Vifaa vya ulinzi vya kupinga (SPDs) vinatakiwa kupimwa chini ya mikondo ya kutosha ya kutosha hasa na vidole vya 8 / 20 ms na 10 / 350 ms. Hata hivyo, pamoja na uboreshaji wa bidhaa za SPD, utendaji na kuhimili uwezo wa SPD chini ya mikondo ya mtihani wa kawaida unahitaji uchunguzi zaidi. Ili kuchunguza na kulinganisha uwezo wa kusimama wa SPD chini ya mizunguko ya 8 / 20 ms na 10 / 350 msayansi, majaribio yanafanywa kwa aina tatu za varistors za chuma-oksidi za kawaida (MOVs) zinazotumiwa kwa SPDs ya darasa. Matokeo yanaonyesha kuwa MOVs yenye voltage ya juu zinaweza kuimarisha uwezo chini ya sasa ya msukumo wa 8 / 20ms, wakati hitimisho chini ya 10 / 350ms ya msukumo wa sasa ni kinyume. Chini ya 10 / 350 ms sasa, kushindwa kwa MOV kunahusiana na nishati iliyopatikana kwa kiasi cha kitengo chini ya msukumo mmoja. Kufafanua ni fomu kuu ya uharibifu chini ya 10 / 350ms sasa, ambayo inaweza kuelezewa kama upande mmoja wa encapsulation ya plastiki ya MOV na karatasi ya electrode inakabiliwa. Utoaji wa vifaa vya ZnO, unaosababishwa na flashover kati ya karatasi ya electrode na uso wa ZnO, ilionekana karibu na electrode ya MOV.

1. Utangulizi

Vifaa vya ulinzi vikubwa (SPDs) vinavyounganishwa na mifumo ya nguvu za chini, mitandao ya simu za mawasiliano na ishara zinahitajika kupimwa chini ya mahitaji ya IEC na IEEE viwango [1-5]. Kuzingatia mahali na taa iwezekanavyo sasa inaweza kuteseka, SPDs hizo zinatakiwa kupimwa chini ya mikondo ya kutokwa kwa nguvu na hasa na mawimbi ya 8 / 20 ms na 10 / 350 ms [4-6]. Fomu ya sasa ya 8 / 20 ms kawaida hutumiwa kuiga msukumo wa umeme [6-8]. Utoaji wa majina ya sasa (In) na upeo wa kutosha wa sasa (Imax) wa SPDs wote hufafanuliwa kwa sasa 8 / 20 ms impulse ms [4-5]. Aidha, 8 / 20 ms msukumo wa sasa hutumiwa sana kwa ajili ya voltage mabaki ya SPD na vipimo vya ushuru [4]. 10 / 350ms msukumo wa sasa hutumiwa kuiga mkondo wa moja kwa moja wa kurudi sasa [7-10]. Fomu hii inakabiliana na vigezo vya kutokwa kwa msukumo wa sasa kwa mtihani wa darasa la SPD, ambao hutumiwa hasa kwa ajili ya mtihani wa ziada wa wajibu kwa SPDs ya darasa I [4]. Wakati wa vipimo vya aina [4-5], idadi maalum ya mzunguko wa msukumo inahitajika kuomba kwenye SPDs. Kwa mfano, mikondo kumi na tano ya 8 / 20 na miji mitano ya 10 / 350 ms inahitajika kwa ajili ya uendeshaji wa majaribio ya wajibu kwa SPDs ya darasa I [4]. Hata hivyo, pamoja na uboreshaji wa bidhaa za SPD, utendaji na kuhimili uwezo wa SPD chini ya mikondo ya mtihani wa kawaida unahitaji uchunguzi zaidi. Tafiti zilizopita mara nyingi zilijilimbikizia juu ya utendaji wa MOV chini ya sasa ya 8 / 20 ms msukumo msukumo [11-14], wakati utendaji chini ya mara kwa mara 10 / 350 ms msukumo msisimko haukufuatiwa kikamilifu. Aidha, darasa la SPD la darasa, limewekwa kwenye maeneo ya juu ya vidokezo vya juu katika majengo na mifumo ya usambazaji, ni hatari zaidi ya viboko vya umeme [15-16]. Kwa hiyo, utendaji na kuhimili uwezo wa SPD darasa la darasa chini ya 8 / 20 ms na 10 / 350 ms msukumo msingi ni muhimu kuchunguzwa. Karatasi hii inajaribu kuchunguza uwezo wa kushikilia uwezo wa darasa la SPD chini ya mizunguko ya 8 / 20 ms na 10 / 350 ms. Aina tatu za MOV za kawaida zinazotumiwa kwa SPD za darasa mimi zinachukuliwa kwa uchambuzi. Amplitude ya sasa na idadi ya msukumo hurekebishwa kwa majaribio kadhaa. Kulinganisha hufanyika katika uwezo wa kuhimili uwezo wa VVU chini ya aina mbili za mzunguko wa msukumo. Hali ya kushindwa ya sampuli za MOV ambazo zilishindwa baada ya vipimo pia zinachambuliwa.

