დაზოგვის დამცავი მოწყობილობები (SPDs) საჭიროა ტესტირება იმპულსით განმუხტვის პროცესში, ძირითადად, 8 / 20 ms და 10 / 350 ms. თუმცა, SPD- ის პროდუქტების გაუმჯობესებით, SPD- ების შესრულება და სტანდარტის გამოცდის დინამიკა მოითხოვს მეტი გამოძიების ჩატარებას. XXX / 8 MS- ს და 20 / 10 MS იმპულსური დინების ქვეშ SPD- ების გამოძახების შესაძლებლობის შესწავლის მიზნით, ექსპერიმენტები ტარდება ტიპიური ლითონ-ოქსიდის მარცვლების სამი ტიპი (MOV), რომლებიც გამოიყენება კლასის I SPD- ებისთვის. შედეგები აჩვენებს, რომ MOV- ს მაღალი ძაბვის მაღალი ძაბვა აქვს უკეთესი გამძლეობა 350 / 8ms იმპულსური მიმდინარეობით, ხოლო დასკვნა 20 / 10IMS იმპულსური მიმდინარეობით. 350 / 10 MS- ის მიმდინარეობისას, MOV უკმარისობა დაკავშირებულია ცალმხრივ იმპულსთან ერთად ერთეული მოცულობის ენერგიის ერთერთ ენერგიას. Crack არის ძირითადი დაზიანების ფორმა 350 / 10ms მიმდინარე, რომელიც შეიძლება შეფასდეს, როგორც MOV პლასტიკური encapsulation და ელექტროდი ფურცელი peeling off. სხივური მასალის აბლაცია, რომელიც გამოწვეული იყო ელექტროვიფტისა და ზონის ზედაპირის ფრჩხილებში.

1. შესავალი

დაბალი ელექტროენერგიის ელექტრული სისტემების, სატელეკომუნიკაციო და სიგნალის ქსელებთან დაკავშირებული Surge დამცავი მოწყობილობები (SPDs) საჭიროა ტესტირება IEC და IEEE სტანდარტების შესაბამისად [1-5]. იმის გათვალისწინებით, რომ შეიძლება განიცდიან ადგილმდებარეობას და შესაძლო განათების მიმდინარეობას, ასეთი სპგტ-ს შემოწმება აუცილებელია იმპულსური გამონადენის დენებისაგან, ძირითადად, 8 / 20 ms და 10 / 350 ms [4-6] ტალღების ფორმებით. 8 / 20 ms ამჟამინდელი ტალღის ფორმა ჩვეულებრივ გამოიყენება ელვისებური იმპულსის [6-8] სიმულაციისთვის. SPD– ების ნომინალური გამონადენი დენით (In) და მაქსიმალური დატვირთვის დენით (Imax) ორივე განსაზღვრულია 8 / 20 ms იმპულსური დენით [4-5]. უფრო მეტიც, 8 / 20 ms მიმდინარე იმპულსი ფართოდ გამოიყენება SPD ნარჩენი ძაბვისა და საოპერაციო მოვალეობის ტესტებისთვის [4]. 10 / 350ms იმპულსური დენის ჩვეულებრივ გამოიყენება პირდაპირი ელვისებური დაბრუნების ინსულტის დენის სიმულაციისათვის [7-10]. ეს ტალღის ფორმა აკმაყოფილებს იმპულსური გამონადენის დონის პარამეტრებს I კლასის SPD ტესტისთვის, რომელიც განსაკუთრებით გამოიყენება I კლასის SPD– ების დამატებითი მორიგე ტესტისთვის [4]. ტიპის ტესტების დროს [4-5], SPD– ზე გამოსაყენებლად საჭიროა იმპულსური დენების განსაზღვრული რაოდენობა. მაგალითად, თხუთმეტი 8 / 20 ms დენებისა და ხუთი 10 / 350 ms იმპულსური დენისთვის საჭიროა I კლასის SPD– ების სავალდებულო ტესტირებისთვის [4]. ამასთან, SPD პროდუქტების გაუმჯობესებით, SPD– ების შესრულება და გაუძლო ამგვარი სტანდარტული ტესტის დენის პირობებში, საჭიროა მეტი გამოძიება. წინა გამოკვლევები, ძირითადად, კონცენტრირებულ იქნა MOV– ის შესრულებაზე მრავალჯერადი 8 / 20 ms იმპულსური დენით [11-14], ხოლო განმეორებითი 10 / 350 ms იმპულსური დენის ქვეშ მუშაობის შესახებ საფუძვლიანად არ არის შესწავლილი. უფრო მეტიც, კლასის I SPD- ები, რომლებიც დამონტაჟებულია შენობებში და განაწილების სისტემებში მაღალი ზემოქმედების წერტილებში, უფრო დაუცველია ელვისებური დარტყმისკენ [15-16]. ამრიგად, საჭიროა გამოვიკვლიოთ X კლასის დალაგება 8 / 20 ms და 10 / 350 ms იმპულსური დენებისა და I კლასის სპექტრული სპექტრის მოქმედება და გაუძლო. ეს ნაშრომი ექსპერიმენტულად იძიებს XIUMX / 8 ms და 20 / 10 ms და იმპულსური დენების ქვეშ მყოფი კლასის I SPD– ების უნარს. ანალიზისთვის მიღებულია ტიპიური MOV– ების სამი ტიპი, რომლებიც გამოიყენება I კლასის სგპ – ებისთვის. მიმდინარე ამპლიტუდა და იმპულსების რაოდენობა რეგულირდება რამდენიმე ექსპერიმენტისთვის. შედარება ხორციელდება MOV– ების გამძლეობის შესაძლებლობებზე ორი იმპულსური დენით. ასევე გაანალიზებულია MOV ნიმუშების უკმარისობის რეჟიმი, რომელიც ვერ შეძლო ტესტების ჩატარების შემდეგ.

