Os ydych chi'n gweithio o gwmpas systemau trydanol yn ddigon hir, rydych chi'n dechrau datblygu parch iach at fellt. Nid y math rhamantaidd o barch sydd gan bobl wrth wylio storm yn rholio i mewn dros y mynyddoedd. Y math ymarferol, y math sy'n gwneud i chi-wirio eich cysylltiadau sylfaen cyn swydd a gofyn i beiriannydd y safle a yw'r llinell ddosbarthu yn rhedeg uwchben neu o dan y ddaear.
Mae arestwyr mellt yn un o'r dyfeisiau hynny nad yw'r rhan fwyaf o bobl y tu allan i'r diwydiant trydanol erioed wedi meddwl amdanynt, er eu bod yn amddiffyn bron pob adeilad, is-orsaf a thŵr cyfathrebu yn y byd yn dawel. Mae'r erthygl hon yn dadansoddi beth ydyn nhw, sut maen nhw'n gweithio, pa fathau sy'n bodoli, a pham mae'r dewis o arestiwr yn bwysicach nag y mae llawer o brynwyr yn ei sylweddoli.
Arestwyr mellt
Yr hyn y mae Arestio Mellt yn ei Wneud Mewn gwirionedd
Yn ei graidd, dyfais sy'n cyfyngu ar foltedd yw ataliwr mellt. Mae'n eistedd yn gysylltiedig rhwng dargludydd trydanol a'r ddaear, gan wneud dim byd o gwbl o dan amodau gweithredu arferol. Yr eiliad y mae ymchwydd yn cyrraedd, boed o drawiad mellt uniongyrchol ar linell bŵer neu o'r pigyn foltedd sy'n digwydd pan fydd newidydd mawr yn diffodd, mae'r arestiwr yn actifadu, yn creu llwybr gwrthiant isel dros dro i'r ddaear, ac yn sianelu'r egni ymchwydd i ffwrdd o bopeth i lawr yr afon. Unwaith y bydd yr ymchwydd wedi mynd heibio a foltedd llinell yn disgyn yn ôl i normal, mae'r arestiwr yn dychwelyd i'w gyflwr anactif.
Mae'r rhan olaf honno'n werth ei nodi. Yn wahanol i ffiws, sy'n aberthu ei hun i amddiffyn cylched, mae arestiwr â sgôr briodol wedi'i gynllunio i drin digwyddiadau ymchwydd dro ar ôl tro heb losgi allan. Mae'n ailosod yn awtomatig, ac yn y rhan fwyaf o achosion nid yw'r offer y mae'n ei ddiogelu byth hyd yn oed yn cofrestru bod unrhyw beth wedi digwydd.
Y gymhariaeth sydd fwyaf defnyddiol i mi yw draen mewn sinc. Mae dŵr yn llifo i mewn ar gyfradd arferol, ac mae'r draen yn cadw i fyny heb unrhyw ymdrech. Ond pan fydd rhywun yn taflu bwced llawn i mewn ar unwaith, mae'r draen yn trin yr ymchwydd sydyn ac nid yw'r sinc yn gorlifo. Yr arestiwr yw'r draen. Y trawsnewidydd, y switshis, yr electroneg sensitif y tu mewn i'r adeilad yw'r sinc.
Lle Mae'r Enw'n Drysu
Un o'r pethau cyntaf y mae pobl yn mynd iddo pan fyddant yn dechrau ymchwilio i'r pwnc hwn yw pentwr o derminoleg sy'n gorgyffwrdd. Ataliwr mellt, ataliwr ymchwydd, amddiffynwr ymchwydd, dargyfeiriwr ymchwydd, ynysu mellt. Weithiau defnyddir y termau hyn yn gyfnewidiol, ac weithiau maent yn golygu pethau gwirioneddol wahanol yn dibynnu ar bwy sy'n siarad ac ym mha gyd-destun.
