Феррорезонанс своими руками | Из сети | Каталог статей

Инструкция для желающих потрогать феррорезонанс «руками».

Для успешных испытаний нужен трансформатор с быстро разбираемым железом марки ОСД или ему подобные мощностью 100…300Вт. Подходят от старых ламповых телевизоров. Удобны в работе трансы стержневого типа (две обмотки на разных стержнях). Разобранный транс мощностью 150Вт такого типа удобен в быстрой смене катушек на новые или перемотке старых. Но и трансы броневого типа дадут такой же результат. Для приведенного описания взят транс 150Вт сердечник стержневого типа, на котором по обе стороны две катушки. Левая половина сетевой обмотки 130В (сопротивлением 7.7 Ома, диаметр провода 0.5 мм сечение 0.2 мм.кв индуктивность 0.2Гн) такая же обмотка с правой стороны использовалась для подключения нагрузки лампы накаливания 220В на 100Вт. Замеряем величину индуктивности резонансной катушки. Прибор любого производителя. Если не известно напряжение обмоток а их много вбирают ту у которой наибольшая индуктивность( будет меньше емкость а значит дешевле).

По замеренной индуктивности и рабочей частоте найдем реактивное сопротивление обмотки, а по сопротивлению емкость резонансного конденсатора. Индуктивность 0.2Гн частота 50Гц:

Рис. 1

Можно ставить расчетную емкость, но чтобы попасть в насыщение сердечника емкость увеличивают на 15…20%.(поясню ниже). Теперь мы готовы к сборке схемы:

Рис. 2

Смотрите рис. 2 съем мощности с дросселя. Включаем ЛАТР и, плавно увеличивая напряжение, смотрим на лампу. При входе схемы в резонанс яркость лампы увеличивается скачком. Это контур вошел в резонанс и начал черпать из гравитационного поля земли или по Мельниченко из магнитопровода. Но нам строителям вечняка сейчас по барабану, где он ее черпает. Главное побольше. Теперь можно крутить ЛАТР в сторону уменьшения и лампа будет гореть с постоянным свечением до определенного момента, а потом скачком погаснет. Схема вышла из резонанса. Не спешите искать халяву, поработайте на разных режимах измерьте токи, и напряжения в разных точках попробуете разные емкости.

В общем, почувствуйте схему. Но долго работать со схемой не получится, так как дроссель перегревается и дымит. И чем больше насыщение сердечника, тем быстрее нагрев. Трансформатор(дроссель) не рассчитан на работу в резонансном режиме. На форуме Сергей пишет, у него нет нагрева. Давайте прервемся и попробуем разобраться. Построим вольтамперную характеристику (ВАХ) контура. Для этого совместим на одном графике ВАХ дросселя и ВАХ емкости. Подключаем дроссель к ЛАТРу и, меняя напряжение на дросселе и, замеряя ток для каждой точки, строим ВАХ характеристику достаточно 4…6 точек. На практике выглядит так. К ЛАТРу подключают только дроссель и, увеличивая напряжение с шагом 20….30В строят ВАХ. До начала насыщения дроссель работает тихо и токи малы на этом участке характеристика линейна и тут хватит двух точек. При подходе к точке насыщения появляется легкий гул и заметно возрастает ток тут тоже поставить одну точку, далее уверенно гудит, ток растет быстрее напряжения, тут тоже хватит двух трех точек, после все точки соединяем плавной кривой, L на рис. 3.

Рис. 3

По этому графику легко найти величину емкости для резонанса(точка “тр” на рис. 3) или с помощью ЛАТРа построить на этом же графике ВАХ конденсатора, хватит двух точек так как она линейна (50мкФ на рис. 3). По разности напряжений ВАХ дросселя и конденсатора строится результирующая ВАХ резонансного контура (красная кривая на рис. 3) по этой характеристике видно, как на карте, точки входа схемы в резонанс (т.2 рис. 3) и выхода из него (т.3 рис. 3), токи при которых схема работает в резонансе (от т.4 до т.3), короче не проводя глобальных расчетов можно найти любой параметр. На рис. 3 ВАХ для моего транса. Точка “нн” начало насыщения сердечника. Точка “тр” пересечение характеристик катушки и емкости линия резонанса. 

При напряжении Uр 85В вход в резонанс скачком из т.2 в т.4 ток при этом подпрыгивает с 0.8 до 3.4А. А дроссель рассчитан на 1А куда идет лишка – в нагрев. То есть для нормальной работы дросселя нужно увеличить сечение провода. Теперь уменьшим емкость резонансного конденсатора до 30мкФ рис. 4.

Рис. 4

ВАХ смещается к началу насыщения сердечника, а скачек тока уменьшается до 2А. При дальнейшем уменьшении емкости система может не войти в резонанс или резонанс будет неустойчив. При увеличении емкости картина будет противоположной (см. график емкость 90мкФ рис. 5).

Рис. 5

Выбирай но осторожно. думаю понятно имея характеристики разных катушек и емкостей можно высчитать поведение контура даже не включая его в розетку.

Рис. 6

Соберем схему резонанса напряжений с отбором нагрузки со вторичной обмотки (рис. 6). В качестве нагрузки удобно использовать лампы накаливания по 20-40Вт увеличивая мощность параллельным включением. Дешево, а главное наглядно. Введем схему в резонанс при 85В т.4 (рис. 3). И начнем увеличивать нагрузку. И вот он катаклизм и парадокс. Нагрузка растет а мощность потребления контуром падает. Контур движется из т.4 в т.3 и далее выход из резонанса.

