Elektr sistemasi elementlarini o‘takuchlanishdan himoyalash apparatlari
Himoyalash apparatining ishlash prinsipi elektr qurilmalarining izolyatsiyasi uchun xavfli o‘takuchlanish impulsining paydo bo‘lishini bartaraf etish va uning ishchi kuchlanishda ishlashiga to‘sqinlik ko‘rsatmaslikka asoslangan.
Stansiya va podstansiya elektr jihozlarini o‘takuchlanishdan himoyalash ventilli razryadlagichlar (VR) va nochiziqli o‘takuchlanishni chegaralagich (NO‘KCh) yordamida amalga oshiriladi.
Havo elektr uzatish liniyalarida yashining urilishidan paydo bo‘lgan o‘takuchlanish to‘lqinlari stansiya va podstansiyada o‘rnatilgan qurilmalar izolyatsiyasiga katta havf tug‘diradi. Bu holda elektr qurilmalari izolyatsiyasini stansiyada, havo elektr uzatish liniyalarida va podstansiyalarda o‘rnatilgan yashin qaytargichlar himoya qila olmaydi. Buning uchun qo‘shimcha tadbirlar qo‘llaniladi.
Eng oddiy himoya qurilmasi – bu himoyalanayotgan izolyatsiya konstruksiyasiga parallel uchqun oralig‘i (UO) hisoblanadi. Elektr qurilmalari izolyatsiyasining qoplanishi va teshilishini bartaraf etish uchun UOning volt-sekund xarakteristikasi (VSX) to‘laligicha izolyatsiya konstruksiyasining VSXsida yotishi lozim. Lekin buni ta’minlash muammosi o‘ta murakkab hisoblanadi (22.9- rasm). Bu shartlar bajarilganda elektr qurilmalarining izolyatsiyasi uchun xavfli o‘takuchlanishning paydo bo‘lishi mumkin emas. Chunki, UO ulangan nuqtaga o‘takuchlanish impulsi kelib urilganda, UO teshilib ortiqcha zaryad yerga o‘tkazib yuborilishi natijasida kuchlanish keskin kamayadi (kesiladi). UO orqali tok impulsidan keyin himoyalash oralig‘i orqali ionlashtirilgan yo‘l bo‘yicha sanoat chastotasidagi kuchlanish hosil qilgan tok – kuzatuvchi tok oqib o‘tadi. Agar elektr qurilmasi neytrali zaminlangan tarmoqda ishlayotgan bo‘lsa yoki himoya oralig‘i (HO)ning teshilishi ikki yoki uchta fazada teshilish paydo qilgan bo‘lsa, kuzatuvchi tok yoyi so‘nmasligi va impuls teshilish turg‘un yoyga aylanishi, natijada elektr qurilmasining avariya holatida o‘chirilishiga olib kelishi mumkin. Bunga yo‘l quymaslik uchun kuzatuvchi tok yoyi, albatta, so‘ndirilishi kerak.
Himoya oralig‘i konstruktiv jihatdan keskin bir jinsli bo‘lmagan maydon hosil qiluvchi sterjen ko‘rinishda bajariladi. Bunday elektrodlar uchun kam vaqt ichida razryadlanish kuchlanishining keskin o‘sib ketishi, bu esa razryadlanish oldi vaqti diapazonning barcha qiymatlarida himoyalanayotgan izolyatsiya bilan himoya oralig‘ining VSXni muvofiqlashtirishga erisha olmasligiga olib kelishi mumkin.
Himoya oralig‘ining teshilishida tok impulsining turg‘un yoyga aylanishi elektr qurilmasini yoki tarmoqning qismini o‘chirishda kuzatiladi. Shu sababli elektr ta’minotining ishonchliligini oshirish uchun HOni faqat elektr tarmog‘ining avtomatik qayta ulagich bilan jihozlangan qismida o‘rnatish maqsadga muvofiq bo‘ladi.
H imoya oralig‘ining ishga tushishlar sonini, ya’ni o‘chirishlar sonini kamaytirish uchun izolyatsiyaning himoya sharti bo‘yicha himoya oralig‘ining uzunligini maksimal tanlash maqsadga muvofiq hisoblanadi. Sterjen ko‘rinishdagi himoya oralig‘i uzunligining va razryadlanish kuchlanishining eng kam qiymati 8.1-jadvalda keltirilgan.