Dyma ffordd ymarferol o feddwl am y gwahaniaethau:
Mae gwialen mellt (a elwir yn dechnegol yn derfynell aer) yn ddyfais allanol wedi'i gosod ar ben strwythur. Ei waith yw rhyng-gipio streic uniongyrchol a rhoi llwybr rheoledig i'r cerrynt i'r ddaear trwy ddargludydd i lawr. Mae'n amddiffyn strwythur yr adeilad rhag mynd ar dân neu gael ei ddifrodi'n ffisegol. Nid yw'n gwneud dim i'r offer trydanol y tu mewn.
Mae ataliwr mellt yn yr ystyr traddodiadol yn cyfeirio at ddyfeisiau sydd wedi'u gosod ar dyrau trawsyrru a llinellau dosbarthu awyr agored. Mae'r rhain yn atal ynni ymchwydd sy'n teithio ar hyd y llinell ac yn ei ddargyfeirio cyn iddo gyrraedd is-orsaf neu adeilad. Mewn llawer o ddyluniadau, nid yw'r arestiwr yn cysylltu'n uniongyrchol â'r dargludydd llinell. Mae'n eistedd yn gyfochrog a dim ond pan fydd foltedd yn dringo heibio i drothwy penodol y mae'n actifadu.
Mae ataliwr ymchwydd neu amddiffynnydd ymchwydd yn cael ei osod y tu mewn i adeilad, fel arfer wrth y prif banel trydanol. Mae'n ymdrin â'r overvoltage transients sydd eisoes wedi ei gwneud yn drwy'r haenau amddiffyn awyr agored.
Mae amddiffyniad llwyr yn gofyn am y tri. Mae gwialen mellt heb arestiwr ar y llinell sy'n dod i mewn yn dal i adael y system drydanol yn agored i ymchwyddiadau a gludir ar hyd y dargludyddion. Mae arestiwr ar y llinell heb banel-amddiffynnydd ymchwydd lefel yn gadael y filltir olaf heb ei diogelu. Mae hepgor y wialen mellt yn gyfan gwbl yn golygu y gall trawiad uniongyrchol ar yr adeilad orlethu popeth arall. Mae pob haen yn delio â bygythiad gwahanol, ac maen nhw i fod i weithio gyda'i gilydd.
Sut Mae'r Dyfais yn Gweithio Y Tu Mewn
Mae'r rhan fwyaf o arestwyr mellt modern yn cael eu hadeiladu o amgylch varistors metel ocsid, a elwir yn gyffredin MOVs. Y deunydd gweithredol yw sinc ocsid, wedi'i gywasgu i ddisgiau a'i bentyrru y tu mewn i'r cwt arestiwr. Mae gan sinc ocsid briodwedd ddefnyddiol: mae ei wrthiant trydanol yn newid yn ddramatig yn dibynnu ar y foltedd a roddir ar ei draws.
Ar foltedd llinell arferol, mae sinc ocsid yn cyflwyno ymwrthedd uchel iawn. Nid oes bron unrhyw gerrynt yn llifo trwyddo, ac mae'r arestiwr i bob pwrpas yn anweledig i'r gylched. Pan fydd ymchwydd yn gwthio'r foltedd uwchlaw lefel amddiffyn yr arestiwr, mae gwrthiant yr ocsid sinc yn gostwng yn ôl sawl gorchymyn maint mewn microseconds. Mae cerrynt yn gorlifo trwy'r arestiwr ac i mewn i'r ddaear, gan osgoi'r offer gwarchodedig. Pan fydd yr ymchwydd yn dod i ben a'r foltedd yn disgyn yn ôl i normal, mae'r gwrthiant yn dringo yn ôl i fyny, ac mae'r arestiwr yn mynd yn dawel eto.
Roedd dyluniadau cynharach yn defnyddio bylchau gwreichionen a disgiau carbid silicon yn hytrach na sinc ocsid, a byddwch yn dal i ddod o hyd i'r rhain mewn gosodiadau hŷn. Mae arestiwr bwlch y gwialen, er enghraifft, dim ond dwy wialen fetel wedi'u gosod yn agos at ei gilydd gyda bwlch aer bach rhyngddynt. Pan fydd foltedd yn mynd yn ddigon uchel, mae'r aer yn ïoneiddio ac mae gwreichionen yn neidio'r bwlch, gan ddarparu llwybr gollwng. Syml a chadarn, ond anfanwl, ac nid yw'r arc yn diffodd yn lân, a all achosi problemau dilynol yn y system. Ychwanegodd arestwyr math falf blociau carbid silicon i helpu i gyfyngu ar y cerrynt dilynol ar ôl ymchwydd, gan wella dyluniad y bwlch gwialen tra'n dal i fethu â chyflawni'r hyn y byddai technoleg MOV yn ei gynnig yn y pen draw.