96kw: Двухчастотные генераторы СЕ

Опубликовано: 25 апр. 2014 г.
скачать видео http://yadi.sk/d/nGtInrOVNGXny
общий принцип работы http://yadi.sk/d/R5I1FgHUNGYyK
обсуждение http://realstrannik.ru/forum/49-teoriya-andersena/…
Схема!!! и первая сборка http://yadi.sk/d/qQu2ZWVsNZvTJ

Автор dorohov.alex

Долго ждал объяснения принципа работы фонариков от Акулы, но его все нет. Не пойму почему так упорно не хочет рассказывать Поэтому я сам постараюсь раскрыть секрет, думаю он на меня не обидеться…
начнем по порядку…… Давно проводил вот такой опыт: Два генератора (70-100kHz),(рис. 1) с ключей идет выход на две разные обмотки одного трансформатора. Разность частот подбирается примерно 50-100 Hz. С выходной обмотки, которая имеет соотношение витков межу первичными и выходной 7:1 поступает на фильтр низких частот с частотой пропускания примерно 0- 500Hz. При определенном подборе частот нагрузка (проволочные резисторы) не влияла на потребляемый ток и резонансные процессы в трансформаторе.

Вот что получается, в трансформаторе происходит биения частот и образуется множество частот. Основные частоты f1, f2 и f3. Где f3 частота разности f2-f1 которая снимается с вторичной обмотки трансформатора и отфильтровывается фильтром НЧ.

Для создания колебаний в обмотках 1 и 2 мы затратили энергию Е1 и Е2, (Е1+Е2) но получили прибавку в виде дополнительной энергии которая снимается с обмотки 3 — Е3. По моим проведенным опытам нагрузка и даже короткое замыкание не влияла на общий потребляемый ток.

Идем дальше, почему идет прибавка….
магнитные волны в ферритовом сердечнике

В ферритовом сердечнике трансформатора при подаче тока на первичную обмотку происходит магнитная волна. Магнитная волна обусловлена инерцией переворота доменов феррита и направленна в две стороны от полюсов катушки. Скорость распространения магнитной волны зависит от проницаемости феррита, то есть от времени переворачивания доменов феррита.

При гармонических колебаниях в объеме сердечника появляются рефракционные зоны.
При использовании двух частот происходит накладка магнитных волн, причем в случайном порядке (зависит от частот и периметра сердечника), при этом образуются области с «нулевым» насыщением и области с перенасыщением сердечника. Именно эти области создают новую магнитную волну (разносную). Энергия разносной волны будет зависеть от объема сердечника, то есть от объема перевернутых доменов феррита. Чем больше сердечник, тем больше энергии он даст.

Фонарики от «Акула» Мой вышеописанный опыт не дал прибавки выше 1 по причине неправильной конструкции. А именно частоты f1 и f2 имеют не большое отличие и бывают моменты когда сердечник уже насыщен и открывается другой ключ, это вызывает большие токи через ключи и соответственно низкий КПД… Немного другим путем пошел Акула — он создал два генератора один из них более низкочастотный, но кратный первому. Таким образом не происходит спонтанных лавинных токов через ключи как было в моем случае.

Главное условие частоты генераторов должны быть кратны — 3,7…. Питание для работы генераторов поступает через диод D1 — снимается обратная эдс с низкочастотной катушки. Питание силовых ключей и светодиодов реализованно непосредственно через диодный мост с вторичной обмотки трансформатора.Еще более качественный вариант можно получить при согласовании фаз обоих генераторов. Как вариант можно использовать частотные делители на цифровых микросхемах или микроконтроллеры…

Информация взята от сюда http://realstrannik.ru/forum/48-temy-freeenergylt-antanasa/134845-akuly0083-fonariki.html?start=90

Итог Фонарик №3 от Романа оригинальное видео и т.д. далее описание других исследователь и т.д.

Фонарик от Деда

Верхний генератор на ТЛ494 – “трансформаторный”. Нижний генератор – “феррорезонансный”. Я бы иначе их поименовал. Нижний настраивает магнитострикционный резонанс в сердечнике. А верхний поддерживает амплитуду напряжения на выходе.

В течении видео верхний генератор не трогается вовсе. Все регулировки осуществляются только нижним. Причём частота нижнего гена почти ни на что не влияет в определённых пределах – от ультразвука до частоты порядка 3-5КГц. А вот крутилка по напряжению сильно влияет.
“Защиты по току” в этой схеме нет, т.к. с сопротивления, стоящего последовательно со светодиодами, нет никакой “сопли” на ТЛ494.
Странно только, что в предыдущем видео с этой платкой выход +5В был подключен туда же куда и “Крона”. Но ТЛ494 от 5В по идее не должна работать.

mikmur, спасибо. А то мне лень было на компутере рисовать. Я по схеме собрал, но пока безрезультатно. Ориентируюсь при настройке на ток потребления 30-40 мА от 9В. По отдельности каждый генератор так и потребляет. А вот вместе, без подключенной выходной обмотки, потребление пока не могу получить ниже 200 мА от 9В. Что-то тут не так в схеме. Бум ещё ковыряться.