22.9- rasm. Himoya uskunasining ishlash prinsipi: a– uchqun oralig‘i (UO)ning sxemasi; b– himoyalanayotgan element (1) va uchqun oralig‘i (UO)ning volt–sekund xarakteristikalarini moslashtirish.
Kuchlanishi 35 kVgacha bo‘lgan elektr qurilmalarida o‘rnatiluvchi himoya oralig‘ining uzunligi eng katta bo‘ladi. Kuchlanishi 3 – 10 kV bo‘lgan elektr qurilmalarining himoya oralig‘ining elektrodlari shox ko‘rinishida bajariladi, chunki issiqlik oqimi va elektrodinamik kuch ta’sirida yoy cho‘zilib o‘chishi mumkin, yoydagi tokning qiymati 300 A dan kam bo‘lgan hollarda yoy o‘z – o‘zidan so‘nadi.
Sterjen ko‘rinishidagi UOning oddiyligi va arzonligi ularning past kuchlanishdagi tarmoqlarda keng tarqalishiga imkon berdi. Yuqori va o‘ta yuqori kuchlanishdagi elektr uzatish liniyalarida ichki o‘ta kuchlanishni chegaralash uchun maxsus tadbir qo‘llanilib unda UO izolyatsiyani muvofiqlashtiruvchi rolni, ya’ni liniyadan stansiya va podstansiya izolyatsiyasiga xavf soluvchi o‘ta kuchlanish to‘lqinini chegaralaydi.
22.1- jadval. Sterjen ko‘rinishdagi himoya oralig‘i uzunligining va razryadlanish kuchlanishining eng kam qiymatlari
Parametrlar
|
Nominal kuchlanish, kV
|
3
|
6
|
10
|
20
|
35
|
110
|
150
|
220
|
330
|
500
|
HO uzunligi, mm
|
20
|
40
|
60
|
140
|
250
|
650
|
930
|
1350
|
1500
|
1500
|
Qo‘shimcha oraliq uzunligi
|
5
|
10
|
15
|
20
|
30
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
Razryadlanish kuchlanishining 50 Gts chastotadagi ta’sir etuvchi qiymati, kV
|
20
|
34
|
45
|
70
|
105
|
252
|
348
|
495
|
560
|
750
|
Impuls razryad-lanish kuchlanishi, kV:
Musbat qutbli
|
33
|
51
|
66
|
121
|
195
|
466
|
618
|
735
|
945
|
1065
|
Manfiy qutbli
|
34
|
53
|
68
|
134
|
220
|
510
|
698
|
817
|
1070
|
1190
|
Himoyalovchi UOning kamchiligi uning har bir teshilishida yerga qisqa tutashuv sodir bo‘lishidir. Agar UO podstansiya izolyatsiyasini himoyalash uchun o‘rnatilgan bo‘lsa, uning har bir teshilishi podstansiya qurilmalarining shinasida qisqa tutashuvga olib keladi, bu sistema uchun o‘ta og‘ir shikastlanish hisoblanadi.
Nafaqat o‘takuchlanishdan himoyani, balki kuzatuvchi tok yoyini rele himoyasining ta’sir etish vaqtidan kam vaqtda so‘ndirishni ta’minlaydigan himoya apparatlari – himoyalash razryadlagichlari deb nomlanadi.
Shuning uchun UO mukammal himoyalash elementi bir-biridan kuzatuvchi tok yoyini o‘chirish usuli bilan farq qiladigan razryadlagichlarga ko‘shimcha qurilma ko‘rinishida qo‘llaniladi. Himoyalash razryadlagichlari paydo bo‘ladigan elektr yoyini mustaqil so‘ndiradi. Hozirgi vaqtda energosistemada asosan HEULlarini himoyalash uchun qo‘llaniladigan quvursimon razryadlagich (QR)lar va podstansiya izolyatsiyasini himoyalashga mo‘ljallangan ventil razr-yadlagichlar (VR) ishlatiladi. Quvursimon razryadlagichlarda yoyni so‘ndirish intensiv ravishda bo‘ylama purkash natijasida amalga oshirilsa, VRlarda UO bilan ketma – ket ulangan ishchi qarshilik yorda-mida kuzatuvchi tokning qiymatini pasaytirish orqali bajariladi.