2. ექსპერიმენტის განლაგება

ექსპერიმენტებში მიღებულია ტიპიური MOV– ების სამი ტიპი, რომლებიც გამოიყენება I კლასის სგპ – ებისთვის. თითოეული ტიპის MOV– სთვის, EPCOS– ის მიერ დამზადებული 12 ნიმუშები მიიღება ოთხი სახის ექსპერიმენტის საფუძველზე. მათი ძირითადი პარამეტრები მოცემულია ცხრილში I, სადაც წარმოადგენს MOV– ების ნომინალური დატვირთვის დინებას 8 / 20 μs იმპულსის ქვეშ, Imax წარმოადგენს მაქსიმალურ განტვირთვის დინებას 8 / 20 μs იმპულსის ქვეშ, Iimp წარმოადგენს მაქსიმალურ გადმოტვირთვის დინებას 10 / 350μs იმპულსის ქვეშ, UDC1mA წარმოადგენს MOV ძაბვა, რომელიც იზომება 1 mA DC დენის ქვეშ, Ur წარმოადგენს MOV ნარჩენი ძაბვის ქვეშ.

ნახ. 1 გვიჩვენებს იმპულსური დენის გენერატორს, რომლის შეცვლა შესაძლებელია 10 / 350 ms და 8 / 20 ms დენის იმპულსების გამოსწორებაზე. Pearson coil მიიღება ტესტირების MOV- ზე იმპულსური დენების გასაზომად. ძაბვის გამყოფი, 14.52 თანაფარდობით, გამოიყენება ნარჩენი ძაბვების გასაზომად. TEK DPO3014 ციფრული oscilloscope მიღებულია ექსპერიმენტული ტალღების ფორმის ჩასაწერად.

SPD ტესტის სტანდარტის მიხედვით [4], 8 / 20 ms დენისთვის მიღებული ამპლიტუდა მოიცავს 30kA (0.75Imax) და 40kA (Imax). 10 / 350 ms დენისთვის მიღებული ამპლიტუდა მოიცავს 0.75Iimp და Iimp. მითითება ოპერაციული მოვალეობის ტესტისთვის MOV- ებზე [4], თხუთმეტი 8 / 20ms იმპულსები გამოიყენება MOV ნიმუშებზე, ხოლო იმპულსებს შორის ინტერვალი არის 60 s. აქედან გამომდინარე, ექსპერიმენტული პროცედურის გრაფიკი ნაჩვენებია ნახ. 2- ში.

