Piranti protèktif lonjakan (SPD) kudu dites ing arus discharge rangsangan utamané karo bentuk gelombang 8 / 20 ms lan 10 / 350 ms. Nanging, kanthi asil dandan saka produk SPD, kinerja lan tahan kemampuan SPDs miturut arus uji standar kasebut kudu luwih diselidiki. Kanggo ngetesake lan mbandhingake kemampuan SPD kanggo ngendhaleni arus 8 / 20 lan 10 / 350 arus impuls, eksperimen sing dilakokaké ing telung jinis varistor logam-oksida khas (MOVs) sing digunakake kanggo kelas I SPDs. Hasil kasebut nuduhake yen MOVs kanthi tegangan matesi sing luwih dhuwur luwih apik tahan kemampuan ing 8 / 20ms arus impuls, nalika kesimpulan ing 10 / 350ms arus impuls saiki beda. Ing 10 / 350 saiki, gagal MOV ana hubungane karo volume energi sing diserep ing volume siji. Crack yaiku wangun karusakan utama ing 10 / 350ms saiki, sing bisa diterangake minangka salah sijine encapsulation plastik MOV lan lembaran elektroda ngethok. Ablation saka materi ZnO, sing disebabake dening flashover antarane sheet elektroda lan permukaan ZnO, muncul ing elektroda MOV.
Alat protèktif surge (SPD) sing disambungake karo sistem daya lowvoltage, jaringan telekomunikasi lan sinyal sing kudu diuji miturut syarat IEC lan standar IEEE [1-5]. Ngenali lokasi lan kemungkinan cahya saiki bisa nandhang sangsara, SPD kuwi kudu dites ing arus discharge rangsangan utamane karo bentuk gelombang 8 / 20 ms lan 10 / 350 ms [4-6]. Wujud gelombang 8 / 20 saiki digunakake kanggo simulasi impuls kilat [6-8]. Nominal ngasilake nominal (Ing) lan arus sing paling anyar (Imax) saka SPDs loro sing didéfinisi karo 8 / 20 ms impulse current [4-5]. Menapa malih, impuls arus 8 / 20 saiki akeh digunakake kanggo tes tegangan SPD lan tes tugas operasional [4]. 10 / 350ms gegulitan arus biasane digunakake kanggo simulasi langsung stroke bali saiki stroke [7-10]. Gelombang iki nduwe paramèter kanggo panjalukan saiki kanggo ujian I kelas SPD, sing utamané digunakake kanggo tes tugas tambahan kanggo kelas I SPDs [4]. Sajrone tes jinis [4-5], nomer arus impuls sing ditemtokake bakal dileksanakake ing SPD. Contone, limalas arus 8 / 20 lan lima arus impulse 10 / 350 sing dibutuhake kanggo tes tugas operasi kanggo kelas I SPDs [4]. Nanging, kanthi asil dandan saka produk SPD, kinerja lan tahan kemampuan SPDs miturut arus uji standar kasebut kudu luwih diselidiki. Panlitèn sing sadurunge wis kerep dadi konsentrasi ing kinerja MOV ing 8 / 20 current [11-14], nalika kinerja ing 10 / 350 arus impuls saiki bola-bali durung diteliti kanthi jero. Menapa malih, kelas I SPDs, ingkang dipunginakaken wonten ing lebetipun eksposur ingkang dhuwur ing bangunan lan sistem distribusi, langkung rentan tumrap stroke kilat [15-16]. Mulane, kinerja lan tahan kapabilitas kelas I SPDs ing 8 / 20 ms lan 10 / 350 arus impuls sing perlu diselidiki. Kertas iki sacara eksperimen menginvestigasi kemampuan menahan kelas I SPDs ing 8 / 20 ms lan 10 / 350 arus impulse ms. Telung jinis MOVs khas sing digunakake kanggo kelas I SPD diadopsi kanggo analisis. Amplitudo lan nomer impuls saiki disetel kanggo sawetara eksperimen. Perbandhingan dilakokaké kanggo nggayuh kemampuan MOVs ing rong jinis arus impuls. Mode kegagalan saka sampel MOV sing gagal sawise tes uga dianalisis.