2. Mpangilio wa Jaribio

Aina tatu za MOV za kawaida zinazotumiwa kwa SPD za darasa mimi zinachukuliwa katika majaribio. Kwa kila aina ya MOVs, sampuli za 12 zilizofanywa na EPCOS zinachukuliwa chini ya aina nne za majaribio. Vigezo vyao vya msingi vinaonyeshwa kwenye Jedwali la I, ambalo linawakilisha sasa ya kutolewa kwa majina ya MOV chini ya msukumo wa 8 / 20μs, Imax inawakilisha upeo wa kutosha wa sasa chini ya msukumo wa 8 / 20μs, iimp inaonyesha kutolewa kwa kiwango cha chini chini ya msukumo wa 10 / 350μs, UDC1mA kuwakilisha voltage MOV kipimo chini ya 1 mA DC sasa, Ur kuwakilisha voltage MOV mabaki chini ya In.

Kielelezo 1 inaonyesha jenereta ya sasa ya msukumo ambayo inaweza kubadilishwa kwa pato la 10 / 350 ms na 8 / 20 ms msukumo wa sasa. Coil Pearson inachukuliwa ili kupima mizunguko ya msukumo kwenye MOV zilizojaribiwa. Mgawanyiko wa voltage na uwiano wa 14.52 hutumiwa kupima vikwazo vya mabaki. Oscilloscope ya digital ya TEK DPO3014 inachukuliwa kurekodi mawimbi ya majaribio.

Kwa mujibu wa kiwango cha mtihani wa SPD [4], amplitudes iliyopitishwa kwa 8 / 20 ms sasa ni pamoja na 30kA (0.75Imax) na 40kA (Imax). Amplitudes iliyopitishwa kwa 10 / 350 ms sasa ni pamoja na 0.75Iimp na Iimp. Rejea kwa mtihani wa wajibu wa uendeshaji wa MOVs [4], msukumo wa 8 / 20ms hutumiwa kwenye sampuli za MOV, na muda kati ya msukumo ni 60 s. Kwa hiyo, mtiririko wa utaratibu wa majaribio umeonyeshwa kwenye Kielelezo 2.

Utaratibu wa majaribio unaweza kuelezwa kama:

(1) Vipimo vya awali: Sampuli za MOV zina sifa na UDC1mA, Ur, na picha mwanzoni mwa majaribio.

(2) Tumia misukumo kumi na tano: Kurekebisha jenereta ya sasa ya msukumo ili kutoa pato la sasa la msukumo. Impulses kumi na tano na muda wa 60 s hutumiwa kwenye sampuli ya MOV kwa ufanisi.

(3) Andika kumbukumbu za mawimbi ya kipimo cha mizunguko ya MOV na voltage baada ya kila maombi ya msukumo.

(4) Ukaguzi wa macho na vipimo baada ya vipimo. Angalia uso wa MOV kwa kuchomwa au kutafakari. Pima UDC1mA na Ur baada ya vipimo. Chukua picha za MOV zilizoharibiwa baada ya vipimo. Vigezo vya kupitisha kwa majaribio, kwa mujibu wa IEC 61643-11 [4], vinahitaji kwamba rekodi zote za voltage na za sasa, pamoja na ukaguzi wa visu, hazitaonyesha dalili yoyote ya kupigwa au kuchochea sampuli. Kwa kuongeza, IEEE Std. C62.62 [5] ilipendekeza uwezekano wa kupimwa Ure (Vifungo vya MOV mabaki katika In) hayatapoteza zaidi ya 10% kutoka kwa usawa uliohesabiwa Ure. Std. IEC 60099-4 [17] pia inahitaji kwamba UDC1mA haipaswi kupoteza zaidi ya 5% baada ya vipimo vya msukumo.