ექსპერიმენტული პროცედურა შეიძლება შეფასდეს როგორც:

(1) საწყისი გაზომვები: MOV ნიმუშები ხასიათდება UDC1mA, Ur- ით და ექსპერიმენტების დასაწყისში ფოტომასალით.

(2) გამოიყენეთ თხუთმეტი იმპულსი: შეცვალეთ იმპულსური დენის გენერატორის მოთხოვნა იმპულსური დენის გამოსასვლელად. 60- ის ინტერვალით თხუთმეტი იმპულსი ზედიზედ გამოიყენება MOV ნიმუშზე.

(3) თითოეული იმპულსური განაცხადის შემდეგ ჩაწერეთ MOV დენებისა და ძაბვების გაზომილი ტალღების ფორმები.

(4) ვიზუალური შემოწმება და გაზომვები ტესტების შემდეგ. შეამოწმეთ MOV– ის ზედაპირი პუნქციის ან flashover– ისთვის. ტესტების შემდეგ გაზომეთ UDC1mA და Ur. ტესტების შემდეგ გადაიღეთ დაზიანებული MOV- ების ფოტოგრაფია. ექსპერიმენტების ჩასატარებელი კრიტერიუმები, IEC 61643-11 [4] მიხედვით, მოითხოვს, რომ ძაბვის და მიმდინარე ჩანაწერების, ვიზუალური შემოწმების გარდა, არ უნდა იყოს მითითებული ნიმუშების პუნქციაზე ან ბლაგვიზე. გარდა ამისა, IEEE Std. C62.62 [5] ვარაუდობს, რომ Postestest იზომება Ur (MOV ნარჩენი ძაბვები In) არ უნდა გადახდეს 10% -ზე მეტს, ვიდრე წინასწარ შეფასებული Ur. სტდ. IEC 60099-4 [17] ასევე მოითხოვს, რომ UDC1mA არ იყოს გადახრილი იმპულსური ტესტების შემდეგ, ვიდრე 5% -ზე მეტი.

  1. გაუძლოს შესაძლებლობებს 8 / 20- ის პირობებში ms იმპულსური დენი

ამ განყოფილებაში, 8 / 20 ms იმპულსური ნაკადები 0.75Imax და Imax ამპლიტუდით გამოიყენება SPD ნიმუშებზე, შესაბამისად. შემდგომი საზომი UDC1mA და Ur ცვლილებების შეფარდება განისაზღვრება:

სადაც, Ucr წარმოადგენს გაზომილი მნიშვნელობების შეცვლის კოეფიციენტს. Uat წარმოადგენს ტესტების შემდეგ იზომება გაზომილ მნიშვნელობას. Ubt წარმოადგენს ტესტების წინ გაზომილ მნიშვნელობას.

3.1 შედეგები 8 / 20 ms იმპულსური დენით 0.75Imax პიკით

ტესტის შედეგები MOV– ის სამი ტიპის თხუთმეტი 8 / 20 ms იმპულსური დენებისთვის, 0.75Imax– ის მწვერვალებით (30 kA), ნაჩვენებია ცხრილში II. MOV– ის ყველა ტიპის შედეგია საშუალოდ სამი იგივე ნიმუშისა.

ცხრილი II

შედეგები 8 / 20 ms ms იმპულსური დენებისაგან, 30 kA პიკით

TABLEII– დან ჩანს, რომ მას შემდეგ, რაც თხუთმეტი 8 / 20 ms დაუშვებელია MOV– ებზე, UDC1mA და Ur– ის ცვლილებები უმნიშვნელოა. ვიზუალური შემოწმების „უღელტეხილი“ არ ნიშნავს დაზიანებულ მოტივებზე. უფრო მეტიც, შეიძლება შეინიშნოს, რომ MOV შეზღუდვის ძაბვის ზრდასთან ერთად, Ucr ხდება უფრო მცირე. მაგალითად Ucr ყველაზე მცირეა V460 ტიპის MOV– ისთვის. შეიძლება დავასკვნათ, რომ MOV- ს სამ ტიპს შეუძლია გაიაროს თხუთმეტი 8 / 20 ms იმპულსი 30 kA პიკით.