здравствуйте дед – а как вы находили частоту феррорезонанса? Пока ещё не находил… думаю. Схема ещё сырая и неправильная. Неправильность в двух диодах, которые я нарисовал, идущими от стоков полевиков на плюс питания. Я их пока впаял на живушку. Скорее всего полярность диодов придётся сменить, т.к. на одном из них собран повышающий преобразователь из +5В в +12В. Второй диод похоже связан с запуском. У акулы плата от видео к видео немного видоизменяется, поэтому я пока ориентируюсь на предыдущую версию, там где по 4 светодиода последовательно. А здесь выложил уже следующую – где по 2 светодиода последовательно. Вот есть вариант от Константина. Так что пока не спешим.

Вроде чуток прояснилось. Один диод, который к стоку якобы был подключен в ВЧ генераторе, оказывается в воздухе висит, поэтому из схемы я его выкинул. Второй диод, как и следовало ожидать, остался на месте, но поменял своё назначение. Теперь он неотъемлемый элемент повышающего преобразователя на 12 вольт, собранного на НЧ генераторе. Только так я могу объяснить работу схемы от +5В БП.

Atmel
я вклинился в тему на середине … надо прослушать начало .. но поприсутсвовав на второй половине конфы я не понял как конкретно настраивать фонарик 30ватный … Что я понял так это то что надо узнать частоту резонанса феррита подавая меандр с генератора на первичку транса , а со вторички брать сигнал на ослик. Когда ослик вместо меандра покажет синус – ото и будет резонанс.

Далее нужно посмотреть сигнал осликом в первичке и вычислить длительность импульса.
следующим шагом нужно создать ситуацию когда генератор на ТL494 будет выдавать пачки импульсов со скважностью около двух (грубо говоря почти меандр), но длительность выдачи этих пачек будет равна длительности импульса резонанса. Вот тут про длительность выдачи пачек я не уверен что верно все понял.
Как этого добиться я до конца не понял. Услышал о изменении зазора в феррите, об подгонке емкости (если верно понял то емкости что между диодами)… но это только догадки. .. Как резюме пока что нет понимания, что конкретно физически нужно изменять в схеме что бы оно заработало.

Информация взята из сайта Realstrannik http://realstrannik.ru/forum/recent.html
С ув. Ко всем искателям С.Е Andersen

Обучите тренера 101: Объяснение феррорезонанса

Прослушайте последний подкаст iP

Подписаться

Написано Джимом Воном, CUSP, , 27 августа 2012 г., . Опубликовано в Безопасность на рабочем месте.

Феррорезонанс – сложный вопрос. Важно ознакомить бригады с феррорезонансом, потому что по мере увеличения количества установленных систем URD и старения систем увеличивается частота феррорезонанса, а также угроза для оборудования, надежности обслуживания и, что наиболее важно, безопасности рабочих и клиентов.

Феррорезонанс — это редкое состояние, наиболее вероятное для трехфазных трансформаторов, соединенных треугольником на монтажной площадке. Не так часто феррорезонанс также регистрировался в трансформаторах типа «звезда-звезда» и в антенных блоках с тремя горшками, обслуживаемых давно выделенными воздушными цепями. Когда в трансформаторе действительно возникает феррорезонанс, на первичной обмотке, в сердечнике и на вторичной обмотке могут появиться высокие напряжения, в три-пять раз превышающие номинальное значение. Масло нагревается до экстремальных температур, которые могут быть достигнуты за считанные минуты, выдуваясь из вентиляционных отверстий и пузырясь краской на верхней части трансформатора. Разрядники перенапряжения, не предназначенные для ограничения длительных перенапряжений, могут пригорать до разрушения, иногда фрагментируясь при сбое. Повышение первичной обмотки также повышает вторичное напряжение, иногда взрывая счетчики, как бомбы. В других случаях чисто случайные, но идеальные условия создают низкоуровневый феррорезонанс, который может выжечь жизнь из трансформатора с едва заметным хныканьем. Я знаю случай, когда трансформатор мощностью 1000 кВА заменяли три раза за пять лет, прежде чем коммунальное предприятие поняло, что низкоуровневый резонансный контур — да, без разомкнутой фазы — убивал трансформатор каждую ночь, когда нагрузка коммерческого здания падала примерно до 6 процентов от номинальной мощности трансформатора во время энергосберегающего ночного освещения и низкого напряжения переменного тока.

Кабели URD – конденсаторы; катушки трансформатора представляют собой магнитные индукторы. Для возникновения резонансных цепей должны произойти три вещи. Должны быть последовательно соединены емкостное и индуктивное сопротивления почти равного значения, а индуктор не должен иметь нагрузки или иметь очень небольшую нагрузку. Наиболее вероятным условием этого события является трехфазный трансформатор, питаемый от длинной подземной цепи. Самые драматические события обычно начинаются, когда предохранитель срабатывает или перегорает, позволяя все еще находящемуся под напряжением первичному кабелю (емкость) быть более или менее «последовательно» с катушкой (индуктивность). Если последовательное соединение фаза-катушка остается под напряжением, а нагрузка на вторичную обмотку трансформатора мала или сеть потребителя разомкнута, в цепи нет импеданса и ток течет свободно. При тестировании нагрузка вторичной обмотки выше 20 процентов была достаточной для предотвращения резонанса. Первым признаком состояния обычно является очень громкий грохот трансформатора (магнитострикция в ламинированном сердечнике), который часто описывается как сотрясение банки из-под кофе, полной шариков. Звук достаточно злой, чтобы те, кто его слышал, в том числе и я, не стояли рядом, чтобы посмотреть, что произойдет дальше.