  1. Uwezo wa kuhimili chini ya 8 / 20 ms msukumo ms sasa

Katika sehemu hii, mikondo ya 8 / 20 ms msukumo na amplitudes ya 0.75Imax na Imax hutumiwa kwenye sampuli za SPD kwa mtiririko huo. Uwiano wa mabadiliko kwa kipimo cha UDC1mA kilichopimwa na Ure hufafanuliwa kama:

ambapo, Ucr inawakilisha uwiano wa mabadiliko ya maadili yaliyohesabiwa. Uti huwakilisha thamani kipimo baada ya vipimo. Ubt inawakilisha thamani kipimo kabla ya vipimo.

3.1 Matokeo chini ya 8 / 20 ms msukumo wa sasa na kilele cha 0.75Imax

Matokeo ya mtihani kwa aina tatu za MOV chini ya mikondo kumi na tano ya 8 / 20 ms msukumo na kilele cha 0.75Imax (30 kA) zinaonyeshwa katika Jedwali II. Matokeo ya kila aina ya MOV ni wastani wa sampuli tatu sawa.

Jedwali II

Matokeo chini ya mizunguko ya 8 / 20 ms na kilele cha 30 kA

Inaweza kuonekana kutoka TABLEII ya kwamba baada ya kumi na tano 8 / 20 ms imetumika kwenye MOVs, mabadiliko ya UDC1mA na Ur ni ndogo. "Pass" kwa njia ya ukaguzi wa visual hakuna uharibifu inayoonekana kwenye MOV zilizojaribiwa. Zaidi ya hayo, inaweza kuzingatiwa kuwa na ongezeko la voltage ya MOV ya kupunguza, Ucr inakuwa ndogo. Kama vile Ucr ni ndogo kwa V460 aina MOV. Inaweza kuhitimisha kuwa aina tatu za MOV zinaweza kupitisha 8 / 20 ms msukumo na 30 kA kilele.

3.2 Matokeo chini ya 8 / 20 ms msukumo wa sasa na kilele cha Imax

Kuzingatia matokeo ya majaribio hapo juu, ukubwa wa 8 / 20 ms sasa unaongezeka hadi 40 kA (Imax). Kwa kuongeza, idadi ya misukumo imeongezeka hadi ishirini kwa aina ya V460 ya MOV. Matokeo ya majaribio yanaonyeshwa katika Jedwali III. Ili kulinganisha usambazaji wa nishati katika aina tatu za MOV, Ea / V hutumiwa kuwakilisha nishati iliyoingia kwa kiasi cha kitengo kwa wastani wa impulses kumi na tano au ishirini. Hapa, "wastani" huchukuliwa kwa sababu kunyonya kwa nishati katika VVU ni tofauti kidogo chini ya kila msukumo.

Jedwali III

Matokeo chini ya mizunguko ya 8 / 20 ms na kilele cha 40 kA

Inaweza kuzingatiwa kutoka TABLE III kwamba wakati amplitude ya sasa imeongezeka hadi 40 kA, Ucr kwa UDC1mA inatofautiana zaidi ya% 5 kwa V230 na V275, ingawa mabadiliko ya voltage ya MOV iliyobaki bado iko katika ufanisi wa 10%. Ukaguzi wa Visual pia hauonyesha uharibifu unaoonekana kwenye MOV zilizojaribiwa. ForV230 na V275 aina ya MOV, Ea / V inamaanisha nishati ya kufyonzwa kwa kiwango cha kitengo na wastani wa mia tano. Ea / V ya V460 inawakilisha nishati iliyoingia kwa kiasi cha kitengo na wastani wa impulses ishirini. Jedwali III inaonyesha kwamba VVV na voltage ya juu (V460) wana kubwa zaidi ya / V kuliko VVV na voltage ya chini (V275 na V230). Zaidi ya hayo, kwa sasa msukumo unaotumika kwa mara kwa mara kwenye V460, nishati inayotumiwa kwa kiasi kikubwa (E / V) inachukua hatua kwa hatua, kama ilivyoonyeshwa kwenye Mchoro wa 3.