Mae’r tabl isod yn rhoi cymhariaeth gyflym o’r prif fathau o arestwyr yr ydych yn debygol o ddod ar eu traws:
| Math | Egwyddor Weithredol | Amrediad Foltedd | Defnydd Nodweddiadol |
|---|---|---|---|
| Rod Gap | Ionization aer ar draws bwlch sefydlog | Isel i ganolig | Amddiffyniad trosglwyddo sylfaenol, systemau hŷn |
| Bwlch Corn | Arc yn diffodd wrth i'r bwlch ehangu | Canolig | Dosbarthiad gwledig, is-orsafoedd etifeddiaeth |
| Math Falf (SiC) | Mae terfynau silicon carbid yn dilyn cerrynt ar ôl tanau bwlch | Canolig i uchel | Etifeddiaeth amddiffyn grid |
| Metel Ocsid (MOV) | Amrywiwr ZnO, dim bwlch sbarc,-ailosod ei hun | Isel i -uchel ychwanegol | Is-orsafoedd modern, llinellau dosbarthu, byrddau panel |
| Arestiwr Mellt Polymer | Craidd MOV gyda thai rwber silicon | Dosbarthiad i foltedd uchel | Llinellau awyr agored, amgylcheddau arfordirol a diwydiannol |
| Dosbarth Gorsaf | MOV gallu uchel, amsugno egni mwyaf | Uchel iawn i -uchel iawn | Is-orsafoedd mawr, amddiffyn generadur |
Pam nad yw Deunydd Tai yn Fân Fanylion
Am y rhan fwyaf o'r ugeinfed ganrif, roedd gorchuddion atalyddion mellt wedi'u gwneud o borslen neu wydr caled. Mae'r ddau ddeunydd yn gwneud y gwaith yn ddigonol mewn amgylcheddau glân a sefydlog. Ond nid yw digonol yr un peth â delfrydol, a gwnaeth profiad maes dros ddegawdau y cyfyngiadau'n glir.
Mae porslen yn drwm. Ar dwr trawsyrru sy'n rhedeg trwy dir anodd, mae pwysau arestwyr porslen yn cynyddu. Yn bwysicach fyth, mae porslen yn chwalu'n dreisgar pan fydd dyfais yn methu o dan amodau ymchwydd eithafol. Mae cwt porslen sy'n ffrwydro ar strwythur is-orsaf fyw yn creu perygl difrifol i unrhyw un sy'n gweithio gerllaw a gall achosi namau eilaidd yn yr offer o'i gwmpas.
Mae gan wydr broblemau tebyg. Mae'r ddau ddeunydd hefyd yn cronni llygredd dros amser, yn enwedig mewn rhanbarthau arfordirol lle mae halen yn chwistrellu ar yr wyneb, neu ger safleoedd diwydiannol lle mae halogion cemegol yn gyffredin. Gall porslen budr neu arwyneb gwydr ddatblygu digon o ddargludedd i achosi fflachover yn ystod tywydd gwlyb, sy'n trechu pwrpas cael arestiwr yn y lle cyntaf.
Aeth y newid i amgaeadau polymer, yn benodol cyfansoddion rwber silicon, i'r afael â'r rhan fwyaf o'r materion hyn mewn ffordd ymarferol. AArestiwr Mellt Polymeryn nodweddiadol yn pwyso 80 i 90 y cant yn llai nag uned borslen o'r un sgôr foltedd. Mae'r wyneb rwber silicon yn naturiol hydroffobig, sy'n golygu bod gleiniau dŵr i ffwrdd yn hytrach na lledaenu i ffilm ddargludol denau. Mae'r eiddo hydroffobig hwn yn adfer hyd yn oed ar ôl i'r wyneb gael ei halogi a'i lanhau, sy'n nodwedd nad oes gan ddeunyddiau ceramig yn syml.
