Soupapes de sécurité : principe de fonctionnement et caractéristiques

Dispositif et principe de fonctionnement des vannes

Les principaux éléments du limiteur de soupape sont un éclateur et une résistance non linéaire, qui sont connectés en série entre le fil sous tension et la terre en parallèle avec l'isolation protégée.

Lorsqu'une impulsion de surtension de foudre est appliquée au parafoudre, son éclateur est rompu et le courant circule à travers le parafoudre. Ainsi, le dispositif de retenue est mis en service. La tension à laquelle les éclateurs éclatent est appelée tension de claquage du parafoudre.

Après le claquage de l'éclateur, la tension dans l'éclateur, et donc sur l'isolant qu'il protège, décroît jusqu'à une valeur égale au produit du courant d'impulsion Azi sur résistance résistance en série R et Cette tension est appelée tension résiduelle Ubasn. Sa valeur ne reste pas constante, mais change avec une variation de l'amplitude du courant d'impulsion lorsqu'il traverse l'éclateur.Cependant, pendant toute la durée de fonctionnement du parafoudre, la tension résiduelle ne doit pas monter à une valeur dangereuse pour l'isolement protégé.

Riz. 1. Schéma électrique ouvrir les vannes. IP — étincelle, Rn — résistance de résistance non linéaire, U — impulsion de surtension de foudre, Et — isolation de l'objet protégé.

Une fois que le courant d'impulsion a cessé de circuler dans le parafoudre, le courant dû à la tension de fréquence continue de circuler. Ce courant est appelé courant d'accompagnement. Les éclateurs du parafoudre doivent assurer une extinction fiable de l'arc suivant lorsqu'il passe pour la première fois par zéro.

Riz. 2. La forme de l'impulsion de tension avant et après l'actionnement de la vanne. Tp est le temps de réaction de l'éclateur (temps de décharge), Azi est le courant d'impulsion du déchargeur.

Tension d'alimentation de la vanne

La fiabilité de l'extinction de l'arc de l'éclateur dépend de la valeur de la tension de la fréquence de l'alimentation du parafoudre au moment de l'extinction du courant suivant. La valeur maximale de la tension à laquelle les éclateurs des limiteurs interrompent de manière fiable le courant d'accompagnement est appelée tension maximale admissible ou tension d'amortissement Ugash.

L'amplitude de la tension de refroidissement du limiteur de soupape est déterminée par le mode de fonctionnement de l'installation électrique dans laquelle il fonctionne. Comme pendant les orages, il peut y avoir un court-circuit simultané d'une phase à la terre et le fonctionnement des limiteurs de vannes sur d'autres phases non endommagées, la tension dans ces phases augmente dans ce cas. La tension d'extinction des vannes est choisie en tenant compte de ces augmentations de tension.

Pour les limiteurs fonctionnant dans des réseaux avec un neutre isolé, la tension d'extinction est supposée être Uburning = 1,1 x 1,73 x Uf = 1,1 Un, où Uf - tension de la phase de travail.

Cela prend en compte la possibilité d'augmenter la tension des phases non endommagées en linéaire lorsqu'une phase est court-circuitée à la terre et de 10 % supplémentaires en raison de la régulation de tension de l'utilisateur. Par conséquent, la tension de fonctionnement la plus élevée du parafoudre est de 110% de la tension nominale du réseau Unom.

Pour les parafoudres fonctionnant dans des réseaux avec un neutre solide à la terre, la tension d'extinction est de 1,4 Uf, t.d. 0,8 de la tension nominale du réseau : Uclaquage = 1,4 Uf = 0,8 UNo. Par conséquent, ces parafoudres sont parfois appelés 80%.

Eclats d'étincelles dans les soupapes

Les éclateurs de soupape doivent répondre aux exigences suivantes: avoir une tension de claquage stable avec une propagation minimale, avoir une caractéristique volt-seconde plate, ne pas modifier sa tension de claquage après des opérations répétées, éteindre l'arc du courant secondaire lorsqu'il passe pour la première fois par zéro. Ces exigences sont satisfaites par plusieurs éclateurs qui sont assemblés à partir d'un seul éclateur avec de petits entrefers. Les bougies simples sont connectées en série et pour chacune d'elles à la tension la plus élevée autorisée, il y a environ 2 kV.

La division de l'arc en arcs courts en éclateurs simples augmente les propriétés de suppression d'arc du parafoudre à soupape, ce qui s'explique par le refroidissement intense de l'arc et la chute de tension importante à chaque électrode (effet de chute de tension cathodique).

La tension de claquage des éclateurs dans un déchargeur de soupape lorsqu'il est exposé à une surtension atmosphérique est déterminée par sa caractéristique volt-seconde, c'est-à-dire la dépendance du temps de décharge sur l'amplitude de l'impulsion de surtension. Le temps de décharge est le temps qui s'écoule entre le début de l'impulsion de surtension et le claquage de l'éclateur du parafoudre.

