Στο τρίτο μέρος θα ασχοληθούμε με τους Απαγωγείς Τάσεων...
Οι υπερτάσεις στα δίκτυα μέσης τάσης είναι:
Εξωτερικές, δηλαδή προέρχονται από ατμοσφαιρικές εκκενώσεις (κεραυνούς)
Εσωτερικές, δηλαδή προέρχονται από το άνοιγμα ή κλείσιμο διακοπτών που τροφοδοτούν επαγωγικά ή χωρητικά φορτία.
Στα δίκτυα 20 kV συναντάμε δύο είδη απαγωγέων τάσεων:
Σπινθηριστές ακίδων. Τους συναντάμε συνήθως στους ακροδέκτες μέσης τάσης των μετασχηματιστών.
Απαγωγείς τάσεων με μη γραμμικές αντιστάσεις.
Θυμίζουμε ότι για τα δίκτυα των 20 kV οι ονομαστικές τάσεις που χαρακτηρίζουν την αντοχή είναι:
- ενεργός τιμή 24kV για βιομηχανική συχνότητα 50Hz και χρόνο απεριόριστο.
- ενεργός τιμή 50 kV για βιομηχανική συχνότητα 50 Ηz και χρόνο t = 1s.
- τιμή κορυφής 125 kV για κρουστική τάση μορφής 1,2/50 μs.
Βλέπουμε δηλαδή ότι η εγκατάστασή μας αντέχει σε διάφορα επίπεδα τάσεων, ανάλογα με τον χρόνο διάρκειας της τάσης. Σκοπός των απαγωγέων τάσης (surge arresters) είναι να μειώσουν τις υπερτάσεις σε επίπεδα που δεν υπερβαίνουν τις ονομαστικές τάσεις του εξοπλισμού.
Οι απαγωγείς τάσης συνδέονται μεταξύ φάσεων και γης. Όταν η τάση σε κάποια φάση ξεπεράσει κάποια όρια, αυτόματα δημιουργούν αγώγιμο δρόμο προς τη γη, απάγοντας έτσι την υπέρταση στη γείωση. Ο αγώγιμος αυτός δρόμος διαρκεί όσο διαρκεί η υπέρταση, δηλαδή συνήθως κάποια μs (1μs = ένα εκατομμυριοστό του δευτερολέπτου). Όταν τελειώσει η υπέρταση, ο απαγωγέας αυτόματα επανέρχεται στην αρχική του κατάσταση.
Εγκαθίστανται κοντά στις παροχές των εναέριων γραμμών, ώστε να προστατεύουν την εγκατάσταση από ατμοσφαιρικές υπερτάσεις που εμφανίζονται πάνω στις γραμμές από πτώση κεραυνών.

![]() Τυποποιημένη μορφή κρουστικής τάσης |
![]() Απαγωγείς τάσης σε εναέριο δίκτυο 20 kV |
Α) Πως είναι κατασκευασμένοι οι απαγωγείς τάσης
Βασικό μέγεθος για τη σωστή επιλογή των απαγωγέων τάσεων είναι η ηλεκτρική αντοχή...της εγκατάστασης (BIL = Basic Insulation Level). Η αντοχή σε κρουστική τάση για τα δίκτυα 20 kV είναι 125 kV. Οι απαγωγείς τάσης είναι μη γραμμικές αντιστάσεις που φροντίζουν η τάση να μένει κάτω από μια
ορισμένη τιμή, την τάση προστασίας.
Οι απαγωγείς τάσης αποτελούνται από ένα σπινθηριστή (διάκενο αέρα) σε σειρά με μη γραμμικές αντιστάσεις από ανθρακικό πυρίτιο (SiC).
Υπάρχουν και απαγωγείς τάσεων με αντιστάσεις από οξείδιο του ψευδαργύρου (ZnO) που δεν χρειάζονται σπινθιριστή, διότι παρουσιάζουν πιο έντονη μη γραμμικότητα από τις αντιστάσεις του ανθρακικού πυριτίου. Αυτοί δεν χρειάζονται σπινθηριστή, γιατί το ρεύμα στην τάση των 20 kV είναι ασήμαντο.
Τομή απαγωγέα τάσης με αντιστάσεις ZnO |
Ισοδύναμο κύκλωμα για απαγωγέα τάσης SiC |
Ισοδύναμο κύκλωμα για απαγωγέα τάσης ZnO |
Χαρακτηριστικά μεγέθη των απαγωγέων τάσης είναι:
Τάση αφής (Spark-over voltage). Είναι η τάση που ενεργοποιούνται οι απαγωγείς.
Οι κανονισμοί ορίζουν δύο τιμές τάσης αφής:
- σε ενεργό τιμή για βιομηχανική συχνότητα 50 Hz
- σε τιμή κορυφής για κρουστική τάση 1.2/50 μs
Για απαγωγείς δικτύων 20 kV οι τιμές αυτές είναι 38 kV και 79 kV αντίστοιχα.
Τάση σβέσης (rated voltage). Είναι η τάση στην οποία απενεργοποιούνται (σβήνουν) με βεβαιότητα οι απαγωγείς. Για τα δίκτυα των 20 kV η τάση αυτή είναι τα 24 kV.