Nochiziq o‘ta kuchlanishni chegaralagich (NO‘KCh) rezistorning juda katta nochiziq xarakteristikasi tufayli ishchi kuchlanishda oqayotgan kuzatuvchi tok milliamper ulushida qiymatga egaligi sababli himoya apparati uchun havfli emas va unda quvvat isrofi deyarli sezilarli emas. Shuning uchun u uchqun oralig‘isiz bajariladi.
Quvursimon razryadlagichlarning prinsipial sxemasi 22.10- rasmda keltirilgan. Bu razryadlagichning asosi o‘zidan gaz ajratuchi materialdan yasalgan nquvur (1) hisoblanadi. Quvurning bir tomoni ichki sterjen ko‘rinishdagi elektrod o‘rnatilgan temir qopqoq (2) bilan mahkam-langan. Quvurning ochiq tomonida xalqa ko‘rinishdagi ikkinchi elektrod (3) o‘rnatilgan. Sterjen va xalqasimon elektrodlar oralig‘i S1 ichki yoki yoy so‘ndiruvchi oraliq deyiladi. Quvur faza o‘tkazgichidan tashqi UO S2 bilan ajratiladi. Aks holda quvurning gaz ajratuvchi materiali doimo quvur orqali oqib o‘tuvchi tok ta’sirida yemirilishga uchragan bo‘lar edi.
QRning himoyalash prinsipi uning VSX va zaminlash qarshiligi bilan xarakterlanadi. Uning VSX razryadlagichning ishga tushish kuchlanishini aniqlasa, uning zaminlash qarshiligi esa QR ishga tushgandan so‘ng unda qolayotgan kuchlanish impulsi bilan xarakterlanadi. Uning VSXsi razryadlagichning ichki va tashqi UOlarining uzunligiga bog‘liq bo‘lib, xarakteri esa keskin bir jinsli bo‘lmagan maydonli UO xarakteristikasiga o‘xshashdir. Tashqi UOning uzunligi QRning izolyatsiyani himoyalash shartidan kelib chiqib tanlanadi va ma’lum chegarada rostlanishi mumkin. Ichki UOning uzunligi razryadlagichning yoy so‘ndirish xossasi bo‘yicha o‘rnatilib, u rostlanmaydi.
Atmosfera o‘takuchlanish to‘lqini razryadlagichga urilganda ikkala oraliq ham teshiladi (razryadlagichning tashqi sirti buyicha qoplanish kuzatilmaydi, chunki bu sirt bo‘yicha razryadlanish oralig‘i juda katta) va kuchlanish impulsi chegaralanib tok impulsi yerga o‘tkaziladi. Teshilgan UOlari orqali razryadlanish kanali bo‘yicha sanoat chastotasidagi kuzatuvchi tok (qisqa tutashuv toki) oqib o‘tadi. O‘zgaruvchan tok yoyining ta’sirda qizigan kanalda gazning intensiv ajralishi sodir bo‘ladi. Buning natijasida gazning bosimi bir necha atmosferaga oshadi. Gazlar quvurning ochiq tomoniga yo‘nalishi natijasida bo‘ylama purkash paydo bo‘lib yoy tokning birinchi noldan o‘tishi vaqtida o‘chadi. Razryadlagichning ishlashi paytida qizigan ionlashtirilgan gaz atmosferaga chiqariladi va o‘q ovoziga o‘xshash ovoz eshitiladi.