В двух случаях, с которыми мне приходилось иметь дело, оба были трехфазными трансформаторами с аморфным сердечником, смонтированными по схеме “звезда-треугольник” и установленными на площадках. Один был 1700 футов от 1/0 до 1000 кВА, другой 2000 футов от 1/0 первичного контура до 1500 кВА на монтажной площадке. Это не формула для определения потенциала феррорезонанса, а пример того, какие условия присутствовали при возникновении феррорезонанса в данных конкретных случаях.

Наилучший способ избежать подозрительных резонансных цепей — избегать размыкания трехфазных трансформаторов по одной фазе от муфт или боковых отводов. Некоторые коммунальные предприятия используют переключатель AB, чтобы изолировать катушку перед переключением контактных головок. Открывание нагрузки с помощью колен имеет тенденцию изолировать емкость кабеля. Другие корректирующие методы включают укорачивание первичной обмотки для изменения емкости или замену трансформаторов с другими значениями индуктивного импеданса.

Об авторе: Джим Вон, проработав 25 лет прорабом и мастером распределительных линий, последние 15 лет посвятил технике безопасности и обучению. Известный автор, тренер и лектор, он является директором по безопасности Atkinson Power. С ним можно связаться по электронной почте [email protected].

Примечание редактора: «Обучение инструктора 101» — это обычная функция, предназначенная для помощи инструкторам, позволяющая решать сложные технические вопросы в нетехническом формате. Если у вас есть идея темы для будущего выпуска, свяжитесь с Кейт Уэйд по адресу [email protected].

Безопасность на рабочем месте

---

Джим Вон, CUSP

Джим Вон, CUSP, проработавший 25 лет прорабом и мастером распределительных сетей, посвятил последние 24 года безопасности и обучению. Известный писатель, тренер и лектор, он является старшим консультантом Института безопасности при строительстве линий электропередач. С ним можно связаться по электронной почте [email protected].

---

Выбор и применение разрядника перенапряжения

Электрическое оборудование, подключенное к энергосистеме, подвергается многим нагрузкам, и одной из основных задач является защита его от переходных перенапряжений. Переходные перенапряжения вызываются грозовыми разрядами и коммутационными операциями.

Ограничитель перенапряжения представляет собой защитное устройство, подключаемое параллельно с защищаемым системным оборудованием. Перенапряжения на защищаемом оборудовании ограничиваются разрядником, который отводит энергию, связанную с перенапряжением, на землю и защищает оборудование. Крайне нелинейные характеристики разрядника позволяют разряднику ограничивать напряжение на его выводах почти постоянным значением в широком диапазоне тока разрядника. Напряжение на защищаемом оборудовании почти такое же, как и напряжение на разряднике (за исключением большого расстояния между разрядником и защищаемым оборудованием и больших длин проводов).

Во время прохождения импульсного тока разрядник имеет очень низкий импеданс и образует делитель напряжения для приложенного импульсного напряжения в сочетании с импедансом линии. В то время как разрядник находится в проводящем состоянии, большая часть импульсного напряжения возникает на импедансе линии, а не на защищаемом оборудовании.

При правильном применении разрядника изоляция оборудования не будет подвергаться разрушительному напряжению, что исключает возможность повреждения изоляции. Важно правильно выбрать параметры разрядника, чтобы он мог выполнять требуемую функцию защиты, не вызывая помех в системе.

Перенапряжения в силовых сетях

A. Временные перенапряжения

Происходят из-за замыканий на землю, отклонений нагрузки, резонанса и феррорезонанса или их комбинации. В целях координации изоляции репрезентативное временное перенапряжение считается имеющим форму стандартного кратковременного (1 мин) напряжения промышленной частоты. Как правило, их амплитуда существенно не превышает 2,5 p.u., а продолжительность варьируется от нескольких циклов до нескольких часов в зависимости от конфигурации системы.

(1 p.u = √2 Us / √3)

Где Us = максимальное напряжение системы

B. Коммутационное перенапряжение

Как правило, возникает из-за

• Включение и повторное включение линии 9007 1 • Неисправности и устранение неисправностей
• Отключение нагрузки
• Коммутация емкостных и индуктивных токов
• Удаленные удары молнии в проводник воздушной линии

Типичная форма напряжения – стандартный коммутационный импульс (250 / 2500 мкс). Обычно амплитуда может доходить до 3 p.u.

Более крутые импульсы с очень высокими значениями du/dt в диапазоне от 0,1 до 10 мкс и амплитудой до 4,0 о.е. возможны при коммутационных операциях в индуктивных силовых цепях.

C. Грозовые перенапряжения

Они вызваны прямыми ударами в фазный провод или обратным перекрытием или индуцированы ударами молнии в землю вблизи линии.

Индуцированные грозовые перенапряжения обычно вызывают перенапряжение ниже 400 кВ на воздушной линии и поэтому имеют наибольшее значение для сетей среднего напряжения.

Типичная форма волны молнии 1,2/50 мкс. В сети среднего напряжения амплитуда грозового разряда может достигать 10 о.е.

Выбор разрядника для защиты от перенапряжений

Пользователь, инженеры по применению должны знать важные параметры разрядника и способы его выбора в зависимости от параметров системы.

A) Длительное рабочее напряжение, Uc –

– максимально допустимое значение синусоидального напряжения промышленной частоты, которое может непрерывно прикладываться между клеммами разрядника.

