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날짜: 2021년 9월 24일
1. (1) 밸브형 피뢰기의 작동 원리:
시스템이 정상 작동할 때, 점화 플러그 간극은 밸브 플레이트 저항을 작동 버스로부터 절연시켜 작동 전압에 의해 밸브 플레이트 저항에 발생하는 전류로 인해 밸브 플레이트 저항이 타버리는 것을 방지합니다.
작동 버스의 전압이 절연 파괴 전압을 초과하면 스파크 갭이 파괴되어 밸브 플레이트 저항을 통해 낙뢰 전류가 접지로 누출됩니다. 이때 밸브 플레이트 저항의 저항값이 자동으로 감소하여 양 끝단의 저항이 줄어들고 잔류 압력이 감소합니다.
낙뢰 전류가 사라진 후, 밸브 플레이트 저항에 작용하는 전압은 전력 주파수 전압이 됩니다. 이때 밸브 플레이트 저항값이 자동으로 증가하여 전력 주파수의 과도한 상승을 제한함으로써 아크가 신속하고 확실하게 소멸되도록 합니다.
(2) 밸브 어레스터는 다수의 스파크 갭과 밸브 플레이트 저항기가 직렬로 연결되어 있습니다.
스파크 갭 사이의 거리가 짧고, 전기장이 균일한 전기장과 유사하며, 전압-시간 특성이 비교적 평탄하여 절연 협조가 용이합니다. 또한, 여러 개의 갭을 사용하면 전력 주파수가 지속적으로 흐를 때 아크가 분할됩니다. 긴 아크에 비해 짧은 아크는 절단이 용이하고, 갭 절연 강도의 회복 능력이 향상됩니다.
밸브 플레이트 저항의 존재는 절연에 불리한 클리핑 파형을 방지합니다. 또한, 비선형성으로 인해 낙뢰 전류가 흐를 때는 낮은 저항을 보여 피뢰기의 잔류 전압을 제한하고 보호 성능을 향상시키며, 전력 주파수 프리휠링이 발생할 때는 높은 저항을 보이고 전압을 일정하게 유지하여 전력 주파수 프리휠링을 제한하고 아크 소멸 성능을 향상시킵니다.
2. (1) 산화아연 피뢰기의 작동 원리:
작동 전압이 가해지면 ZnO 밸브를 통해 흐르는 전류는 1mA보다 훨씬 작습니다(주요 성분은 용량성 전류). 이는 절연체와 동일한 효과를 내므로 밸브가 타지 않으며, 따라서 직렬 연결 없이 작동 전압을 차단할 수 있습니다.
산화아연(ZnO) 밸브에 가해지는 전압이 특정 값(초기 동작 전압 U1mA)을 초과하면 "켜짐" 상태가 됩니다. "켜짐" 상태가 된 후, ZnO 밸브의 저항은 매우 작아지고, 잔류 전압은 밸브를 통해 흐르는 전류와 관련되지만 기본적으로는 무시할 수 있을 정도로 작아집니다.
인가 전압이 동작 전압 아래로 떨어지면 ZnO 밸브 플레이트의 "켜짐" 상태가 종료되어 절연체와 같은 역할을 하므로 전력 주파수 프리휠링이 발생하지 않습니다.
이것이 바로 MOA가 자유회전 없이 원활한 흐름을 구현할 수 있는 이유입니다. (과거에는 낙뢰 전류가 절연체 역할을 하므로, 낙뢰 전류만 ZnO 밸브 플레이트를 통과합니다.)
탄화규소(SiC) 밸브와 비교했을 때, 산화아연(ZnO) 밸브는 이상적인 비선형 전압-전류 특성을 가지고 있습니다.
(2) SiC 밸브 디스크와 직렬 간극으로 구성된 기존 피뢰기와 비교하여 산화아연 무간극 피뢰기는 다음과 같은 장점을 갖습니다.
① 구조가 간단하여 대규모 자동 생산에 적합하며, 크기가 작고 가벼우며 비용이 저렴합니다.
② 탁월한 보호 성능. ZnO 밸브는 우수한 전압-전류 특성을 가지고 있어 잔류 전압이 낮고, 과전압 기간 전체에 걸쳐 에너지를 방출할 수 있으며, 스파크가 발생하지 않아 방전 시간 지연이 없고, 급파 응답 특성이 우수하여 특히 가스 절연 변전소 및 직류 시스템의 GIS 보호에 적합합니다.
③반복적인 작동을 견딜 수 있는 강력한 능력을 갖추고 있으며, 과전압 에너지만 흡수하고 자유회전 에너지는 흡수할 필요가 없습니다.
④ 대용량 유량. ZnO 밸브의 단위 면적당 유량은 SiC 밸브의 4~5배에 달합니다. 내부 과전압 보호용으로 사용할 수 있습니다.
⑤내오염성이 우수합니다. 직렬 간극이 없어 자기 슬리브 표면의 불균일한 오염으로 인한 직렬 스파크 간극의 불안정한 방전 전압 문제를 방지할 수 있으며, 오염 방지 및 활선 세척이 용이한 피뢰기를 제작할 수 있습니다. (표면 오염의 영향을 받지 않음)
