2tom070

3. APARATY ELEKTRYCZNE 142

(1)    poziom ochrony określony przez:

—    napięcie zapłonowe o częstotliwości sieci (statyczne napięcie zapłonowe);

—    napięcie zapłonowe przy udarze 1,2 jis/50 gs;

—    napięcie zapłonowe przy udarze uciętym na czole (ukośnym)—w funkcji stromości narastania tego napięcia;

—    napięcia zapłonowe przy udarach łączeniowych (charakterystyki napięcio-wo-czasowc);

—    napięcie obniżone przy znamionowym prądzie wyładowczym;

—    charakterystykę ochronną, tj. zależność napięcia obniżonego od wartości prądu wyładowczego.

(2)    obciążalność prądową, określoną w wyniku:

—    próby działania przy znamionowym prądzie wyładowczym i następującym po nim bezpośrednio prądzie następczym — po doprowadzeniu do odgromnika (lub jego członu) napięcia równego najwyższemu napięciu pracy;

—    próby wytrzymałości na udary prostokątne lub rozładowanie generatora udarów odpowiadającego linii długiej;

—    próby wytrzymałości na graniczny prąd wyładowczy (np. udar 100 kA, 4 ps/10 ps, dla odgromnika o znamionowym prądzie wyładowczym 10 kA);

(3)    wytrzymałość zwarciową obudowy odgromnika.

3X2.3. Odgromniki (ograniczniki przepięć) beziskiernikowe (warystory)

Warystory tlenkowe są spiekiem ceramicznym, którego głównym składnikiem jest tlenek cynku ZnO (80-=-90%) z domieszką tlenków innych metali (Bi, Co, Cr, Sb, In, Ni,...). Po wypaleniu w temperaturze 5= 1100°C uzyskuje się strukturę polikrystaliczną zawierającą kryształy ZnO otoczone związkami chemicznymi wspomnianych domieszek. Na granicy tych kryształów formuje się bariera potencjału o wartości 0,5 -*• 2,5 V.

Rys. 3.55. Przykładowe charakterystyki napięciowo-prądowe warystora tlenkowego przy różnych wartościach temperatury

Na rysunku 3.55 podano przykładowe charakterystyki napięciowo-prądowe U_v =f(I_v) warystora tlenkowego; zwraca uwagę ich silna zależność od temperatury w przedziale małych prądów. Zaznaczona na rysunku część robocza charakterystyki jest opisywana zależnością

/„ = kV%

gdzie: k — stała, a — współczynnik nieliniowości.

Wprowadza się pojęcie napięcia charakterystycznego warystora odpowiadającego prądowi 1 mA lub 10 mA, przy których rozpoczyna się praktycznie płaska część charakterystyki. W przypadku pracy warystora w obwodach prądu przemiennego amplituda trwale przyłożonego napięcia roboczego nie powinna, zależnie od warunków chłodzenia, przekraczać 80-^95% wartości napięcia charakterystycznego. Stabilność

akterystyk warystorów pracujących w warunkach ciągłego obciążenia napięciowego ^C rzeiściowych obciążeń przepięciami decyduje o ich niezawodności; krytyczne są w tym nrzvpadku udary prądowe o największych amplitudach.

^P Odgromniki beziskiernikowe wykazują szereg istotnych zalet w porównaniu z konwencjonalnymi. Cechuje je;

_ prostsza konstrukcja, przy mniejszej masie i wymiarach;

_ większa powtarzalność i krótszy czas zadziałania, rzędu kilkudziesięciu nanosekund

(w porównaniu z ok. 1 ps w przypadku odgromników iskiernikowych);

—    brak prądu następczego;

_ możliwość równoległego łączenia warystorów w celu zwiększenia ich obciążalności

(w przypadku aparatów iskiernikowych niemożliwe z uwagi na rozrzut czasów zadziałania iskierników);

_ niewrażliwość na zabrudzenia i inne oddziaływania środowiska otaczającego*.

W celu scharakteryzowania odgromników beziskicrnikowych podaje się następujące parametry znamionowe:

—    długotrwałe napięcie pracy U_c — skuteczną wartość dopuszczalnego trwale napięcia o częstotliwości sieci. Wynosi ono zwykle 0,8 napięcia znamionowego, przy którym odgromnik przechodzi próbę działania, tj. przewidziany przez normy cykl narażeń (m.in. znamionowym i granicznym prądem wyładowczym);

—    poziom ochrony, tj. spadek napięcia na odgromniku przy znamionowym prądzie wyładowczym;

—    prąd wyładowczy znamionowy i graniczny przy przepięciach atmosferycznych oraz łączeniowych. Określa się wówczas wytrzymałość na wydłużone udary prądowe oraz wyznacza energię graniczną dla pojedynczego udaru przy napięciu U_c i określonej temperaturze otoczenia;

—    dopuszczalny poziom przepięć długotrwałych T (odnoszony do U_c) w funkcji czasu trwania przepięcia, tj. T=/(f). Charakteryzuje on stabilność cieplną warystora i jest wielkością ustalaną przez wytwórcę.

określonego typu odgromników tlenkowych Firmy ABB

Rys. 3.56. Przykładowe wykresy dopuszczalnego poziomu przepięć długotrwałych w funkcji czasu dla

1    — dla odgromnika bez obciążenia wstępnego,

2    po obciążeniu wstępnym energią 3,5 kJ/kV

W sieci prądu przemiennego o najwyższej wartości (skutecznej) napięcia między-przewodowego U_m, wartość długotrwałego napięcia pracy odgromnika wybiera się ^z ogólnego warunku

^w którym: k_N — współczynnik zwarcia doziemnego, tj. względna wartość napięcia

Można je np. stosować w rozdzielnicach z SF₆.