Uc выбирается с учетом максимального фактического напряжения системы Us или, если это напряжение неизвестно или изменяется с течением времени, в качестве эталона следует принимать максимальное напряжение для оборудования Um .

Обычно разрядники подключаются фаза к земле, поэтому Uc должно быть больше или равно Um/√3. Кроме того, для коэффициента гармонических искажений можно взять коэффициент 1,05.

Б) Номинальное напряжение, Ur –

Не имеет особого практического значения с точки зрения пользователя. Оно определяется как максимально допустимое 10-секундное среднеквадратичное значение перенапряжения промышленной частоты, которое может быть приложено между разрядником, как подтверждено в TOV и при испытании в рабочем режиме.

Ur выбирается с учетом временных перенапряжений частоты сети, ожидаемых в системе.

В трехфазной системе могут возникать временные перенапряжения из-за замыканий на землю. Замыкание одной линии на землю считается тяжелым состоянием, когда две другие фазы получают перенапряжение, величина которого зависит от заземления сетей.

Величина ожидаемого временного перенапряжения часто определяется с помощью коэффициента замыкания на землю Kd.

Типовой диапазон коэффициента Kd для различных конфигураций сети указан в таблице 1.

Также важно отметить, что заземление нейтрали трансформатора источника является конфигурацией, на которую ссылаются при определении повышения напряжения в системе.

C) Выбор продолжительного рабочего напряжения Uc, номинального напряжения, U и TOV ОПН

1. а) Сети с незаземленной или изолированной нейтралью – Kd 1,73 (до 2,3)

Как правило, в этих сетях фазное напряжение здоровой фазы не превышает Um. Сброс замыкания на землю не предусмотрен, поэтому это напряжение может оставаться до тех пор, пока временное замыкание не будет устранено вручную.

Длительное рабочее напряжение
Uc ≥ Um (учитывая Kd = 1,73)

Необходимо отметить; однако коэффициент Kd может достигать более высоких значений при определенных обстоятельствах в результате явления резонанса. В таких случаях значение Uc должно быть соответственно увеличено.

Номинальное напряжение  – После выбора значения Uc, как указано выше, нет необходимости в особом внимании для выбора Номинального напряжения, Ur. Как правило, разница между Uc и Ur составляет 20%. Таким образом, Ур может быть выбран как

Ur = 1,25* Uc
например, 11кВ система с изолированной нейтралью
Uc ≥ 12кВ
Ur = 15кВ

Здесь величина временного перенапряжения такая же, как и в системе с изолированной нейтралью, но поскольку имеется устранение замыкания на землю, можно выбрать более низкие значения Uc и Ur, что даст лучшие запасы защиты.

Ur = Um * Kd / √3
Uc = 0,8 * Ur
например, система с заземлением 11 кВ
Ur = 12 * 1,73 / √3 = 12 кВ
Uc = 12*0,8 = 9,6 кВ

c) Трехпроводная система с глухозаземленным заземлением – Kd 1,4

коэффициент Kd для этой сети не превысит значения 1,4; просвет в таких сетях очень быстрый, поэтому здесь также можно выбрать более низкие значения Uc и Ur, дающие лучший запас защиты.

Ur = Um * Kd / √3
Uc = 0,8 * Ur
напр. Система с глухозаземленным заземлением 11 кВ
Ur = 12*1,4/√3 = 9,6 кВ

Ближайшее номинальное значение может быть выбрано как 9 кВ или 10 кВ

Ur = 10 кВ
Uc = 8 кВ

Кривая временного перенапряжения, TOV

Обычно производитель ОПН определяет кривую зависимости временного перенапряжения от времени. Это означает, что разрядник может выдерживать указанные перенапряжения в течение заданного времени. Перенапряжение определяется на единицу номинального напряжения Ur, а также с учетом и без предшествующей энергии.

напр. ТОВ выдерживает с априорной энергией

После того, как значения Ur и Uc выбраны в соответствии с конфигурацией сети, пользователь должен проверить значения, указанные в кривой TOV в таблице данных разрядника, с ожидаемыми перенапряжениями и их продолжительностью в месте расположения разрядника. Пользователь должен иметь в виду, что значения TOV, гарантированные ОПН, всегда должны быть больше, чем ожидаемые значения TOV в месте расположения ОПН, в противном случае необходимо соответственно увеличить Ur и Uc ОПН.

На самом деле Uc, Ur и TOV разрядника — это связанные параметры, которые должны быть получены из максимального напряжения в системе, временных перенапряжений в системе и времени устранения неисправности.

D) Номинальный ток разряда, In

Номинальный ток разряда – это пиковое значение импульса тока молнии с формой волны 8/20 мкс, которая используется для классификации разрядника. Он также является основой для расчета уровня защиты от импульса молнии, LIPL разрядника для защиты от перенапряжений.

Стандартные значения «In» составляют 2,5 кА, 5 кА, 10 кА и 20 кА, но значение номинального разрядного тока само по себе не дает достаточной информации о характеристиках разрядника. Требуется указать дополнительную информацию о применении: класс распределения или станции, а также низкий, средний или высокий режим работы, а также рейтинг «Qrs» для повторяющихся платежей.

E) Номинальные значения импульсной и тепловой энергии –

Номинальная повторяющаяся передача заряда, Qrs – это максимальная заданная способность разрядника по переносу заряда (в кулонах C) в виде единичного импульса или группы импульсов, которые могут передаваться через разрядник, не вызывая механического отказа или неприемлемого электрического ухудшения разрядника. МО резисторы.

