Krefjast verndunarbúnaðar (SPDs) þarf að prófa með straumhleðslumörkum aðallega með bylgjulengdum 8 / 20 ms og 10 / 350 ms. Hins vegar, með því að bæta SPD vörur, þurfa árangur og viðnám hæfileika SPDs við slíkar stöðluðu prófstrauma meira rannsókn. Til að kanna og bera saman viðnámshæfni SPDs undir 8 / 20 ms og 10 / 350 ms höggsstraumum, eru tilraunir gerðar á þremur gerðum dæmigerðra málmoxíðsvifra (MOVs) sem eru notaðar í SPD-flokka í flokki I. Niðurstöðurnar sýna að MOVs með hærri takmörkunarþrýsting standast betur getu undir 8 / 20ms höggdegi, en niðurstaðan undir 10 / 350ms spennu núverandi er andstæða. Undir 10 / 350 ms núverandi er MOV bilunin tengd frásogaðri orku á rúmmálseiningu undir einum höggum. Sprunga er aðalskemmdaformið undir 10 / 350ms núverandi, sem hægt er að lýsa sem eina hlið MOV plasthylkisins og rafskautsblaðið flýgur af. Afnám ZnO efnisins, sem stafar af flashover milli rafskautsins og ZnO yfirborðsins, virtist nálægt MOV rafskautinu.
Vöktunarbúnaður (SPD) tengdur við lágspennukerfi, þurfa fjarskipta- og merkikerfi að vera prófuð samkvæmt kröfum IEC og IEEE staðla [1-5]. Miðað við staðsetningu og mögulega lýsingu núverandi kann það að vera nauðsynlegt að prófa slíkar SPDs við straumhleðslustrauma aðallega með bylgjulengdum 8 / 20 ms og 10 / 350 ms [4-6]. Núverandi bylgjulögun 8 / 20 ms er almennt notaður til að líkja eftir eldingarstimpunni [6-8]. Nafnlausa losunarstuðullinn (In) og hámarksflæðistuðullinn (Imax) SPDs eru bæði skilgreindar með 8 / 20 ms höggstuðlinum [4-5]. Þar að auki er 8 / 20 ms núverandi hvatinn víða notaður fyrir SPD leifar spennu og rekstrartruflanir [4]. 10 / 350ms hvetjandi straumur er venjulega notaður til að líkja eftir straumstreymi straumsins [7-10]. Þessi bylgjulögun uppfyllir breytur fyrir afrennslisstraumstreymi fyrir SPD próf í flokki I, sem er sérstaklega notaður fyrir viðbótarskattprófun fyrir flokka I SPDs [4]. Á tegundarprófunum [4-5] þarf að tilgreina tiltekna fjölda höggrennslisstrauma til að nota á SPDs. Til dæmis er þörf á fimmtán 8 / 20 ms straumum og fimm 10 / 350 ms höggumstreymi til akstursprófunar fyrir flokka I SPDs [4]. Hins vegar, með því að bæta SPD vörur, þurfa árangur og viðnám hæfileika SPDs við slíkar stöðluðu prófstrauma meira rannsókn. Fyrrverandi rannsóknir voru venjulega einbeittar að MOV árangur samkvæmt margfeldi 8 / 20 ms höggstuðuls [11-14], en árangur með endurteknum 10 / 350 ms höggvirkni hefur ekki verið rannsökuð vandlega. Þar að auki eru SPD-flokka I, sem eru settar upp á stöðum með mikla útsetningu í byggingum og dreifingarkerfum, viðkvæmari fyrir höggum eldingar [15-16]. Þess vegna er árangur og viðnámsgeta flokks I SPDs undir 8 / 20 ms og 10 / 350 ms höggstreymi nauðsynleg til að rannsaka. Í þessari grein er rannsakað með tilraun til að standast getu flokks SPDs undir 8 / 20 ms og 10 / 350 ms höggstraumum. Þrjár gerðir af dæmigerðum MOV sem notaðar eru í SPD-flokka í flokki I eru samþykktar til greiningar. Núverandi amplitude og fjöldi hvatanna er leiðrétt fyrir nokkrar tilraunir. Samanburður er gerður á viðnámi hæfileika MOVs undir tveimur tegundum spennustrauma. Bilunarmáttur MOV-sýnanna sem mistókst eftir prófanir eru einnig greindar.