3.2 შედეგები 8 / 20 ms იმპულსური დინებით Imax– ის მწვერვალებით

ზემოთ მოყვანილი ექსპერიმენტული შედეგების გათვალისწინებით, 8 / 20 ms დენის ამპლიტუდა იზრდება 40 kA (Imax) - მდე. ამასთან, იმპულსების რიცხვი V460 ტიპის MOV– ზე გაიზარდა ოცამდე. ექსპერიმენტული შედეგები ნაჩვენებია ცხრილში III. სამი ტიპის MOV– ში ენერგიის შეწოვის შესადარებლად, Ea / V გამოიყენება ნახტომი ენერგიის ერთეულის მოცულობის წარმოსადგენად საშუალოდ თხუთმეტი ან ოცი იმპულსით. აქ ითვლება „საშუალო“, რადგან MOV– ში ენერგიის შეწოვა ოდნავ განსხვავდება თითოეული იმპულსის ქვეშ.

ცხრილი III

შედეგები 8 / 20 ms ms იმპულსური დენებისაგან, 40 kA პიკით

ცხრილი III – დან შეიძლება დაფიქსირდეს, რომ როდესაც მიმდინარე ამპლიტუდა გაიზარდა 40 kA– სთვის, Ucr for UDC1mA გადახრაზე მეტია ვიდრე 5% –ზე V230 და V275, თუმცა MOV ნარჩენი ძაბვის ცვლილება კვლავ 10% –ის ეფექტურ დიაპაზონშია. ვიზუალური შემოწმება ასევე არ აჩვენებს შესამცირებელ MOV- ებზე თვალსაჩინო დაზიანებას. ForV230 და V275 ტიპის MOV– ები, Ea / V ნიშნავს შთანთქმულ ენერგიას ერთეულის მოცულობაზე, საშუალოდ თხუთმეტი იმპულსით. EA / V for V460 წარმოადგენს შთანთქმულ ენერგიას ერთეულის მოცულობაზე, საშუალოდ ოცი იმპულსით. ცხრილი III აჩვენებს, რომ MOV- ს უფრო მაღალი შემზღუდავი ძაბვის (V460) უფრო დიდი Ea / V ვიდრე MOV- ები, რომელთაც აქვთ დაბალი შეზღუდვის ძაბვა (V275 და V230). უფრო მეტიც, იმპულსური დენით, რომელიც განმეორებით გამოიყენება V460- ზე, შეიწოვება ენერგია ერთეულის მოცულობაზე (E / V) თანდათან იზრდება, როგორც ეს ნაჩვენებია ნახ. 3- ში.

აქედან გამომდინარე, შეიძლება დავასკვნათ, რომ V230 და V275 ტიპის MOV– ებს ვერ გაუძლებდნენ თხუთმეტი 8 / 20ms მიმდინარე იმპულსებს Imax– ის მწვერვალებით, ხოლო V460 ტიპის MOV– ს შეეძლო გაუძლო მაქსიმალური გამონადენის დენებისაგან 20 იმპულსებამდე. ეს ნიშნავს, რომ MOV- ებს, რომელთაც უფრო მაღალი შემზღუდავი ძაბვა აქვთ, გაუძლებენ უკეთეს შესაძლებლობებს 8 / 20ms იმპულსური დენის პირობებში.

4. გაუძლო შესაძლებლობებს 10 / 350 ms იმპულსური დენის ქვეშ

ამ განყოფილებაში, 10 / 350 ms იმპულსური დენები 0.75Iimp და Iimp ამპლიტუდით გამოიყენება SPD ნიმუშებზე, შესაბამისად.

4.1 შედეგები 10 / 350 ms იმპულსური დენით 0.75Iimp პიკით

ვინაიდან MOV- ის სამი ტიპის Iimp განსხვავებულია, 10 / 350 ms დენები 4875A ამპლიტუდით არის გამოყენებული V230 და V275, ხოლო 4500 A ამპლიტუდის იმპულსები გამოიყენება V460. თხუთმეტი იმპულსური დენის გამოყენების შემდეგ, UDC1mAm Ur- ს მიმართ Ur- ის ცვლილებები ტესტირებულ MOV- ზე მოცემულია ცხრილში IV. ∑E / V ნიშნავს გამოყენებული იმპულსების E / V- ის ჯამს.