Pan fydd arestiwr polymer yn methu, mae'n methu mewn ffordd reoledig. Mae'r cwt yn cracio neu'n fentio yn hytrach na ffrwydro. Mae hynny o bwys sylweddol o ran diogelwch personél ac atal difrod rhaeadru i offer cyfagos.
Nid yw hyn yn golygu bod arestwyr porslen wedi darfod. Maent yn dal i wasanaethu'n ddibynadwy mewn llawer o osodiadau presennol, ac mae yna geisiadau lle mae eu priodweddau thermol yn cynnig manteision. Ond ar gyfer adeiladu newydd, yn enwedig ar linellau dosbarthu awyr agored mewn amgylcheddau heriol, mae'n anodd dadlau yn erbyn yr achos peirianneg ar gyfer gorchuddion polymer.
FICTORY Polymer Lightning Arrester
Gosod a Sail
Nid yw arestiwr nad yw wedi'i seilio'n iawn yn amddiffyn unrhyw beth mewn gwirionedd. Gall y ddyfais ddargyfeirio cerrynt ymchwydd i'r derfynell ddaear i gyd y mae ei eisiau, ond os oes gan yr electrod daear wrthwynebiad uchel neu os yw'r dargludydd sy'n cysylltu'r arestiwr â'r ddaear yn rhy hir, ni fydd yr egni ymchwydd yn gwasgaru'n ddigon cyflym a bydd foltedd niweidiol yn dal i ymddangos ar draws yr offer gwarchodedig.
Dylai'r dargludydd sylfaen fod mor fyr ac uniongyrchol â phosibl. Mae pob metr ychwanegol o ddargludydd yn ychwanegu anwythiad, sy'n trosi i foltedd ychwanegol o dan amodau ymchwydd. Mae angen i'r electrod daear ei hun, boed yn wialen wedi'i gyrru, yn blât wedi'i chladdu, neu'n electrod wedi'i orchuddio â choncrit yn sylfaen yr adeilad, gyflawni gwrthiant sy'n ddigon isel i fodloni gofynion amddiffyn y system. Yn y rhan fwyaf o gymwysiadau dosbarthu, mae hyn yn golygu ymwrthedd daear o 10 ohm neu lai, ac mewn gosodiadau electronig sensitif mae'r targed yn aml yn is na 1 ohm.
Mewn is-orsafoedd, gosodir arestwyr ym mhob terfynell trawsnewidydd ac ar bob llinell sy'n dod i mewn ac yn mynd allan. Mae'r lleoliad hwn yn sicrhau bod ymchwyddiadau sy'n teithio ar hyd unrhyw linell yn cael eu rhyng-gipio cyn y gallant gyrraedd dirwyniadau'r trawsnewidydd, sydd ymhlith y cydrannau drutaf a lleiaf y gellir eu newid mewn is-orsaf. Mewn adeiladau preswyl a masnachol ysgafn, arestiwr adeilad cyfan wrth y panel mynediad gwasanaeth yw'r dull safonol, weithiau wedi'i ategu gan bwynt-o-ddefnyddio dyfeisiau ar offer sensitif megis gweinyddwyr neu offer meddygol.
Dewis yr Arestiwr Cywir
Mae dewis arestiwr oddi ar silff yn seiliedig ar sgôr foltedd yn unig yn gamgymeriad cyffredin. Mae angen i nifer o baramedrau gyd-fynd â'r cais.
Rhaid i'r foltedd gweithredu parhaus (COV) fod o leiaf yn gyfartal â'r foltedd parhaus uchaf y bydd yr arestiwr yn ei weld yn ystod gweithrediad arferol y system, gan gynnwys unrhyw godiad foltedd sy'n digwydd yn ystod amodau diffyg. Mae tanseilio'r COV yn arwain at redeg i ffwrdd thermol, lle mae'r arestiwr yn cynhesu o dan foltedd arferol ac yn methu yn y pen draw.