Pour une protection d'isolement efficace, sa caractéristique volt-seconde doit être supérieure à la caractéristique volt-seconde du parafoudre. Le déplacement des caractéristiques volt-seconde est nécessaire pour préserver la fiabilité de la protection en cas d'affaiblissement accidentel de l'isolation pendant le fonctionnement, ainsi qu'en raison de la présence de zones de propagation des tensions de décharge à la fois dans le parafoudre lui-même et dans le isolation protégée.

La caractéristique volt-seconde du protecteur doit avoir une forme plate. S'il est raide, comme le montre la fig. 3 avec une ligne pointillée, cela conduira au fait que le parafoudre perdra son universalité, car chaque type d'équipement avec une caractéristique volt-seconde individuelle nécessitera son propre limiteur spécial.

Riz. 3. Caractéristiques en volt-seconde des limiteurs de soupape et de l'isolation qu'ils protègent.

Une résistance non linéaire. Deux exigences opposées lui sont imposées : au moment où le courant de foudre le traverse, sa résistance doit diminuer ; lorsque le courant de puissance de fréquence d'accompagnement le traverse, il doit au contraire augmenter.Ces exigences sont remplies résistance du carborundum, qui change en fonction de la tension qui lui est appliquée : plus la tension appliquée est élevée, plus sa résistance est faible et, à l'inverse, plus la tension appliquée est faible, plus sa résistance est élevée.

De plus, la résistance connectée en série du carburund, en tant que résistance active, réduit le déphasage entre le courant et la tension d'accompagnement, et avec leur passage simultané par la valeur zéro, l'extinction de l'arc est facilitée.

Lorsque la tension augmente, la valeur de la résistance des couches barrières diminue, ce qui assure le passage de courants importants avec des chutes de tension relativement faibles.

Presse-papiers HTML La dépendance de la tension aux bornes de l'éclateur à la valeur du courant qui le traverse (caractéristique courant-tension) s'exprime approximativement par l'équation :

U = CAα,

où U est la tension aux bornes de la résistance du protecteur de soupape à résistance non linéaire, I - le courant traversant la résistance non linéaire, C est une constante numériquement égale à la résistance à un courant de 1 A, α Le facteur de ventilation est .

Plus le coefficient α est petit, moins la tension de la résistance non linéaire change lorsque le courant qui la traverse change, et moins la tension restante de la vanne est importante.

Les valeurs de tension résiduelle indiquées dans le certificat du limiteur de vanne sont données pour les courants d'impulsion normalisés. Les valeurs de ces courants sont comprises entre 3 000 et 10 000 A.

Chaque impulsion de courant laisse une trace de destruction dans la résistance série - une rupture de la couche barrière des grains de carborundum individuels se produit.Le passage répété d'impulsions de courant entraîne une défaillance complète de la résistance et la destruction du parafoudre. La défaillance complète de la résistance se produit plus tôt, plus l'amplitude et la durée de l'impulsion de courant sont grandes. Par conséquent, la capacité de débit du limiteur de soupape est limitée. Lors de l'évaluation du débit des restricteurs de soupape, le débit des résistances en série et des éclateurs est pris en compte.

Les résistances doivent supporter sans dommage 20 impulsions de courant de durée 20/40 µs avec une amplitude dépendant du type de limiteur. Par exemple, pour les parafoudres de type RVP et RVO avec une tension de 3 - 35 kV, l'amplitude du courant est de 5000 A, pour le type RVS avec une tension de 16 - 220 kV - 10 000 A, et RVM et RVMG avec une tension de 3 — 500 kV — 10 000 A.

Pour augmenter les propriétés de protection de l'éclateur de soupape, il est nécessaire de réduire la tension résiduelle, ce qui peut être obtenu en réduisant le coefficient de soupape α de la résistance non linéaire série, tout en augmentant les propriétés de suppression d'arc des éclateurs.

L'augmentation des propriétés de suppression d'arc des éclateurs permet d'augmenter le courant shunt interrompu par ceux-ci, et donc de diminuer la résistance de la résistance série. A l'heure actuelle, l'amélioration technique des vannes s'effectue dans ce sens.

il convient de noter que dans le circuit du limiteur de soupape, le dispositif de mise à la terre est d'une grande importance. En l'absence de mise à la terre, le parafoudre ne peut pas fonctionner.

La mise à la terre du limiteur de vanne et de l'équipement protégé par celui-ci sont combinées.Dans les cas où le limiteur de vanne est pour une raison quelconque séparé de l'équipement protégé mise à la terre, sa valeur est normalisée en fonction du niveau d'isolement de l'équipement.

Installation de contentions

Après un contrôle minutieux, les butées sont installées sur les structures porteuses, vérifiées de niveau et d'aplomb avec calage, si nécessaire, sous la base des profilés de tôle et fixées sur les supports à l'aide d'une pince boulonnée.