Telung jinis MOVs khas sing digunakake kanggo kelas I SPD diadopsi ing eksperimen kasebut. Kanggo saben jinis MOVs, sampel 12 digawe dening EPCOS diadopsi ing patang jinis eksperimen. Parameter dhasar ditampilake ing TABLE I, ing ngendi sing ngemot arus nominal MOVs ing impulse 8 / 20μs, Imax makili arus sumsum maksimal ing impulse 8 / 20μs, Iimp makili arus kaleksanan maksimum ing impulse 10 / 350μs, UDC1mA minangka tegangan MOV sing diukur ing 1 mA arus DC, Ur ngawakili tegangan sisa MOV ing ngisor.
Fig 1 nunjukake generator saiki impuls sing bisa disetel menyang output 10 / 350 ms lan 8 / 20 ms impulses saiki. Koil Pearson diadopsi kanggo ngukur arus impuls ing MOVs sing dites. Pembagi tegangan kanthi rasio 14.52 digunakake kanggo ngukur tegangan residual. Oscilloscope digital TEK DPO3014 diadopsi kanggo ngrekam bentuk gelombang eksperimen.
Miturut standar SPD tes [4], amplitudo sing diadopsi kanggo 8 / 20 ms saiki kalebu 30kA (0.75Imax) lan 40kA (Imax). Amplitudo sing diadopsi kanggo 10 / 350 saiki saiki kalebu 0.75Iimp lan Iimp. Referensi kanggo tes tugas operasional kanggo MOVs [4], limalas 8 / 20ms impuls digunakake ing MOV conto, lan interval antarane impulses punika 60 s. Mulane, diagram alur saka prosedur eksperimen ditampilake ing Gambar 2.
Prosedur eksperimental bisa dideskripsikake minangka:
(1) Pangukuran awal: Ing sampel MOV dicirikan karo UDC1mA, Ur, lan foto ing awal percobaan.
(2) Aplikasi limalas impulses: Nyetel generator saiki rangsangan kanggo output saiki impulse nuntut. Lima belas impulses kanthi interval 60 bisa diterapake ing sampel MOV.
(3) Rekam gelombang sing diukur saka arus lan voltase MOV sawise saben aplikasi rangsangan.
(4) Paneliten lan pangukuran visual sawise tes. Priksa permukaan MOV kanggo puncture utawa flashover. Ukur UDC1mA lan Ur sakwise tes. Njupuk foto MOVs sing rusak sawise tes. Kriteria lulus kanggo eksperimen, miturut IEC 61643-11 [4], mbutuhake rekaman tegangan lan arus, bebarengan karo pamriksaan visual, ora bakal nuduhake indikasi punuk utawa flashover sampel. Kajaba iku, IEEE Std. C62.62 [5] nyaranake posttest sing diukur Ur (MOV tegangan residu ing In) ora bakal nyimpang luwih saka 10% saka pretest diukur Ur. Ing Std. IEC 60099-4 [17] uga mbutuhake yen UDC1mA ngirim ora nyimpang luwih saka 5% sawise tes impuls.
- Kapabilitas tahan ing 8 / 20 ms impulse current
Ing bagean iki, arus 8 / 20 ms impulse kanthi amplitudo 0.75Imax lan Imax ditrapake ing conto SPD. Rasio owahan kanggo posttest diukur UDC1mA lan Ur ditetepake minangka:
ngendi, Ucr nggambarake rasio owahan saka nilai sing diukur. Uat nggambarake nilai sing diukur sakwise tes. Ubt nggambarake nilai sing diukur sadurunge tes.
3.1 Asil ing 8 / 20 saiki kanthi puncak 0.75Imax
Hasil tes kanggo telung jinis MOVs miturut limalas 8 / 20 arus impulse karo puncak 0.75Imax (30 kA) ditampilake ing TABEL II. Asil saben jinis MOV minangka rata-rata telung conto sing padha.
TABLE II
Asil ing 8 / 20 arus impulse ms karo 30 ing pucuk
Bisa ditemokake saka TABLEII sing sawise limalas X impulses 8 / 20 wis diterapake ing MOVs, owahan UDC1mA lan Ur minor. "Pass" kanggo pemeriksaan visual tegese ora katon kerusakan ing MOVs sing dites. Kajaba iku, bisa diamati yen kanthi nambah MOV matesi tegangan, Ucr dadi cilik. Kaya Ucr sing paling cilik kanggo jinis MOV V460. Bisa disimpulake yen telung jinis MOVs kabeh bisa ngliwati limalas 8 / 20 ms impulse karo 30 ing puncak.