ცხრილი IV- დან ჩანს, რომ თხუთმეტი 10 / 350 ms დენის გამოყენების შემდეგ, რომელთაც პიკი აქვთ 0.75Iimp, V230– ს შეეძლო გამოცდის ჩაბარება, ხოლო V1– ის UDC275mA– სთვის ცვლილება გადახრაზე მეტია ვიდრე 5%. შეშუპება და მცირე ბზარი ასევე გამოჩნდა V275 პლასტიკური ენკაფსულაზე. V275 ფოტომასალა მცირე ნაპრალებით არის ნაჩვენები ნახ. 4.

V460 ტიპის MOV- ისთვის, მას შემდეგ, რაც 10 / 350 ms მერვეული იმპულსი გამოიყენება 4500A მწვერვალით, MOV დაბზარულია და გაზომილი ძაბვა და მიმდინარე ტალღების ფორმები არანორმალურია. შედარებისთვის, გაზომილი ძაბვისა და მიმდინარე ტალღების ფორმები მეშვიდე და მერვეზე 10 / 350 ms იმპულსზე V460– ზე მოცემულია ნახ. 5– ში.

ნახ. 5. იზომება ძაბვის და მიმდინარე ტალღების ფორმები V460- ზე 10 / 350 ms იმპულსის ქვეშ

V230- ისა და V275- ისთვის, ∑E / V არის E / V- ის ჯამი თხუთმეტი იმპულსისთვის. V460- ისთვის, ∑E / V არის E / V ჯამი რვა იმპულსისთვის. შეიძლება შეინიშნოს, რომ მიუხედავად იმისა, რომ V460 Ea / V უფრო მაღალია, ვიდრე V230 და V275, საერთო ,E / Vof V460 ყველაზე დაბალია. თუმცა, V460– მა ყველაზე სერიოზული ზიანი განიცადა. ეს ნიშნავს, რომ MOV– ის ერთეულის მოცულობისთვის, MOV– ის უკმარისობა 10 / 350 ms დენის ქვეშ არ არის დაკავშირებული მთლიანი შეწოვილ ენერგიასთან (∑ E / V), მაგრამ შეიძლება უფრო მეტად დაკავშირებული იყოს შთამომავლებ ენერგიასთან ერთ იმპულსის ქვეშ (Ea / V ). შეიძლება დავასკვნათ, რომ 10 / 350 ms იმპულსური დენის პირობებში, V230 შეიძლება გაუძლოს უფრო მეტ იმპულსებს, ვიდრე V460 ტიპის MOV- ები. ეს ნიშნავს, რომ MOV- ებს, რომელთაც აქვთ დაბალი შემზღუდავი ძაბვა, აქვთ უკეთესი გაუძლო 10 / 350 ms დენის ქვეშ, რაც საპირისპიროა 8 / 20 ms იმპულსური დენის ქვეშ მოცემული დასკვნის საფუძველზე.

4.2 შედეგები 10 / 350 ms იმპულსური დინებით Iimp- ის მწვერვალით

როდესაც 10 / 350 ms დენის ამპლიტუდა გაიზარდა Iimp– ზე, ყველა გამოცდილი MOV– მა ვერ გაიარა თხუთმეტი იმპულსი. შედეგები 10 / 350 ms იმპულსური დენებისაგან Iimp- ის ამპლიტუდით ნაჩვენებია ცხრილში V, სადაც "გაუძლებს იმპულსურ რაოდენობას" ნიშნავს იმპულსურ რაოდენობას, რომელსაც MOV შეეძლო გაუძლო ბზარის წინ.

ტაბლეტიდან V- დან V- ს V- დან V- ს V- სთან დააკვირდებით, რომ V230- ს ერთად XaUMX J / cm122.09- ს Ea / V- ს შეუძლია გაუძლოს რვა იმპულსს 3 / 10, ხოლო VNNUMX- ს XAUMX J / cm350- ის V460with Ea / V- ს შეეძლო მხოლოდ სამი იმპულსის გავლა. V161.09 (3 A) უფრო მაღალია ვიდრე V230 (6500 A). ეს ასაბუთებს დასკვნას, რომ მაღალი შეზღუდვის ძაბვის მქონე MOV- ები უფრო ადვილად ზიანდება 460 / 6000 ms დენის ქვეშ. ეს ფენომენი აიხსნება, როგორც: 10 / 350 ms დენით გადაყვანილი დიდი ენერგია შეიწოვება MOV– ებში. მაღალი შეზღუდვის ძაბვის მქონე MOV– ებისთვის 10 / 350 ms დენის ქვეშ, გაცილებით მეტი ენერგია შეიწოვება MOV– ის ერთეულის მოცულობაში, ვიდრე ის, რომ MOV– ებში დაბალი შემზღუდველი ძაბვაა, ხოლო ენერგიის გადაჭარბებულმა შეწოვამ მიგვიყვანა MOV– ის უკმარისამდე. ამასთან, 10 / 350 ms ამჟამინდელი სისტემის ფუნქციონირების დარღვევის მექანიზმი მეტ გამოძიებას საჭიროებს.