Ονομαστικό κρουστικό ρεύμα (Rated discharge current). Είναι η κορυφή του κρουστικού ρεύματος σε kA στο οποίο μπορεί να αντέξει επανειλημμένα ο απαγωγέας. Αυτό είναι 5 kA ή 10 kA και απαγωγείς δικτύων 20 kV. Σε πολύ κεραυνόπληκτες περιοχές (> 20 κεραυνοί ανά έτος και τετραγωνικό
χιλιόμετρο) επιλέγονται απαγωγείς των 10 kΑ.
Αντοχή σε κρουστικά ρεύματα (Impulse with-stand current). Οι κανονισμοί ορίζουν τιμές αντοχής για κρουστικά ρεύματα:
- βραχείας διάρκειας 4/10 μs
- μακράς διάρκειας 2000 μs
Για απαγωγείς δικτύων 20 kV οι τιμές αυτές είναι 100 kA και 250 A αντίστοιχα.
Παραμένουσα τάση (Residual voltage). Είναι η τάση που εφαρμόζεται στα άκρα του απαγωγέα όταν περνά το κρουστικό ρεύμα. Δίνεται συνήθως για το ονομαστικό κρουστικό ρεύμα (5 kA ή 10 kA) και επιπρόσθετα και για άλλα ρεύματα.
Ρεύματα πάνω από την αντοχή των απαγωγέων μπορεί να οδηγήσουν σε έκρηξη του απαγωγέα και βραχυκύκλωμα του δικτύου.
Αποζεύκτες - Γειωτές...
Οιαποζεύκτες και οι γειωτές είναι διακόπτες που ανοίγουν ένα κύκλωμα υπό ελάχιστο φορτίο και με ελάχιστη τάση. Δηλαδή πρέπει να τους χειριζόμαστε χωρίς ρεύμα ή τάση στους πόλους του. Γι’ αυτό ονομάζονται και διακόπτες χωρίς φορτίο (off-load switch).
Χρησιμοποιούνται για να δημιουργήσουν ορατές διακοπές στα κυκλώματα μέσης τάσης. Έτσι είμαστε σίγουροι ότι το κύκλωμα είναι απομονωμένο και μπορούμε να αρχίσουμε τις εργασίες σε αυτό. Γι’ αυτό ονομάζονται και απομονωτές (isolator switch).
Όπως βλέπετε στην παρακάτω εικόνα ο αποζεύκτης αποτελείται από:
- Δύο μονωτήρες σε κάθε πόλο
- Τους ακροδέκτες σύνδεσης στην κορυφή των μονωτήρων
- Τις κινητές επαφές που μοιάζουν με μαχαίρια
- Το σιδερένιο άξονα που με την περιστροφή του δίνει κίνηση στα μαχαίρια
- Ράβδους από μονωτικό υλικό που συνδέουν τον άξονα με τα μαχαίρια
Οι αποζεύκτες πρέπει να αντέχουν:
- Σε κλειστή θέση τα ρεύματα σφαλμάτων
- Σε ανοικτή θέση τις υπερτάσεις του δικτύου
Σήμερα, επειδή η διαφορά τιμής είναι μικρή, χρησιμοποιούμε διακόπτες φορτίου αντί αποζευκτών. Έτσι απλοποιούνται οι χειρισμοί – μανδάλωσης για την απομόνωση ενός κυκλώματος.
Οι γειωτές (earth switch) είναι πρακτικά αποζεύκτες με τη διαφορά ότι η μια τους πλευρά συνδέεται πάντα στη γείωση. Χρησιμοποιούνται:
- Για να μηδενίσουν τα ηλεκτρικά φορτία που παραμένουν στα κυκλώματα μέσης τάσης και οφείλονται στους παρασιτικούς πυκνωτές που υπάρχουν κυρίως στα καλώδια.
- Για να γειώσουν το τμήμα του δικτύου στο οποίο θα εργαστούμε (συντήρηση ή επιδιόρθωση)
Για να ξεκινήσουμε τις εργασίες επισκευής ή συντήρησης σε κυκλώματα μέσης τάσης πρέπει να κάνουμε με τη σειρά τις παρακάτω ενέργειες:
- Να διακόψουμε το κύκλωμα με τη βοήθεια του διακόπτη φορτίου ή του διακόπτη ισχύος.
- Να σιγουρευτούμε ότι είναι απομονωμένο, π.χ. ελέγχοντας από το παράθυρο της κυψέλης τα μαχαίρια του αποζεύκτη.
- Να το κλειδώσουμε στη θέση απομονωμένο.
- Να γειώσουμε το κύκλωμα όπου θα εργαστούμε.
Τελειώνοντας τις εργασίες πρέπει να κάνουμε με τη σειρά τις παρακάτω ενέργειες:
- Να επαναφέρουμε το γειωτή στην ανοιχτή θέση.
- Να κλείσουμε τους διακόπτες με την αντίστροφη σειρά που τους ανοίξαμε, δηλαδή πρώτα τον αποζεύκτη και μετά τον διακόπτη.
Αποζεύκτης ονομαστικής τάσης 24 kV με μαχαίρια
Πηγή: ti-soft.com/gr