Þrjár gerðir af dæmigerðum MOV sem notaðar eru í SPD-flokki í flokki I eru samþykktar í tilraunum. Fyrir hverja tegund af MOVs eru 12 sýni úr EPCOS samþykktar undir fjórum tegundum tilrauna. Grundvallarbreytur þeirra eru sýndar í töflu I, þar sem Imax táknar nafnlausa losunarstuðul MOVs undir 8 / 20μs hvötum, táknar Imax hámarks útflæðisstraum undir 8 / 20μs hvötum, táknar Iimp hámarks útflæðisstraum undir 10 / 350μs hvata, UDC1mA tákna MOV spenna mæld samkvæmt 1 mA DC straumi, Ur tákna MOV leifar spennu undir In.
Mynd 1 sýnir spennu núverandi rafall sem hægt er að breyta til að framleiða 10 / 350 ms og 8 / 20 ms núverandi hvatir. Pearson spólu er samþykkt til að mæla hvatstrauma á prófuðu MOVs. Spennadeildin með hlutfalli 14.52 er notuð til að mæla afgangsspennu. Stafræn sveiflusjá TEK DPO3014 er samþykkt til að taka upp tilraunabylgjurnar.
Samkvæmt SPD prófunarstaðlinum [4] eru magnið sem samþykkt er fyrir 8 / 20 ms núverandi, 30kA (0.75Imax) og 40kA (Imax). The ampllitudes samþykkt fyrir 10 / 350 ms núverandi eru 0.75Iimp og Iimp. Tilvísun í rekstrartruflun fyrir MOVs [4], fimmtán 8 / 20ms hvatir eru notaðar á MOV-sýnum og bilið milli hvatanna er 60 s. Því er flæðiritið af tilraunaverkefninu sýnt á mynd 2.
Tilraunaverkefnið má lýsa sem:
(1) Upphaflegar mælingar: MOV-sýnin eru einkennist af UDC1mA, Ur og ljósmyndir í upphafi tilrauna.
(2) Notaðu fimmtán púls: Stilla spennuljósmyndara til að framleiða kröfuðu straumstrauminn. Fimmtán hvatir með millibili 60 s eru beitt á MOV sýninu í röð.
(3) Skráðu mælda bylgjulögunarmöguleika MOV strauma og spennu eftir hverja beygju.
(4) Sjónræn skoðun og mælingar eftir prófanirnar. Athugaðu yfirborð MOV fyrir gata eða flashover. Mæla UDC1mA og Ur eftir prófanirnar. Taktu myndir af skemmdum hreyfingum eftir prófanir. Viðmiðunarforsendur fyrir tilraunirnar, samkvæmt IEC 61643-11 [4], krefjast þess að bæði spennu- og núverandi skrár ásamt sjónrænum skoðunum skulu ekki sýna neina vísbendingu um göt eða flashover sýnanna. Í samlagning, the IEEE Std. C62.62 [5] lagði til viðmiðunarprófun mælda (MOV leifar spenna við In) skal ekki víkja meira en 10% frá presta mælda Ur. Std. IEC 60099-4 [17] krefst þess einnig að UDC1mA ætti ekki að víkja meira en 5% eftir höggprófanirnar.
- The standast getu undir 8 / 20 ms högg núverandi
Í þessum kafla er 8 / 20 ms höggsstrengin með ampllitudes 0.75Imax og Imax beitt á SPD sýnum í sömu röð. Breytingahlutfallið fyrir staðprófunina mæld UDC1mA og Ur er skilgreint sem:
þar sem Ucr táknar breytileikann af mældum gildum. Uat táknar gildi mæld eftir prófanirnar. Ubt táknar gildi mælt fyrir prófanir.
3.1 Niðurstöðurnar undir 8 / 20 ms högg núverandi með hámarki 0.75Imax
Prófunarniðurstöðurnar fyrir þrjár gerðir af MOVs undir fimmtán 8 / 20 ms höggum með hámarki 0.75Imax (30 kA) eru sýndar í töflu II. Niðurstaðan fyrir allar tegundir af MOV er að meðaltali þrjú sömu sýni.
TAFLA II
Niðurstöður undir 8 / 20 ms höggum með 30 kA hámarki
Það má sjá frá TABLEII að eftir fimmtán 8 / 20 ms hvatir hafa verið beittar á MOV, breytingarnar á UDC1mA og Ur eru minniháttar. The "Pass" fyrir sjónræn skoðun þýðir engin sýnileg tjón á prófuðu MOVs. Þar að auki má sjá að með því að auka MOV takmörkun spenna verður Ucr minni. Eins og Ucr er minnsti fyrir V460 tegund MOV. Það má draga þá ályktun að þremur gerðir af MOV gæti allir staðist fimmtán 8 / 20 ms höggið með 30 kA hámarki.