ვიზუალური შემოწმება აჩვენებს, რომ იგივე დაზიანების ფორმა დაფიქსირებულია MOV- ის სამ ტიპზე 10 / 350 ms დენის ქვეშ. MOV პლასტიკური კაფსულაციის ერთი მხარე და მართკუთხა ელექტროდის ფურცელი კანიდან გამორთულია. ZnO მასალის აბლაცია გამოჩნდა ელექტროდის ფურცლის მახლობლად, რაც გამოწვეულია MOV ელექტროდსა და ZnO ზედაპირს შორის flashover- ით. დაზიანებული V230 ფოტოსურათი ნაჩვენებია ნახ. 6.

5. დასკვნა

SPD– ების ტესტირება აუცილებელია იმპულსური გამონადენის ნაკადის ქვეშ, ძირითადად 8 / 20 ms და 10 / 350 ms. SPD– ებისადმი მდგრადი შესაძლებლობების გამოკვლევისა და შედარების მიზნით, 8 / 20 ms და 10 / 350 ms იმპულსური დენების ქვეშ, რამდენიმე ექსპერიმენტი ტარდება მაქსიმალური განტვირთვის დენით 8 / 20 ms (Imax) და 10 / 350 ms (Iimp) ტალღის ფორმისათვის. , ასევე 0.75Imax და 0.75Iimp ამპლიტუდა. ანალიზისთვის მიღებულია ტიპიური MOV– ების სამი ტიპი, რომლებიც გამოიყენება I კლასის სგპ – ებისთვის. ზოგიერთი დასკვნის გამოტანა შეიძლება.

(1) უფრო მაღალი შემზღუდავი ძაბვის მქონე MOV– ებს უკეთესად აქვთ გაუძლონ 8 / 20ms იმპულსური დენის პირობებში. V230 და V275 ტიპის MOV– ებს არ შეეძლოთ გაუძლო თხუთმეტი 8 / 20ms იმპულსები Imax– ის მწვერვალით, ხოლო V460 ტიპის MOV– ს შეეძლო ოცი იმპულსების გავლა.

(2) უფრო შეზღუდული ძაბვის მქონე MOV– ებს უკეთესად აქვთ გაუძლო 10 / 350 ms დენის ქვეშ. V230 ტიპის MOV- ს შეეძლო გაუძლოს რვა 10 / 350 ms იმპულსებს Iimp– ის მწვერვალით, ხოლო V460– ს მხოლოდ სამი იმპულსის გავლა შეუძლია.

(3) იმის გათვალისწინებით, რომ MOV– ის ერთეულის მოცულობა 10 / 350 ms დენის პირობებში, ერთი იმპულსის ქვეშ ჩაწერილი ენერგია შეიძლება დაკავშირებული იყოს MOV– ს უკმარისობასთან, იმის ნაცვლად, რომ შეწოვილი ენერგიის შეჯამება მოხდეს ყველა გამოყენებული იმპულსის ქვეშ.

(4) იგივე ზიანის ფორმა შეინიშნება MOV– ის სამ ტიპზე, 10 / 350 ms დენის ქვეშ. MOV პლასტიკური კაფსულაციის ერთი მხარე და მართკუთხა ელექტროდის ფურცელი კანიდან გამორთულია. ZnO მასალის აბლაცია, რომელიც გამოწვეულია ელექტროდიდის ფურცელსა და ZnO ზედაპირს შორის flashover- ით, გამოჩნდა MOV ელექტროდის მახლობლად.