Kwa hiyo, inaweza kuhitimishwa kuwa aina ya VVVNVX na V230 haiwezi kuhimili kumi na tano 275 / 8ms sasa na kilele cha Imax, wakati aina ya V20 MOV inaweza kushinda upeo wa kutosha wa sasa hadi kwa msukumo wa 460. Hii inamaanisha kuwa MOVs yenye voltage ya juu inaweza kuimarisha uwezo chini ya sasa ya msukumo wa 20 / 8ms.

4. Nguvu ya kuhimili chini ya 10 / 350 ms msukumo wa sasa

Katika sehemu hii, mikondo ya 10 / 350 ms msukumo na amplitudes ya 0.75Iimp na Iimp hutumiwa kwenye sampuli za SPD kwa mtiririko huo.

4.1 Matokeo chini ya 10 / 350 ms msukumo wa sasa na kilele cha 0.75Iimp

Kwa kuwa Iimp ya aina tatu za MOV ni tofauti, mikondo ya 10 / 350 ya amplitude ya 4875A hutumiwa kwenye V230 na V275, na msukumo na amplitude ya 4500 A hutumiwa kwenye V460. Baada ya kutumia mikondo kumi na tano ya msukumo, mabadiliko ya UDC1mA na Ur kwenye majaribio ya MOV yanaonyeshwa katika Jedwali IV. ΣE / V inamaanisha ufupishaji wa E / V kwa msukumo uliotumika.

Inaweza kuonekana kutoka Jedwali la IV kwamba baada ya kutumia mikataba kumi na tano ya 10 / 350 kwa kilele cha 0.75Iimp, V230 inaweza kupita mtihani, wakati mabadiliko ya UDC1mA ya V275 yanapungua zaidi ya 5%. Utuaji wa uvimbe na mdogo pia ulionekana kwenye encapsulation ya plastiki ya V275. Picha ya V275 na ufa mdogo huonyeshwa kwenye Kielelezo 4.

Kwa V460 aina MOV, baada ya 10 / 350 ms msukumo msukumo wa 4500A inatumiwa, MOV kupasuka na kipimo kipimo na waveform sasa ni isiyo ya kawaida. Kwa kulinganisha, voltage kipimo na waveforms sasa chini ya saba na nane 10 / 350 ms msukumo juu ya V460 ni inavyoonekana katika Mchoro 5.

Kielelezo 5. Vipimo vya wimbi na viwango vya sasa kwenye V460 chini ya msukumo wa 10 / 350 ms

Kwa V230 na V275, ΣE / V ni summation ya E / V kwa msukumo kumi na tano. Kwa V460, ΣE / V ni summation ya E / V kwa impulses nane. Inaweza kuzingatiwa kuwa ingawa Ea / V ya V460 ni kubwa zaidi kuliko ile ya V230 na V275, jumla ya ΣE / Vof V460 ni ya chini kabisa. Hata hivyo, V460 ilipata uharibifu mkubwa zaidi. Hii inamaanisha kwamba kwa kiasi cha kitengo cha MOV, kushindwa kwa MOV chini ya 10 / 350 ms sasa hahusiani na nishati ya jumla iliyoingia (Σ E / V), lakini inaweza kuwa zaidi kuhusiana na nishati iliyoingia chini ya msukumo mmoja (Ea / V ). Inaweza kuhitimishwa kuwa chini ya 10 / 350 ms msukumo wa sasa, V230 inaweza kukabiliana na msukumo zaidi kuliko VVMVX aina ya MOV. Hii inamaanisha kwamba VVV na voltage ya chini ya upeo huweza kuimarisha uwezo chini ya 460 / 10 ms sasa, ambayo ni kinyume na hitimisho chini ya 350 / 8 ms msukumo wa sasa.

4.2 Matokeo chini ya 10 / 350 ms msukumo wa sasa na kilele cha Iimp

Wakati amplitude ya 10 / 350 ms sasa imeongezeka hadi Iimp, VVU vyote vinavyojaribiwa havikuweza kuhamasisha kumi na tano. Matokeo yaliyo chini ya mizunguko ya msukumo wa 10 / 350 na amplitude ya Iimp yanaonyeshwa kwenye Jedwali V, ambako "Kukabiliana namba ya msukumo" inamaanisha kiasi cha msukumo ambacho MOV inaweza kuhimili kabla ya kupoteza.