Kuzatuvchi tokning yoyini muvvafaqiyatli o‘chirish uchun quvurda gazning intensiv ajralishi sodir bo‘lishi kerak, yoyning kattaligi undan oqib o‘tayotgan tokning qiymatiga bog‘liq. Shuning uchun razryadlagichni ishonchli o‘chirilishini ta’minlovchi tokning quyi chegarasi mavjud. Shuningdek, katta qiymatdagi tok oqib o‘tganida ajralgan gazning bosimi oshib ketishi quvursimon razryadlagichlarning buzilishiga olib kelishi mumkin. Shu sababli QRlar uchun o‘chirilish tokining yuqori chegarasi ham o‘rnatiladi. O‘chirilish tokining chegaralari quvur ichki kanalining uzunligiga bog‘liq. Ichki UOning uzunligini kamaytirish va razryadlanish kanalining diametrini kattalashtirish o‘chirish tokining ikkala chegarasini katta qiymat tomon siljishiga olib keladi. Agar UOni uzunlashtirib razryadlanish kanalining diametri kamaytirilsa, bu chegaralar kichiklashish tomon siljiydi.
Elektr tarmog‘ining QR o‘rnatiladigan nuqtasi uchun qisqa tutashuv toki hisoblanadi. Bu tok razryadlagichlarning o‘chirish toki diapazonida yotishi kerak. Bir necha o‘chirishlardan so‘ng razryad-lagichlarning ichki kanalining diametri 2025% ga kattalashishi natijasida o‘chirish tokining diapazoni o‘zgaradi. Shu sababli razryadlagichlarni almashtirish yoki uning o‘chirish tokining diapazoni o‘zgartirish talab etiladi. Hozirgi vaqtda elektr energetikada fibromeka-lentli (RQF) va viniplastili (RQV va RTVQ) QRlar qo‘llaniladi. Fibromikalentli QRda fibraning, ya’ni fibra pardaning mexanik mustahkamligi uncha katta bo‘lmaganligidan uning ustidan bake-lizlangan qog‘oz bilan o‘raladi, aks holda u fibra gazning yuqori bosi-miga chidash bera olmaydi. Bakelit gigraskoplik xususiyatiga egaligi sababli QR nayining ustki qismi PVX-26 namlikka chidamli emal bilan qoplanadi.
Podstansiya va stansiya elektr qurilmalari izolyatsiyasini elektr uzatish liniyasidan kelayotgan o‘takuchlanish to‘lqinidan himoyalash uchun ventilli razryadlagichlar (VR) qo‘llaniladi. Transformator va apparatlarning izolyatsiyasi VR mo‘ljallangan kuchlanishga chidashi lozim. Shuning uchun VRning himoyalash xarakteristikasi podstansiya qurilmalarining o‘lchamiga va ularning narxiga bevosita ta’sir ko‘rsatadi. 22.11- rasmda VRning prinsioial sxemasi tasvirlangan. Unda 1 – ko’pkarrali uchqun oraliq, 2 – uchqun oraliqlar qobig’i , 3 - razryadlagichni umumiy kobigi, 4 – ishchi qarshilik disklari.
22.11- rasm. Ventilli razryadlagichning prinsipial sxemasi.
VRlarning asosiy elementi ko‘p karrali UO bilan unga ketma-ket ulangan nochiziqli volt-amper xarakteristikali ishchi qarshilik hisoblanadi.