3.2 Asil ing 8 / 20 kenceng saiki karo pucuk Imax
Menimbang asil eksperimen ing ndhuwur, amplitudo 8 / 20 ms saiki tambah kanggo 40 kA (Imax). Kajaba iku, jumlah impulses tambah nganti rong puluh kanggo jinis MOV V460. Hasil eksperimen ditampilake ing TABLE III. Supaya kanggo mbandhingake penyerapan energi ing telung jinis MOVs, Ea / V digunakake kanggo makili energi sing diserap saben unit volume kanggo rata-rata limalas utawa rong puluh impulses. Kene, "rata-rata" dianggep amarga penyerapan energi ing MOVs rada beda ing saben rangsangan.
TABLE III
Asil ing 8 / 20 arus impulse ms karo 40 ing pucuk
Bisa ditemokake saka TABLE III yen nalika amplitudo saiki ditambah ing 40 kA, Ucr kanggo UDC1mA nyimpang luwih saka 5% kanggo V230 lan V275, sanadyan owahan voltase residual MOV isih ana ing kisaran efektif 10%. Pengawasan visual uga ora nuduhake karusakan sing katon ing MOVs sing dites. ForV230 lan V275 jinis MOVs, Ea / V tegese energi sing diserap saben unit kanthi rata-rata limalas impulses. Ea / V kanggo V460 nggambarake volume energi sing diserep saben unit kanthi rata-rata rong puluh impuls. TABLE III nuduhake yen MOVs kanthi tegangan matesi sing luwih dhuwur (V460) duwe Ea / V sing luwih gedhe tinimbang MOVs karo tegangan pembatas sing luwih murah (V275 lan V230). Menapa malih, kanthi arus impuls ingkang kaping kalih dipuntindakaken ing V460, energi saben unit volume (E / V) ingkang kaserepaken ningkat sedaya, kadosta ing 3.
Mulane, bisa disimpulake yen jinis MOV V230 lan V275 ora bisa tahan 15 puluhan 8 / 20ms impuls saiki kanthi pucuk Imax, nalika tipe MOV V460 bisa tahan nganti saiki ngeculake impuls 20. Iki tegese MOVs kanthi tegangan matesi sing luwih dhuwur kudu luwih tahan kemampuan ing 8 / 20ms saiki.
4. Kemampuan tahan ing 10 / 350 saiki
Ing bagean iki, arus 10 / 350 ms impulse kanthi amplitudo saka 0.75Iimp lan Iimp diterapake ing conto SPD.
4.1 Asil ing 10 / 350 ms kenceng saiki kanthi puncak 0.75Iimp
Wiwit Iimp saka telung jinis MOVs beda, arus 10 / 350 karo amplitudo 4875A diterapake ing V230 lan V275, lan impuls karo amplitudo 4500 A diterapake ing V460. Sawise nglamar arus lima belas rangsangan, owahan kanggo UDC1mAand Ur ing MOVs dites ditampilake ing TABEL IV. ΣE / V tegese jumlahe E / V kanggo impuls sing ditrapake.
Bisa ditemokake saka TABEL IV sing sawise nglamar 15 arus 10 / 350 karo puncak 0.75Iimp, V230 bisa lulus ujian, nalika owahan UDC1mA saka V275 nyimpang luwih saka 5%. Pembengkakan lan suntingan cilik uga muncul ing enkapsulasi plastik V275. Foto V275 karo retak suntingan dituduhake ing Fig. 4.
Kanggo tipe V460 MOV, sawisé 10 / 350 ms impulse kaping wolung kanthi puncak 4500A diterapake, MOV retak lan voltase sing diukur lan arus gelombang saiki ora normal. Kanggo comparison, voltase lan arus gelombang sing diukur ing ngisor nomer XVII lan 10 ing nomer VII ing V350 kapacak ing Fig. 460.
Gambar 5. Voltase sing diukur lan arus gelombang saiki ing V460 ing 10 / 350 ms impulse
Kanggo V230 lan V275, ΣE / V minangka ringkesan E / V kanggo limalas impuls. Kanggo V460, ΣE / V minangka jumlahe E / V kanggo wolung impuls. Bisa ditemtokake manawa EA / V saka V460 luwih dhuwur tinimbang V230 lan V275, total ΣE / Vof V460 paling murah. Nanging, V460 ngalami karusakan paling serius. Iki tegese kanggo volume unit MOV, kegagalan MOV ing 10 / 350 saiki ora ana hubungane karo total energi sing diserap (ΣE / V), nanging uga luwih mirip karo energi sing diserep ing impulse siji (Ea / V ). Sampeyan bisa nyimpulake yen ing 10 / 350 ms impulse saiki, V230 bisa tahan liyane impulses tinimbang MOVs jinis V460. Iki tegese MOVs karo voltase matesi sing luwih murah kudu luwih tahan kemampuan ing 10 / 350 ms saiki, sing sebaliknya saka kesimpulan ing 8 / 20 ms impulse saiki.