Повторное испытание на перенос заряда показывает способность разрядника выдерживать повторяющиеся разряды молнии или импульсные перенапряжения.

Это в основном способность обработки импульсной энергии, упомянутая в Кулонах.

Номинал переноса теплового заряда. Qth  – максимальный указанный заряд, который может быть передан через разрядник или секцию разрядника в течение 3 минут при испытании на восстановление тепла, не вызывая теплового разгона. Это определено только для разрядников распределительного класса.

Номинальная тепловая энергия, Вт  – максимальная указанная энергия, указанная в кДж/кВ Ur, которая может быть введена в разрядник или секцию разрядника в течение 3 минут при испытании на рекуперацию тепла, не вызывая теплового разгона. Это определено только для разрядников класса станции.

Как Qth, так и Wth относятся к обработке тепловой энергии разрядника.

В соответствии с IEC 60099-4 ред. В версии 3.0 введена новая концепция классификации ОПН и испытаний на энергетическую стойкость: классификация линейного разряда была заменена классификацией, основанной на рейтинге повторяющейся передачи заряда (Qrs), а также на рейтинге тепловой энергии (Wth) и рейтинге переноса теплового заряда (Qth) соответственно для разрядников статинового и распределительного класса. Требования зависят от предполагаемого применения разрядника, будь то разрядник распределительного класса (In = 2,5 кА; 5 кА или 10 кА) или разрядник класса станции (In = 10 кА или 20 кА). Новая концепция четко различает возможности обработки импульсной и тепловой энергии, что отражено в требованиях, а также в соответствующих процедурах испытаний.

Теперь можно просто выбрать номинальный разряд и номинальную мощность разрядника в зависимости от применения разрядника в соответствии с таблицей ниже.

Буквы «H», «M» и «L» в обозначении означают «высокий», «средний» и «низкий» режимы соответственно.

Эта новая система классификации теперь заменяет старую систему классификации Классы 1, 2, 3, 4 и 5.

Сравнение старой классификации и прибл. эквивалент новой классификации упоминается в Приложении L, таблице L.3 нового стандарта IEC 6009.9-4 ed.3.0

В соответствии с этой таблицей теперь старый LDC класса 1 будет эквивалентен DH класса распределения, а старый LDC класса 2, 3 и 4 эквивалентен SL, SM и SH класса станции соответственно в соответствии с новым IEC.

Выбор правильного номинального значения тепловой энергии «Wth» для разрядников класса станции –

Металлооксидные разрядники должны быть способны поглощать энергию переходных перенапряжений в системе.

С помощью этой новой системы оценки мощности требуемую мощность разрядника можно определить, сначала рассчитав уровень энергии, который система будет разряжать в разрядник, а затем выбрав разрядник с номинальной тепловой энергией Wth, превышающей энергию разряда системы. Предполагаемая энергия, которую система потребует от разрядника, может быть определена с помощью программного обеспечения для анализа переходных процессов, но если оно недоступно, используется упрощенная формула, приведенная в IEC 6009.9-5

Где

L = длина линии
C = скорость света
Zs = импульсное сопротивление линии
Ups = остаточное напряжение разрядника при меньшем из двух импульсных токов переключения
Urp = типичное максимальное напряжение переключения

900 02 Если расчетная энергия системы, как указано выше, составляет 7 кДж/кВ Ur, то требуемый показатель «Wth» должен быть минимум 7 кДж/кВ Ur.

F) Уровень защиты и защитные поля –

Уровень защиты от грозового импульса, LIPL или Upl

Максимальное остаточное напряжение разрядника для номинального тока разряда

Уровень защиты от коммутационного импульса, SIPL или Ups для коммутационного импульса тока разряда, указанного для его класса

Уровень защиты от импульса крутого тока, STIPL

максимальное остаточное напряжение разрядника для импульса крутого тока, величина которого равна величине номинального тока разряда.

Упомянутые выше остаточные напряжения выбранных разрядников защиты от перенапряжения должны быть значительно ниже уровня, выдерживаемого оборудованием.

Например, для системы 33 кВ BIL трансформатора составляет 170 кВ, а LIPL ОПН — 90 кВ, тогда 80 кВ является защитным запасом. Защитный запас должен быть достаточно высоким, чтобы учитывать длину выводов, разделительное расстояние и эффекты старения защищаемого оборудования.

G) Выбор корпуса разрядника –

Корпус разрядника защищает внутренние активные элементы от окружающей среды, а также обеспечивает необходимый путь утечки. Она может быть фарфоровой или полимерной. 9m * (H/8150)
Где
Ka = поправочный коэффициент высоты
H = высота над уровнем моря в метрах
m = 1,0 для выдерживаемого напряжения грозы и промышленной частоты

для коммутационного напряжения значение m зависит от величины коммутационного напряжения – и может быть взято из кривой, приведенной в IEC 71-2

Путь утечки корпуса – можно выбрать в зависимости от уровня загрязнения в месте расположения разрядника

Рекомендуемая длина пути утечки, как показано ниже:

H) Ток короткого замыкания

Номинальный ток короткого замыкания Is ОПН определяется как максимальный испытанный ток промышленной частоты, который может развиться в вышедшем из строя ОПН в виде тока короткого замыкания, не вызывая резкого разрушения корпуса или возникновения открытого пламени в течение более двух минут при определенных условиях испытаний. В таблице 7 стандарта IEC 60099-4 указан требуемый ток для испытания на короткое замыкание на основе номинального разрядного тока разрядника.

