A védelmi technológiák fejlődése I.: kezdeti megoldások
Túlfeszültség-védelmi eszközök régen és most
2003/9. lapszám | Vasvári-Nagy Sándor | 3724 |
Figylem! Ez a cikk 22 éve frissült utoljára. A benne szereplő információk mára aktualitásukat veszíthették, valamint a tartalom helyenként hiányos lehet (képek, táblázatok stb.).
A most induló kétrészes cikksorozat a korábbi számokban már részletesen tárgyalt témákat kívánja kiegészíteni, mintegy áttekintve az eddigi túlfeszültség-védelmi technológiák, kialakítások és eszközök megoldásait. Szemügyre vesszük, hogy a különféle védelmi megoldások hogyan változtak az elmúlt évek során egészen napjainkig, áttekintjük, a technológiai fejlődés a végfelhasználók számára milyen kézzelfogható előnyöket hozott. Az első részben a már eddig is széleskörűen alkalmazott technológiákkal foglalkozunk, és mivel a villámvédelem egy szélsőséges témakör, felidézzük e technológiák működését különböző szélsőséges körülmények között is.
Folyamatos fejlődés
Ahogyan az élet minden területén folyamatos a fejlődés, ez a tendencia természetesen nem kerüli el a túlfeszültség-védelmi eszközöket gyártó, fejlesztő cégeket sem. Amint a védendő eszközök egyre fejlettebbé váltak, úgy volt szükség egyre hatékonyabb védelmi eszközökre, jobbnál jobb paraméterekkel. Az egyre nagyobb integráltsági fokú elektronikus eszközök, alkatrészek egyre gyorsabb, pontosabb feszültségkövetésű védelmi készülékeket igényelnek. A túlfeszültség-védelmi készülékek kezdeti generációi még a kúszószikraközök (az elektródák közötti kitöltőanyagon "kúszó" ív segítségével) elvén és kialakításán alapultak (B fokozat), a jelenlegi durvavédelmekben már szinte kizárólag az ívszabdaló szikraköz (nyitott, illetve zárt kivitelben) található a tápellátások első védelmi fokozataként.
Az ívszabdaló szikraköz alapkialakításának hátrányos tulajdonsága, hogy csak 3,5-4 kA-ig képes a hálózaton kialakuló zárlati utánfolyó áramot megszakítani. A nagyobb teljesítményű közép-/kisfeszültségű transzformátorok közelében alkalmazott durvavédelmek esetében ez a megszakítóképesség nem elegendő, mivel ezeken a helyeken akár 50 kA-es zárlatiáram-nagyság is előfordulhat fázisonként. Ennek természetes következményeként adódott az alapkivitelű szikraköz továbbfejlesztésének igénye oly módon, hogy a szarvak mindkét oldalán ívoltó kamrák helyezkednek el. Ezáltal a megnövelt megszakítóképességű durvavédelmi modulokat akár a trafók kisfeszültségű kapcsainak közvetlen közelében is elhelyezhetjük anélkül, hogy a hálózati utánfolyó áramok hosszú idejű (1 hálózati félperiódus idejénél, azaz 10 ms-nál hosszabb) fennmaradásával számolnunk kellene. Emellett az ívoltó kamra a villámáram-levezető képességet is 50 kA-es értékre növelte, mely által messze felülmúlható a háromfázisú betáplálásokra követelményként vonatkozó 100 kA-es villámáram-levezető képesség.
A nagyobb megszakítóképességű durvavédelmi eszközök működésükből és teljesítményükből fakadóan nyitott kialakításúak, mely bizonyos fokig megnehezíti a telepítést a készülékház hátsó részén kilépő ívplazma káros hatásai (ionizáció, hőterhelés stb.) miatt. Mivel a nyitott szikraköz beépítésének bonyolult feltételei nem minden esetben elégíthetők ki, szükséges volt zárt kialakítású szikraközök kifejlesztése. A kifúvásmentes durvavédelmek telepítése lényegesen egyszerűbb, ugyanis a műanyag készülékházon kívülre nem lép ki semmilyen ív, így az eszköz a kismegszakítókhoz hasonlatosan szerelhető hordozósínre. Az eddig említett eszközök egyetlen közös hátrányos tulajdonsága, hogy a két egymással szemben elhelyezkedő elektróda gyújtási feszültsége 4 kV, ami az érzékeny elektronikák számára még igen komoly igénybevételt jelent. Ahhoz, hogy ez a gyújtási feszültség lecsökkenjen, a szikraközöket egy előgyújtó elektronikával látták el. (2. ábra) E gyújtóelektronika képes a szikraköz elektródáit akár 900 V-os túlfeszültség esetén is begyújtani, ami igen jó értéknek számít a végberendezésekkel szemben támasztott 1,5 kV-os átütési szilárdság követelmény (IEC 60644-1 szabvány) mellett. Ettől kezdve már mind a nyitott, mind a zárt szikraközök rendelkeznek gyújtóelektronikával, így képesek a legnagyobb villámimpulzusok által létrehozott feszültségtüskéket is akár 900 V-os értéken letörni, megakadályozva értékes elektronikus eszközeink meghibásodását.
Aktív Energiavezérlés: az új technológia
A cikksorozat második részében részletesen bemutatásra kerülő legújabb fejlesztési irány a vezérelt szikraközök és varisztoros középvédelmek közvetlen párhuzamos kapcsolását fedi. A kialakítás elnevezése röviden AEC, mely az angol Active Energy Control (magyarul: Aktív Energiavezérlés) kifejezés rövidítéséből adódik.
