CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA CHỐNG SÉT VAN
1. Khái niệm
- Chống sét van (CSV) là loại thiết bị điện dùng để bảo vệ cho các thiết bị khác trong hệ thống điện , ngăn chặn quá điện áp khí quyển và quá điện áp nội bộ.
- Chống sét van thường sử dụng trong các trường hợp sau:
– Các đường dây dài có xác xuất sét sét đánh cao
– Các phía của MBA lực
– Đầu vào các trạm biến áp trung thế
2. Các thông số kỹ thuật của chống sét van
Thông số kỹ thuật về dòng điện
- In : Dóng phóng định mức – In (8/20 μs) (nominal discharge current): Dòng phóng điện danh định (In) là mức dòng điện xung mà CSV có thể chịu đựng lặp lại (15 xung) mà không bị phá hủy.
- Imax : Dòng phóng điện cực đại là dòng điện xung 8/20μs tối đa mà CSV vẫn có thể chịu được và không bị phá hủy.
- Iimp : Dòng phóng điện xung là dòng xung điện có dạng sóng 10/350μs tối đa mà CSV có thể chịu được mà không bị phá hủy.Thử nghiệm này mô phỏng theo hiệu ứng tác động trực tiếp vào hệ thống nguồn AC.
- Ipe : Dòng rò (residual current / leakage current to Ground) là thông số về giá trị dòng điện rò từ CSV chạy xuống đất.
Thông số kỹ thuật về điện áp
- Un : Điệp áp định mức – (Nominal voltage): Là giá trị của điện áp trong điều kiện bình thường để các CSV hoạt động chính xác.
- Điện áp max vận hành liên tục (Uc): Là điện áp cho phép cực đại ở tần số công nghiệp chống sét liên tục chịu đựng. Điện áp này được xác định bằng nhiều cách khác nhau trong quá trình thí nghiệm.
- UT : Quá áp ngắn hạn – (Temporary overvoltage): Quá điện áp ngắn hạn UT (TOV) là giá trị R.M.S. tối đa mà CSV có thể chịu được trong 5 giây mà không bị hư hỏng.
- Điện áp dư của điện áp phóng ( Ures ): Là giá trị đỉnh của điện áp xuất hiện giữa các đầu cực của chống sét trong thời gian chống sét có dòng phóng đi qua nó. Giá trị Ures phụ thuộc vào độ lớn và dạng sóng của dòng phóng.
3. Cấu tạo CSV
- Chống sét van (CSV) có cấu tạo gồm một hoặc nhiều phần tử ghép nối tiếp chồng lên nhau. Số lượng phần tử phụ thuộc vào cấp điện áp vận hành của chống sét. Các khối ZnO được xếp chồng lên nhau và được nén trong buồng kín được làm bằng sứ cách điện.
- Trong buồng kín không có không khí nhằm tránh các dòng phóng nội bộ. Xen kẽ giữa các điện trở ZnO là các lá nhôm mỏng dẫn hướng. Các điện trở ô xít kim loại và các lá nhôm được ép chặt nhờ các lò xo ép bằng thép.
- Các đế kim loại có gắn kèm các vòi thổi khí gas được làm bằng hợp kim có độ bền cao, có nắp đậy bằng polystyren.
- Đầu cốt đấu cao áp của tầng trên cùng được chế tạo từ hợp kim nhôm ( hoặc đồng ).
.
4. Nguyên lý làm việc của CSV
- Các điện trở ô xít kim loại là các điện trở có đặc tính phi tuyến cao và rất nhạy. Trong trạng thái bình thường giá trị điện trở của chống sét đạt được vài trăm megaohm và dòng điện dò đi qua rất nhỏ.
- Khi có sét đánh vào hoặc có quá điện áp nội bộ, xuất hiện điện áp xung có giá trị lớn đặt lên bộ chống sét, khi đó
giá trị điện trở phi tuyến giảm xuống tới vài Ohm, bởi thế dòng phóng dễ dàng đi qua chống sét và truyền xuống đất, làm cho giá trị quá điện áp giảm xuống tới giá trị của mức điện áp hãm ( điện áp dư ). - Dòng phóng đi qua chống sét có giá trị lên đến 1 KA – với quá điện áp nội bộ, có giá trị lên đến 20 KA – với quá điện áp khí quyển.
- Mỗi phần tử của chống sét được điền đầy các màng chắn an toàn và có hai vấu ( vòi thoát khí gas ) trên dưới đối nhau. Trong trường hợp danh định, nếu chống sét bị quá dòng, lúc này các màng ngăn sẽ mở tại một áp lực phù hợp ( tới 20 % áp lực nén các điện trở phi tuyến trong buồng sứ ), lúc này vòi thổi khí gas nhanh chóng cho tia lửa phun theo hướng về phía vòi đối diện. Bởi vậy hồ quang điện bị mang ra ngoài của buồng sứ, không làm hư hại các phần tử bên trong của chống sét
5. Nguyên lý làm việc của bộ đếm sét
- Để kiểm soát được tần suất sét đánh vào từng khu vực có lắp thiết bị điện, người ta sử dụng các bộ đếm sét lắp nối tiếp vào đường đi của dòng sét tản xuống đất.
- Bộ đếm sét thường bao gồm một điện trở ô xít kẽm, một tụ điện phục vụ cho quá trình phóng – nạp, một đồng hồ chỉ thị. Ba bộ phận này được nối song song với nhau và được mắc nối tiếp trên đường thoát của dòng sét xuống đất.
- Khi dòng sét đi xuống tới bộ đếm sét, đầu tụ điện C được nạp năng lượng bởi dòng sét, tiếp theo đi qua điện trở ZnO. Sau khi dòng sét phóng hết xuống đất, năng lượng lưu giữ trong tụ C bắt đầu phóng khép vòng qua cuộn ghi T và
bộ ghi được tác động, đồng hồ chỉ số tăng lên một giá trị. - Bộ đếm sét thường có kèm thêm một đồng hồ Ampe dùng để chỉ thị dòng điện dò đi qua chống sét dưới các điều kiện vận hành bình thường.