Mae'r sgôr ynni yn pennu faint o ynni ymchwydd y gall yr arestiwr ei amsugno heb gael ei ddifrodi. Mae angen dosbarth ynni uwch ar ddyfais sy'n wynebu trawiadau ynni aml neu uchel, megis arestiwr ar linell drawsyrru agored ar ben bryn, nag un sy'n diogelu panel dan do mewn{-amgylchedd datguddiad isel.
Mae'r lefel amddiffyn, a fynegir fel y foltedd gweddilliol ar gerrynt rhyddhau graddedig, yn pennu faint o foltedd y bydd yr offer gwarchodedig yn ei weld mewn gwirionedd yn ystod ymchwydd. Mae foltedd gweddilliol is yn golygu gwell amddiffyniad ar gyfer offer sensitif, ond mae hefyd yn nodweddiadol yn golygu pris uwch. Mae angen cyfateb y lefel amddiffyn yn erbyn y sgôr gwrthsefyll ysgogiad o beth bynnag sydd i lawr yr afon.
Mae llinell gynnyrch Polymer Lightning Arrester yn mynd i'r afael â llawer o'r gofynion dethol hyn ar draws ystod foltedd eang, ac ar gyfer cymwysiadau dosbarthu awyr agored mae'r cyfuniad o dechnoleg MOV a thai rwber silicon yn cwmpasu'r rhan fwyaf o'r hyn y mae gweithredwyr grid modern yn chwilio amdano o ran perfformiad, pwysau, a dibynadwyedd tymor hir mewn amgylcheddau anodd.
Nodyn ar Safonau
Mae arestwyr a fwriedir ar gyfer cymwysiadau cyfleustodau a diwydiannol yn cael eu profi yn erbyn IEC 60099 neu IEEE C62, yn dibynnu ar y farchnad. Mae'r safonau hyn yn cwmpasu popeth o brofion dyletswydd gweithredu sy'n efelychu trawiadau mellt dro ar ôl tro i brofion llygredd sy'n datgelu'r tai i niwl halen a halogion diwydiannol dros gyfnodau estynedig. Nid yw prynu arestwyr sydd ag ardystiad i'r safonau hyn yn ddewisol yn y rhan fwyaf o gymwysiadau proffesiynol. Dyma'r unig ffordd i fod yn hyderus y bydd y ddyfais mewn gwirionedd yn ymddwyn fel yr honnir pan fydd ymchwydd go iawn yn cyrraedd.
Mae prynu arestwyr heb eu hardystio i arbed arian ar gynllun amddiffyn is-orsaf yn economi ffug. Bydd cost newidydd sydd wedi methu neu gydosod offer switsio yn lleihau cost yr arestwyr lawer gwaith drosodd.
Meddwl Cloi
Mae amddiffyn mellt yn un o'r meysydd hynny lle mae dealltwriaeth dda o beirianneg a'r offer i wneud y gwaith yn iawn yn bodoli ac ar gael yn eang. Nid yw'r rhan fwyaf o fethiannau mewn amddiffyn rhag mellt yn deillio o'r ffaith bod y dechnoleg yn annigonol ond o gorneli'n cael eu torri wrth ddylunio neu osod, cynhyrchion anghywir yn cael eu nodi ar gyfer yr amgylchedd, neu'r system sylfaen yn cael ei hesgeuluso oherwydd ei bod yn anweledig ac yn unglamorous.
Bydd ataliwr mellt wedi'i osod yn gywir, yn y lleoliad cywir, gyda'r graddfeydd cywir, ac wedi'i gysylltu â thir solet, yn amddiffyn seilwaith trydanol am ddegawdau heb unrhyw waith cynnal a chadw yn y bôn. Mae hynny'n adenillion rhesymol ar fuddsoddiad cymedrol, a dyna pam mae'r ddyfais wedi bod yn rhan safonol o ddyluniad system bŵer ers dyddiau cynnar y dosbarthiad trydanol yn ôl pob tebyg.