Пользователи должны сначала узнать ток короткого замыкания системы в месте расположения разрядника, а затем выбрать разрядник с таким же или более высоким номиналом короткого замыкания.

I) Механические аспекты

В процессе эксплуатации разрядник подвергается различным механическим нагрузкам, таким как

1. a) Клеммные соединители – наряду с линейными проводниками накладывают нагрузку на клеммы, а также изгибающий момент на основание разрядника.
   b) Ветровая нагрузка – сильный ветер увеличивает горизонтальную нагрузку на разрядник.
   c) Сейсмическая нагрузка – применение ОПН в сейсмоопасной зоне
   d) Использование ОПН в качестве опоры
   e) Вибрации
   f) Растягивающая нагрузка
   g) Скручивающая нагрузка, если имеется

Пользователи должны изучить все эти условия на площадке и правильно указать значения SLL, SSL, терминального крутящего момента. Значения заводских испытаний должны быть больше, чем условия эксплуатации.

SLL = указанная долговременная нагрузка
SSL = указанная кратковременная нагрузка

Как фарфоровый, так и полимерный ОПН проходят испытание на изгибающий момент и сейсмические испытания, соответствующие требуемому классу напряжения ОПН согласно IEC 6009.9-4

Например, испытание на изгибающий момент в ОПН в полимерном корпусе (Us > 52 кВ состоит из следующей последовательности

Общее количество образцов – 3

1) 1000 циклов изгибающего момента (нагрузка SLL) – Все 3 образца

900 02 2) Испытание на изгибающий момент — 2 образца из шага 1

3) Предварительная механическая термообработка — Баланс 1 образец из шага 1

Предварительное выдерживание крутящего момента в течение 30 секунд

4) Испытание погружением в воду — Все 3 образца из шага 1

Предварительная термомеханическая обработка

4) Испытание погружением в воду

5) Заключение испытания

1. а) Отсутствие физических повреждений
   б) Изменение потери мощности менее 20 %.
   c) ЧР менее 10 пКл
   d) Изменения остаточного напряжения менее 5 %
   e) Отклонение остаточного напряжения за 2 импульса менее 2 %
   f) Изменение опорного напряжения менее 2 %

Специальные приложения

A) ОПН для нейтрали трансформатора

Одним из наиболее распространенных специальных применений разрядников является защита нейтрали трансформатора.

Каждая незаземленная нейтраль, выведенная через ввод, должна быть защищена разрядником от грозовых и коммутационных перенапряжений. Изоляция нейтрали может быть перегружена при входящих многофазных грозовых перенапряжениях или при коммутационных перенапряжениях из-за несимметричных замыканий в энергосистемах.

Значение Uc разрядника защиты от перенапряжений для нейтрали трансформатора следует выбирать, как указано ниже.

Изолированная нейтраль

Uc ≥ Um/√3, а энергоемкость должна быть такой же, как у ОПН линия-земля.

Заземленная система с высоким импедансом (с устранением замыкания на землю)

Uc ≥ Um/(√3 *T), где T = 1,25 с учетом устранения замыкания в течение 10 секунд и запаса 20 % между Uc и Ur.

Заземленная система с низким импедансом

Uc ≥ 0,4 * Um/T, где T = 1,25 с учетом устранения неисправности в течение 10 секунд и запаса 20 % между Uc и Ur.

Б) Защита вращающихся машин –

Если генератор под нагрузкой отключен от сети, напряжение генератора резко возрастет до срабатывания временного регулятора и его перенастройки. Если разрядник подключен со стороны генератора, то при выборе следует соблюдать особую осторожность, так как это временное перенапряжение, в 1,5 раза превышающее нормальное напряжение, будет появляться на разряднике на срок до 10 секунд. Разрядник Ur и Uc следует выбирать соответственно для правильного функционирования разрядника перенапряжения.

Высоковольтные двигатели, подключенные через VCB, могут испытывать высокие скачки напряжения во время коммутационных операций, особенно перенапряжения из-за многократного повторного зажигания.

Всплеск из-за прерывания тока может иметь небольшую величину, но быть очень крутым. Всплеск из-за прерывания тока может иметь очень большую величину, но с меньшей крутизной, с которой может справиться разрядник для защиты от перенапряжения.

Ur и Uc разрядника можно выбрать, как указано в «C».

C) Ограничитель перенапряжения для коммутации конденсаторов

Разрядники устанавливаются на батареях конденсаторов по разным причинам.

• Для предотвращения отказа конденсаторов при повторном включении выключателя
  • Для ограничения риска повторных повторных включений выключателя
  • Для продления срока службы конденсаторов за счет ограничения высокого перенапряжения
  • Для общего ограничения переходных процессов, связанных с переключением конденсаторных батарей, которые могут передаваться дальше по системе и вызывать помехи в чувствительном оборудовании
  • Для защиты конденсатора от молнии s банки подключены к линиям

Наиболее важным параметром, который следует учитывать, является возможная энергия разряда разрядника.

Эта энергия зависит от конструкции конденсаторной батареи, заземление-незаземление, установка разрядника фаза-земля или фаза-нейтраль, характеристики выключателя.

Энергия разрядника W может быть примерно оценена следующим образом:

Где

C — однофазная емкость батареи Uo — фазное рабочее напряжение; (пиковое напряжение)
Ur — номинальное напряжение разрядника (среднеквадратичное значение).