Inaweza kuzingatiwa kutoka kwenye Jedwali la V kwamba V230 na Ea / V ya 122.09 J / cm3 inaweza kuhimili mia moja nane ya 10 / 350 wakati V460 na Ea / V ya 161.09 J / cm3 inaweza tu kupitisha mwelekeo tatu, ingawa kilele cha sasa kinachukuliwa kwa V230 (6500 A) ni kubwa kuliko ile ya V460 (6000 A). Hii inathibitisha hitimisho la kuwa VVV na voltage ya juu huharibika kwa urahisi chini ya 10 / 350 ms sasa. Jambo hili linaweza kuelezewa kama: nishati kubwa iliyofanywa na 10 / 350 ms sasa itaingizwa katika VVU. Kwa VVU vyenye voltage ya juu chini ya 10 / 350 ms sasa, nishati zaidi itaingizwa katika kiwango cha kitengo cha MOV kuliko kile ambacho katika MOVs kilicho na kiwango cha chini cha kutosha, na uingizaji wa nishati mno utasababisha kushindwa kwa MOV. Hata hivyo, utaratibu wa kushindwa chini ya 8 / 20 ms sasa unahitaji uchunguzi zaidi.

Ukaguzi wa maonyesho inaonyesha kwamba aina hiyo ya uharibifu inazingatiwa kwenye aina tatu za MOV chini ya 10 / 350 ms sasa. Kando moja ya encapsulation ya plastiki ya MOV na karatasi ya umeme ya rectangular ya mbali. Utoaji wa vifaa vya ZnO ulionekana karibu na karatasi ya electrode, ambayo husababishwa na flashover kati ya electrode ya MOV na uso wa ZnO. Picha ya V230 imeharibiwa imeonyeshwa kwenye Kielelezo 6.

5. Hitimisho

SPDs inahitajika kupimwa chini ya mikondo ya kutokwa kwa msuguano hasa na mawimbi ya 8 / 20 ms na 10 / 350 ms. Ili kuchunguza na kulinganisha uwezo wa kusimama wa SPD chini ya mikondo ya msukumo wa 8 / 20 ms na 10 / 350, majaribio kadhaa yanafanywa na kutolewa kwa kiwango cha juu kwa 8 / 20 ms (Imax) na 10 / 350 ms (Iimp) waveform , pamoja na amplitudes ya 0.75Imax na 0.75Iimp. Aina tatu za MOV za kawaida zinazotumiwa kwa SPD za darasa mimi zinachukuliwa kwa uchambuzi. Baadhi ya hitimisho yanaweza kupatikana.

(1) MOVs yenye voltage ya juu inaweza kuimarisha uwezo chini ya sasa ya msukumo wa 8 / 20ms. Aina za V230 na V275 za MOV hazikuweza kuhimili impulses kumi na tano ya 8 / 20ms na kilele cha Imax, wakati aina ya V460 MOV inaweza kupitisha impulses ishirini.

(2) MOVs yenye voltage ya chini imepinga kusimama uwezo chini ya 10 / 350 ms sasa. Aina ya V230 MOV inaweza kuhimili nane msukumo wa 10 / 350 msukumo wa Iimp, wakati V460 ingeweza kupitisha msukumo wa tatu tu.

(3) Kuzingatia kiwango cha kitengo cha MOV chini ya 10 / 350 ms sasa, nishati iliyoingia chini ya msukumo mmoja inaweza kuwa kuhusiana na kushindwa kwa MOV, badala ya ufupishaji wa nishati iliyopatikana chini ya msukumo wote uliotumika.

(4) Aina sawa ya uharibifu inadhibitiwa kwenye aina tatu za MOV chini ya mikondo ya 10 / 350 ms. Kando moja ya encapsulation ya plastiki ya MOV na karatasi ya umeme ya rectangular ya mbali. Utoaji wa vifaa vya ZnO, unasababishwa na flashover kati ya karatasi ya electrode na uso wa ZnO, ilionekana karibu na electrode ya MOV.