3.2 Niðurstöðurnar undir 8 / 20 ms spennu núverandi með hámarki Imax
Í ljósi framangreinds niðurstaðna er aukningin á 8 / 20 ms núverandi aukin í 40 kA (Imax). Að auki er fjöldi hvatanna aukin í tuttugu fyrir V460 gerð MOV. Tilraunarniðurstöðurnar eru sýndar í töflu III. Til þess að bera saman orku frásog í þremur tegundir MOVs, er Ea / V notað til að tákna frásogast orku á rúmmálseiningu fyrir að meðaltali fimmtán eða tuttugu hvata. Hér er talið að "meðaltal" sé vegna þess að orkunotkun í MOV er örlítið öðruvísi undir hverri hvatningu.
TAFLA III
Niðurstöður undir 8 / 20 ms höggum með 40 kA hámarki
Það má sjá frá TAFLA III að þegar núverandi amplitude er aukinn í 40 kA, mun Ucr fyrir UDC1mA víkja meira en 5% fyrir V230 og V275, þó að breytingin á MOV afgangspennu sé enn innan gildissviðs 10%. Sjónræn skoðun sýnir einnig engar sýnilegar skemmdir á prófuðu MOVs. Fyrir V230 og V275 gerð MOVs, Ea / V þýðir frásogað orka á rúmmálseiningu með að meðaltali fimmtán hvatir. Ea / V fyrir V460 táknar frásogið orku á hverja rúmmálseiningu meðaltal tuttugu hvata. TAFLA III sýnir að MOVs með hærri takmörkunar spennu (V460) hafa stærri Ea / V en MOVs með lægri takmörkunar spennu (V275 og V230). Ennfremur eykst frásogað orka á hverja rúmmálseiningu (E / V) með stimpilstraumnum, sem endurtekið er beitt á V460, smám saman, eins og sýnt er á mynd 3.
Því má draga þá ályktun að V230 og V275 tegundir MOVs geti ekki staðist fimmtán 8 / 20ms núverandi hvatir með hámarki Imax, en V460 tegund MOV gæti staðist hámarks útflæðisstraum allt að 20 hvötum. Þetta þýðir að MOVs með hærri takmörkunarþrýsting standast betur með getu undir 8 / 20ms höggdegi.
4. The standast getu undir 10 / 350 ms högg núverandi
Í þessum kafla er 10 / 350 ms hvetjandi straumar með ampllitudes 0.75Iimp og Iimp beitt á SPD sýnum í sömu röð.
4.1 Niðurstöðurnar undir 10 / 350 ms högg núverandi með hámarki 0.75Iimp
Þar sem Iimp af þremur gerðum af MOV er öðruvísi, eru 10 / 350 ms straumar með amplitude 4875A sótt á V230 og V275 og hvatir með amplitude 4500 A eru sóttar á V460. Eftir að hafa beitt fimmtán höggum á áhrifum, eru breytingar fyrir UDC1mAand Ur á prófuðu MOVs sýndar í töflu IV. ΣE / V þýðir summun E / V fyrir beittu hvatirnar.
Það má sjá frá töflu IV að V10 gæti farið framhjá prófinu eftir að hafa beitt fimmtán 350 / 0.75 ms straumum með hámarki 230Iimp, en breytingin fyrir UDC1mA af V275 muni vega meira en 5%. Bólga og minniháttar sprungur komu einnig fram á plasthylkingu V275. Myndin af V275 með minniháttar sprunga er sýnd í mynd 4.
Fyrir V460 gerð MOV, eftir að áttunda 10 / 350 ms höggin með hámarki 4500A er beitt, eru MOV sprungin og mæld spennu og núverandi bylgjulögun óeðlileg. Til samanburðar er mældur spennu og núverandi bylgjulögun undir sjöunda og áttunda 10 / 350 ms högg á V460 sýnd á mynd 5.
