya ubos sa single impulse (Ea / V ). Mahimong mihinapos nga ubos sa 10 / 350 ms impulse nga kasamtangan, ang V230 makasugakod sa dugang nga impulses kaysa sa V460 type MOVs. Kini nagpasabot nga ang MOVs nga may ubos nga boltahe nga boltahe mas maayo nga makasugakod sa kapabilidad ubos sa 10 / 350 ms nga kasamtangan, nga atbang gikan sa konklusyon ubos sa 8 / 20 ms impulse nga kasamtangan.
4.2 Ang mga resulta ubos sa 10 / 350 ms impulse kasamtangan sa peak sa Iimp
Sa diha nga ang amplitude sa 10 / 350 ms kasamtangan gipataas ngadto sa Iimp, ang tanan nga nasulayan nga MOVs dili makapasar sa napulog lima nga mga impulses. Ang mga resulta ubos sa 10 / 350 ms impulse currents nga may amplitude sa Iimp gipakita sa TABLE V, diin ang "Withstand impulse number" nagpasabot sa kantidad nga impuls nga ang MOV makasugakod sa dili pa liki.
Kini makita gikan sa TABLE V nga ang V230 uban sa Ea / V sa 122.09 J / cm3 makabarog sa walo ka 10 / 350 ms impulses samtang ang V460with Ea / V sa 161.09 J / cm3 mahimo lamang nga mopasa sa tulo ka mga impulses, bisan ang peak nga gigamit Ang V230 (6500 A) mas taas kay sa V460 (6000 A). Kini nagpamatuod sa konklusyon nga ang mga MOV nga adunay taas nga limitado nga boltahe mas dali nga madaut ilalum sa 10 / 350 ms karon. Kini nga panghitabo mahimong ipasabut ingon: ang dako nga enerhiya nga gidala sa 10 / 350 ms nga kasamtangan nga masuhop sa MOVs. Alang sa mga MOV nga adunay taas nga limitasyon sa boltahe ubos sa 10 / 350 ms kasamtangan, mas daghan nga enerhiya ang masuhop sa gidaghanon sa MOV nga gidaghanon kaysa sa MOVs nga adunay gamay nga limitado nga boltahe, ug ang sobra nga pagsuyop sa enerhiya magdala sa MOV failure. Hinuon, ang kapakyasan nga mekanismo ubos sa 8 / 20 nga kasamtangan nagkinahanglan og dugang imbestigasyon.
Ang visual inspection nagpakita nga ang susama nga porma sa kadaot nga nakita sa tulo ka matang sa MOVs ubos sa 10 / 350 ms nga kasamtangan. Ang usa ka kilid sa MOV plastic encapsulation ug ang rectangular elektrode nga sheet nga panit. Ang ablation sa ZnO nga materyal nagpakita duol sa electrode sheet, nga tungod sa flashover sa taliwala sa MOV elektrod ug sa ZnO nawong. Ang hulagway sa nadaot nga V230 gipakita sa Fig. 6.
5. Panapos
Ang mga SPD gikinahanglan nga masulayan ubos sa mga aghat sa pag-agas sa pagginhawa labi na sa mga waveform sa 8 / 20 ms ug 10 / 350 ms. Aron imbestigahon ug itandi ang nakabarug nga kapabilidad sa mga SPD ubos sa 8 / 20 ms ug 10 / 350 ms impulse nga agianan, daghang mga eksperimento ang gipahigayon uban sa maximum discharge current alang sa 8 / 20 ms (Imax) ug 10 / 350 ms (Iimp) waveform , ingon man mga amplitudo sa 0.75Imax ug 0.75Iimp. Tulo ka matang sa tipikal nga mga MOV nga gigamit alang sa klase I SPD ang gisagop alang sa pagsusi. Pipila ka mga konklusyon mahimong makuha.
(1) Ang MOVs nga adunay mas taas nga limitasyon sa boltahe mas maayo nga makasugakod sa kapabilidad ubos sa 8 / 20ms impulse nga kasamtangan. Ang V230 ug V275 type MOVs dili makaharong sa kinse ka 8 / 20ms impulses nga adunay peak sa Imax, samtang ang V460 type MOV mahimong mopasa sa 20 ka mga impulses.
(2) Ang MOVs nga adunay ubos nga boltahe nga boltahe mas maayo nga makasugakod sa kapabilidad ubos sa 10 / 350 ms kasamtangan. Ang V230 type MOV makasugakod sa walo ka 10 / 350 ms nga mga impulses nga adunay peak sa Iimp, samtang ang V460 mahimo lamang nga mopasa sa tulo ka mga impuls.
(3) Tungod sa gidaghanon sa yunit sa MOV nga ubos sa 10 / 350 ms kasamtangan, ang gisuyop nga enerhiya ubos sa usa ka impuls mahimong may kalambigitan sa MOV nga kapakyasan, imbis nga summation sa pagsuyup nga enerhiya ubos sa tanan nga gigamit nga mga impulses.
(4) Parehong porma sa kadaot ang nakita sa tulo ka matang sa MOVs ubos sa 10 / 350 ms nga sulud. Ang usa ka kilid sa MOV plastic encapsulation ug ang rectangular elektrode nga sheet nga panit. Ang ablasyon sa materyal nga ZnO, nga gipahinabo sa flashover tali sa electrode sheet ug sa ZnO ibabaw, nagpakita duol sa MOV electrode.