A védelmi technológiák fejlődése II.: AEC – Aktív Energiavezérlés, az új technológia
Túlfeszültség-védelmi eszközök régen és most
2003/10. lapszám | Vasvári-Nagy Sándor | 3999 |
Figylem! Ez a cikk 22 éve frissült utoljára. A benne szereplő információk mára aktualitásukat veszíthették, valamint a tartalom helyenként hiányos lehet (képek, táblázatok stb.).
Az előző cikkben végigkövethettük a védelmi kapcsolások első fokozatának, a szikraközök fejlődését. Ezek után megvizsgáltuk, a kezdeti B és C fokozatú védelmi kapcsolások hogyan működnek speciális feltételek esetén, és kiderült, hogy ezek a technológiák szélsőséges esetekben akár hibás működést, vagy a működés elmaradását produkálhatják. A második részben egy új technológiát mutatunk be, amely e különleges körülmények között is biztos működésű.
Kombinált védelmi kapcsolás
Az ideális esetben háromfokozatú túlfeszültség-védelmi rendszerek legfontosabb része az első két (B és C) fokozat. A nagy energiájú, gyors lefutású feszültségimpulzusok túlnyomó részét e két fokozat vezeti le. Hatásos működésükkel megakadályozzák, hogy az impulzusok kárt tegyenek az érzékeny elektronikus eszközeinkben. Melyek lehetnek a legfontosabb követelmények eszközeinkkel szemben? Elsősorban a nagy levezetőképesség, másodsorban az alacsony védelmi szint és végül, de nem utolsó sorban a gyors megszólalás. Ezek a tulajdonságok komoly feltételeket szabnak védelmi kapcsolásunk kialakítását illetően. Korábban megvizsgáltuk, hogy a hagyományos (tehát elektronikus gyújtással nem rendelkező) szikraközök és a varisztoros túlfeszültség-levezetők kombinált kapcsolása bizonyos impulzuslefutási viszonyok mellett nem teljesítik a fent említett feltételeket, és ez komoly érv a védelem paramétereinek javítását illetően. Mivel az új technológia a korábbi előnytelen tulajdonságait kívánja kiküszöbölni, fontos, hogy a hagyományos kapcsoláséval azonos hálózati körülmények között mutassuk be az új technológia előnyös tulajdonságait.
A működés alapelve
Hogyan működik az elektronikus szikraközből és varisztorból kialakított kombinált védelmi kapcsolás? A vezérelt szikraközök megszólalási feszültsége 1,5 vagy akár 0,9 kV nagyságú is lehet, amely alacsonyabb a 400, illetve 230 V-os üzemi feszültségű C fokozatok maradékfeszültségénél (max. 1,35/2,2 kV). Ez a feszültség képes arra, hogy a vezérelt szikraközök megfelelő változatát begyújtsa, tehát a szikraköz és a varisztor közé nem kell leválasztó tag, mivel a maradékfeszültség közvetlenül gyújtja a szikraközöket.
Az új technológia
E rövid előzetes után lássuk, hogyan épül fel a már említett új túlfeszültség-védelmi technológia. A címben is szereplő AEC elnevezés az angol Active Energy Control (magyarul: aktív energiavezérlés) rövidítése. Ennek lényege, hogy az új generációs elektronikus vezérlésű szikraközök alacsony megszólalási feszültsége biztosítja azt, hogy a C fokozatú, varisztoros túlfeszültség-levezetőket akár közvetlenül párhuzamosan is kapcsolhassuk azokkal, a két fokozat közé bármilyen leválasztó tag (tekercs, vagy vezeték) beiktatása nélkül. A C fokozatú középvédelmek alkalmazása igen fontos, mivel az elektronikus vezérlésű szikraközök gyújtóelektronikája is egy gáztöltésű szikraközt tartalmaz, amely önmagában nem biztosítja a gyors megszólalást, ezt továbbra is a varisztor garantálja számunkra.
Összefoglalás
Az aktív energiavezérléssel az elektronikus vezérlésű szikraközök és középvédelmi varisztorok párhuzamos kapcsolását valósíthatjuk meg. Ezáltal lesz jobb a tranziens működés, alacsonyabb a védelmi szint (akár 900 V), kisebb helyigényű a B és C fokozatú védelmi kapcsolás (akár 70% hely- és 40% költségmegtakarítással), anélkül, hogy a betáplálás üzemi áramát korlátoznánk. A felsorolt előnyös műszaki tulajdonságok mellett a gazdaságossági érveket is a saját hasznunkra kell fordítanunk, melyeket az induktivitások alkalmazása ellen hoztunk fel példaként.
Az új technológia
E rövid előzetes után lássuk, hogyan is épül fel a már említett új túlfeszültség-védelmi technológia. A címben is szereplő AEC elnevezés az angol Active Energy Control (magyarul: aktív energiavezérlés) rövidítése. Ennek lényege, hogy az új generációs elektronikus vezérlésű szikraközök alacsony megszólalási feszültsége biztosítja azt, hogy a C fokozatú, varisztoros túlfeszültség-levezetőket akár közvetlenül párhuzamosan is kapcsolhassuk azokkal, a két fokozat közé bármilyen leválasztó tag (tekercs, vagy vezeték) beiktatása nélkül. A C fokozatú középvédelmek alkalmazása igen fontos, mivel az elektronikus vezérlésű szikraközök gyújtóelektronikája is egy gáztöltésű szikraközt tartalmaz, mely önmagában nem biztosítja a gyors megszólalást, ezt továbbra is a varisztor garantálja számunkra.
Előnyök a régi kapcsolással szemben
Az előző cikkben a kombinált védelmi kapcsolást vizsgáltuk meg különböző túlfeszültség-körülmény szerint, a megfelelő összehasonlítás azt kívánja meg, hogy az aktív energiavezérléssel kialakított védelmünket is ugyanezeknek a körülményeknek vessük alá. A mellékelt ábrán látható, hogy a hagyományos, induktív leválasztású kialakítástól eltérően a gyors felfutású impulzusok esetében, melyek feszültségcsúcsa nem éri el a vezérelt szikraköz megszólalási feszültségét, a szikraköz nem gyújt be, e kisenergiájú impulzusokat a középvédelem (C fokozat) vezeti le, és ez nem vezet működésében rendellenes állapothoz. A kis homlokmeredekségű impulzusok esetén (ez esetben a leválasztó tagon eső feszültség nem lenne elegendő a szikraköz begyújtásához) az elektronikus gyújtás a rá jellemző megszólalási feszültség elérésekor (0,9/1,5 kV) minden esetben biztosan előgyújtja a főelektródákat és megtörténik a levezetés. Ezzel a védelmi kapcsolás érzéketlenné vált a feszültségemelkedés meredekségére, mely a régi kialakításoknál a bevezetőben említett kritikus hibákat is okozta. Az induktív tag elhagyásával a kapcsolás kisebb helyet igényel, ez akár 65-70%-kal is kevesebb lehet, mint a hasonló hagyományos kapcsolások.
Mivel az adott esetben induktivitásként beiktatott leválasztóelem elhagyható, a kapcsolás nem korlátozza a fázisonként betáplálható üzemi áramot. A felsorolt érvek közül a legfontosabb lehet, hogy az induktív csatolás elhagyása a B+C fokozatú kombinált kapcsolás árát is lecsökkenti, az egyes szikraközök gyújtóelektronikája jóval kisebb kiadást igényel, mint amennyi pluszköltséget a leválasztó induktivitás elhagyásával nyerhetünk.