Mynd 5. Mæla spennu og núverandi bylgjulögun á V460 undir 10 / 350 ms högg
Fyrir V230 og V275 er ΣE / V samantekt E / V fyrir fimmtán hvatir. Fyrir V460, ΣE / V er samantekt E / V í átta hvatir. Það má geta að þótt Ea / V af V460 sé hærra en V230 og V275, þá er heildin ΣE / Vof V460 lægst. Hins vegar átti V460 alvarlegustu skemmdirnar. Þetta þýðir að fyrir MOV eininguna er MOV bilunin undir 10 / 350 ms núverandi ekki tengd heildar frásogaðri orku (Σ E / V), en getur tengst meira frásogaðri orku undir einum höggum (Ea / V ). Það má draga þá ályktun að við 10 / 350 ms högg núverandi gæti V230 staðist fleiri hvatir en V460 gerð MOVs. Þetta þýðir að MOVs með lægri takmörkunarþrýstingnum standa betur við getu undir 10 / 350 ms núverandi, sem er andstæða frá niðurstöðu undir 8 / 20 ms spennu núverandi.
4.2 Niðurstöðurnar undir 10 / 350 ms högg núverandi með hámarki Iimp
Þegar amplitude 10 / 350 ms núverandi er aukinn í Iimp, gæti öll prófuð MOV ekki náð fimmtán hvötum. Niðurstöðurnar undir 10 / 350 ms spennustraumum með amplitude of Iimp eru sýndar í TABELL V, þar sem "viðnámsstuðullarnúmerið" merkir upphæð sem MOV þolir fyrir sprunga.
Það má sjá frá töflu V að V230 með Ea / V af 122.09 J / cm3 gæti staðist átta 10 / 350 ms hvatir en V460 með Ea / V af 161.09 J / cm3 gæti aðeins framhjá þremur hvötum, þó að hámarksstyrkurinn sé samþykktur fyrir V230 (6500 A) er hærra en fyrir V460 (6000 A). Þetta staðfestir þá niðurstöðu að MOVs með hámarkspennu spennu skemmist auðveldlega undir 10 / 350 ms núverandi. Þetta fyrirbæri er hægt að útskýra sem: stóra orkan sem er með 10 / 350 ms núverandi verður frásogast í MOVs. Fyrir MOVs með hámarkspennu spennu undir 10 / 350 ms núverandi mun meiri orka frásogast í rúmmáli MOV-búnaðarins en í MOVs með lágmarksstrengisspennu og of mikil frásog mun leiða til MOV bilunar. Hins vegar, bilun vélbúnaður undir 8 / 20 ms núverandi þarf meiri rannsókn.
Sjónræn skoðun sýnir að sama skaða mynd sést á þremur tegundum MOVs undir 10 / 350 ms núverandi. Eina hliðin á MOV plasthylkinu og rétthyrnd rafskautarlakið afhýða. Afnám ZnO efni birtist nálægt rafskautinu, sem stafar af flashover milli MOV rafskautsins og ZnO yfirborðsins. Myndin af skemmdum V230 er sýnd á mynd 6.
5. Niðurstaða
SPDs þarf að prófa við straumhleðslustrauma, aðallega með bylgjulengdum 8 / 20 ms og 10 / 350 ms. Til þess að kanna og bera saman viðnámshæfni SPDs undir 8 / 20 ms og 10 / 350 ms höggsstraumum, eru nokkrar tilraunir gerðar með hámarks útflæðisstraumi fyrir 8 / 20 ms (Imax) og 10 / 350 ms (Iimp) bylgjulögun , auk ampllitudes af 0.75Imax og 0.75Iimp. Þrjár gerðir af dæmigerðum MOV sem notaðar eru í SPD-flokka í flokki I eru samþykktar til greiningar. Hægt er að draga nokkrar ályktanir.
(1) MOVs með hærri takmörkunarþrýstingnum standa betur við getu undir 8 / 20ms höggstillingu. V230 og V275 tegundir MOVs þola ekki fimmtán 8 / 20ms hvatir með hámarki Imax, en V460 tegundin MOV gæti framhjá tuttugu hvötum.
(2) MOVs með lægri takmörkunar spennu standa betur við getu undir 10 / 350 ms núverandi. V230 tegund MOV gæti staðist átta 10 / 350 ms hvatir með hámarki Iimp, en V460 gæti aðeins framhjá þrjá hvatir.
(3) Með hliðsjón af einingu rúmmáli MOV undir 10 / 350 ms núverandi, getur frásogið orka undir einum höggum verið tengt MOV bilun, í stað þess að samantekt frásogaðrar orku undir öllum beittum hvatum.
(4) Sama skemmdir mynd er fram á þremur gerðum af MOVs undir 10 / 350 ms straumum. Eina hliðin á MOV plasthylkinu og rétthyrnd rafskautarlakið afhýða. Afblástur ZnO efnisins, sem stafar af flashover milli rafskautsins og ZnO yfirborðs, virtist nálægt MOV rafskautinu.