Коэффициент «3» исходит из предположения о повторном включении выключателя с полным напряжением противоположной полярности на конденсаторе из-за предыдущего разрыва.

Кроме того, рабочее напряжение на конденсаторной батарее может быть на 5-10 % выше, чем в других местах, из-за последовательных дросселей, которые можно использовать либо для ограничения тока при включении с параллельными батареями, либо для формирования фильтра с конденсаторами. Это повышенное напряжение необходимо учитывать при выборе постоянного рабочего напряжения разрядника.

D) Защита оболочки кабеля

Разрядники для защиты оболочки кабеля иногда называют ограничителями напряжения оболочки (SVL). По тепловым причинам (потери мощности в оболочке кабеля) оболочки силовых кабелей в сетях высокого напряжения заземляются только с одной стороны (большинство случаев в зависимости от длины цепи). Открытая оболочка кабеля должна быть защищена от перенапряжения.

Длительное рабочее напряжение Uc разрядника для защиты от перенапряжений следует выбирать на основе наведенного напряжения в оболочке в условиях короткого замыкания. Обычно ток короткого замыкания определяется в течение 3 секунд, поэтому способность выбранного разрядника защиты от перенапряжений в течение 10 секунд должна быть больше расчетного напряжения оболочки во время короткого замыкания.

E) Ограничители перенапряжения между фазами

При отключении реактора или трансформатора с реактивной нагрузкой может возникнуть значительное перенапряжение между фазными клеммами трансформаторов или реакторов. Выдерживаемое напряжение реактора или трансформатора между фазами может быть превышено без срабатывания фазных разрядников. Если ожидаются такие коммутационные операции, следует применять разрядники для защиты от перенапряжения между фазами в дополнение к разрядникам, применяемым между фазой и землей. Междуфазные разрядники должны иметь постоянное рабочее напряжение, равное или превышающее 1,05-кратное максимальное напряжение системы.0003

F) Разрядник линии электропередачи, TLA – без зазора

TLA в большинстве случаев подвешиваются непосредственно к проводу линии рядом с изолятором. Заземление связано со стальной конструкцией башни. Важно понимать цель установки TLA. Должна быть одна или несколько возможных целей, как указано ниже, поэтому выбор должен соответствовать потребностям.

• Сократите общее количество поездок на линии до целевого уровня.
  · Уменьшить или исключить двойное отключение цепи.
  · Уменьшить количество отказов экранирования.

  Применение разъединителя последовательно с ТЛА обязательно. Электрические характеристики разъединителя в целом отличаются от характеристик разъединителей для распределительных разрядников, потому что рабочие режимы, при которых разъединение не должно происходить, сложнее. Необходимо убедиться, что после отсоединения никакая часть (раскачивающаяся на ветру) не сможет вызвать замыкание на землю.

Выбор Ur –

Ur должен быть выбран таким образом, чтобы уровни защиты от грозовых и коммутационных перенапряжений были согласованы ниже LIWV и SIWV изоляции линии соответственно. Ur TLA обычно выше, чем Ur разрядника подстанции, так как это снизит риск ненужной нагрузки TLA из-за высокого напряжения промышленной частоты сети, здесь нет преимущества дополнительного запаса защиты, поскольку цель состоит в том, чтобы избежать пробоя линейных изоляторов из-за отказа экрана или обратного перекрытия.

Выбор энергии –

На экранированных линиях TLA обычно имеют номинальный разрядный ток 5 кА или 10 кА в соответствии с IEC с энергетическим эквивалентом классов от 1 до 3, в зависимости от их применения.

Устранение неисправностей и разъединитель для TLA – без зазоров

Разъединители используются для облегчения быстрого повторного включения, поскольку TLA подключаются непосредственно к линейным изоляторам, которые являются самовосстанавливающимися. Разъединителям обычно не разрешается автоматически отключать ОПН подстанции высокого напряжения в случае отказа ОПН, поскольку изоляция оборудования подстанции, как правило, не является самовосстанавливающейся и не должна включаться без защиты.

Эти разъединители, включенные последовательно с TLA, также служат в качестве индикаторов, упрощающих поиск перегруженных TLA при визуальном осмотре. Разъединитель TLA должен выдерживать как более высокие импульсные токи, так и более длительные импульсы по сравнению с разъединителями для распределительных разрядников; фактически разъединители должны пройти все типовые испытания, на которые способен TLA, и должны знать, когда разъединитель должен срабатывать, а когда нет. Ниже приведены требования, которые необходимо выполнить для удовлетворительной отказоустойчивой работы TLA.

• Конструкция разъединителя должна быть такой, чтобы он всегда продолжал операцию размыкания после срабатывания, даже если напряжение в системе отключается.
• Поскольку разъединитель обычно реагирует на нагрев токами промышленной частоты. Он не может различать токи TOV, которые выдерживает разрядник, или реальные токи короткого замыкания, поэтому важно всегда выбирать достаточно высокое номинальное напряжение, чтобы NGLA не видел напряжения TOV, которые могут помешать работе его разъединителя.
• Разъединитель должен срабатывать до отключения линии, а также должен срабатывать до быстрого повторного включения линии.

  Разъединительное устройство часто механически слабее, чем остальная часть установки. Следовательно, проводник, соединяющий ТЛА с землей или фазным проводом, должен быть достаточно длинным, чтобы гарантировать, что движения разрядников и/или линии электропередачи не вызовут риска обрыва разъединяющего устройства из-за механической усталости.