4.2 Asil ing 10 / 350 saiki gunggung kanthi pucuk Iimp
Nalika amplitudo 10 / 350 ms saiki saya tambah kanggo Iimp, kabeh MOVs sing dites ora bisa nembus 15 impulses. Asil ing aliran 10 / 350 ms arus karo amplitudo Iimp ditampilake ing TABLE V, ing ngendi "Nganggo nomer impulse" tegese jumlah rangsangan sing MOV bisa tahan sadurunge crack.
Bisa ditemokake saka TABLE V sing V230 karo Ea / V saka 122.09 J / cm3 bisa tahan wol 10 / 350 impulses ms nalika V460with Ea / V saka 161.09 J / cm3 mung bisa nembus telu impulses, sanadyan pucuk saiki diadopsi kanggo V230 (6500 A) luwih dhuwur tinimbang sing kanggo V460 (6000 A). Iki bakal nentokake kesimpulan yen MOVs kanthi tegangan pembatas sing luwih dhuwur luwih gampang rusak ing 10 / 350 ms saiki. Fenomena kasebut bisa diterangake minangka: energi gedhe sing digawa dening 10 / 350 ms saiki bakal diserap ing MOVs. Kanggo MOVs kanthi voltase matesi dhuwur ing 10 / 350 saiki, luwih akeh energi bakal diserap ing volume unit MOV tinimbang ing MOVs kanthi volat sing matesi, lan penyerapan energi sing berlebihan bakal nyebabake kegagalan MOV. Nanging, mekanisme kegagalan ing 8 / 20 saiki perlu luwih diselidiki.
Paneliten visual nuduhake yen wangun karusakan sing padha diamati ing telung jinis MOVs ing 10 / 350 ms saiki. Salah sijine encapsulation plastik MOV lan sheet elektroda persegi dowo mati. Ing ablation saka materi ZnO muncul cedhak sheet elektroda, kang disebabake ing flashover antarane elektrod MOV lan ZnO permukaan. Foto V230 sing rusak dituduhake ing Fig. 6.
5. Kesimpulan
SPDs kudu dites ing arus discharge khusus utamane karo bentuk gelombang 8 / 20 ms lan 10 / 350 ms. Kanggo nguji lan mbandhingake kemampuan SPD ing ngisor ing arus 8 / 20 lan 10 / 350 arus impuls, sawetara eksperimen sing dilakoni kanthi arus mecah maksimum kanggo 8 / 20 ms (Imax) lan 10 / 350 ms (Iimp) , uga amplitudo saka 0.75Imax lan 0.75Iimp. Telung jinis MOVs khas sing digunakake kanggo kelas I SPD diadopsi kanggo analisis. Sawetara kesimpulan bisa ditarik.
(1) MOVs kanthi tegangan matesi sing luwih dhuwur kudu luwih tahan kemampuan ing 8 / 20ms saiki. Tipe V230 lan V275 MOVs ora bisa tahan 15 puluhan 8 / 20ms kanthi puncak Imax, nalika jinis V460 MOV bisa nyithak rong puluh impuls.
(2) MOVs karo voltase matesi luwih cilik kudu luwih tahan kemampuan ing 10 / 350 ms saiki. Tipe V230 MOV bisa tahan wolung 10 / 350 impulses ms karo puncak Iimp, dene V460 mung bisa ngliwati telu impulses.
(3) Menimbang volume unit MOV ing 10 / 350 saiki, energi sing diserap ing siji impuls uga ana hubungane karo kegagalan MOV, tinimbang summation energi sing diserep ing kabeh impulses sing diinstal.
(4) Wangun karusakan sing padha diamati ing telung jinis MOVs ing arus 10 / 350. Salah sijine encapsulation plastik MOV lan sheet elektroda persegi dowo mati. Ablation saka materi ZnO, sing disebabake flashover antarane sheet elektro lan permukaan ZnO, muncul ing elektroda MOV.