VRga tashqi o‘ta kuchlanish to‘lqini ta’sir etganda uning UO teshiladi va o‘takuchlanish to‘lqini kesiladi, natijada VR orqali oqayotgan (5 – 14 kA) tok impulsidan ishchi qarshilikda kuchlanishning tushishi hosil bo‘ladi. Bu tokka koordinatsiya toki deyildadi. Ishchi qarshilikdagi kuchlanishga esa "qoldiq kuchlanish" deyiladi va u VRning asosiy xarakteristikasi hisoblanadi. Razryadlagich orqali oqib o‘tayotgan yashin tokining qiymatidan qat’iy nazar "qoldoq kuchlanish"ning o‘zgarmay qolishi asosiy talab hisoblanadi. Bu ideal holatni amalga oshirishga imkon yo‘q, lekin vilit materialidan yasaladigan nochziq qarshilik, razryadlagichda qoladigan kuchlanishni UOning teshilish kuchlanishiga yaqin bo‘lishini ta’minlaydi. UOning teshilish kuchlanishining impulsi bilan ishchi qarshilikdagi qoldiq kuchlanish VRning himoyalash ta’sirini xarakterlaydi. UOning teshilish kuchlanishi himoyalanayotgan izolyatsiyaning teshilish kuchlanishidan 20-25% kam bo‘lishi kerak. Yashin toki o‘tkazilgandan keyin razryadlagich orqali sanoat chastotasidagi ishchi kuchlanish bilan aniqlanadigan tok oqib o‘tadi. Nozichiq qarshilik tayyorlanadigan vilit materialining xarakteristikasi shundayki, atmosfera o‘takuchlanishiga nisbatan ancha kichik kuchlanishda uning qarshiligi keskin oshib ketadi, natijada, o‘tayotgan tok juda kamayib ketishi ta’minlanadi va tokning noldan o‘tishi vaqtida UOdagi yoy so‘nadi. VRning oqib o‘tayotgan tokni ishonchli uzadigan sanoat chastotasidagi eng katta kuchlanishiga so‘ndirish kuchlanishi deyiladi va u razryadlagichning asosiy xarakteristikalaridan biri hisoblanadi:
, (22.11)
bu yerda Kz - neytralni zaminlash usuliga bog‘liq bo‘lgan koeffitsient bo‘lib, neytrali zaminlangan elektr uskunalari uchun Kz = 0,8; neytrali izolyatsiyalangan elektr uskunalari uchun Kz = 1,1.
VR uchqun oralig‘ining yoy so‘ndirish darajasi uning quyidagicha aniqlanuvchi yoy so‘ndirish koeffitsienti bilan xarakterlanadi:
, (22.12)
bu yerda - UOning sanoat chastotasidagi teshilish kuchlanishi. Nochiziqli rezistorning himoyalash darajasit himoya koeffitsienti bilan xarakterlanadi:
. (22.13)
VRning ishchi qarshiligining asosini elektrotexnik karborund (SIO2) tashkil etadi. Bu razryadlagichda elektrotexnik korborund kukunining ustidan qalinligi 10-5 sm bo‘lgan kremniy oksididan to‘sqinlovchi qatlam mavjud. Korborund kukunining solishtirma qarshiligi uncha katta emas (10 -2 Om.m). Maydon kuchlanganligining kichik qiymatida (ya’ni ishchi qarshilikdagi kuchlanishning uncha katta bo‘lmagan qiymatida) to‘sqinlovchi qatlamning solishtirma qarshiligi 104106 Om.m. Bunda barcha kuchlanish to‘sqinlovchi qatlamga to‘g‘ri keladi. U ishchi qarshilikning qiymatini belgilaydi. Maydon kuchlanganligining o‘sishida to‘sqinlovchi qatlamning qar-shiligi keskin kamayib ketadi va ishchi qarshilikning qiymati karborundning qarshiligi bilan belgilanadi. VRning ishchi qarshiligi karborund kukuni va bog‘lovchi materialidan yasalgan diskdan iborat. Vilit disklarini birlashtirish uchun suyuq shisha qo‘llaniladi. Bu esa vilit disklarini past haroratda (taxminan 3500 graduslarda) tayyorlanib, bu qatlamning ventil xususiyatini saqlashga imkon beradi. Oldingi vaqtlarda ishchi qarshilik tirvit materialidan yasalib, ularda bog‘lovchi rolini oddiy loy bajargan. Uni toblash uchun yuqori temperatura talab etilib (12000C), toblashda to‘sqinlovchi qatlamning sinib, buzilish holatlari kuzatilgan.
Sinov savollari
1. Elektr sistemasi uskunalarida yuzaga keluvchi o’ta kuchlanishlarning turlarini tushuntiring.
2. Tashqi o’ta kuchlanishlar va ularning yuzaga kelish sabablarini tushuntiring.
3. Ichki o’ta kuchlanishlar va ularning yuzaga kelish sabablarini tushuntiring.
4. O’ta kuchlanishdan himoya vositalariga nimalar kiradi? Ularning afzallik va kamchiklari nimalardan iborat?
5. O’ta kuchlanishdan himoya apparatlariga nimalar kiradi? Ularning afzallik va kamchiklari nimalardan iborat?.
|
