Bågande horn
Ljusbågshorn (ibland båghorn ) är utskjutande ledare som används för att skydda isolatorer eller koppla hårdvara på högspänningssystem för elektrisk kraftöverföring från skador under överslag . Överspänningar på transmissionsledningar, på grund av atmosfärisk elektricitet , blixtnedslag eller elektriska fel, kan orsaka ljusbågar över isolatorer (överslag) som kan skada dem. Alternativt kan atmosfäriska förhållanden eller transienter som uppstår under växling orsaka att en båge bildas i en brytares brytningsbana under dess drift. Ljusbågshorn ger en väg för överslag som går förbi ytan på den skyddade enheten. Horn är normalt parade på vardera sidan av en isolator, en ansluten till högspänningsdelen och den andra till jord , eller vid brytpunkten för en brytarkontakt. De är ofta att se på isolatorsträngar på luftledningar eller skyddande transformatorbussningar .
Hornen kan ta olika former, såsom enkla cylindriska stavar, cirkulära skyddsringar eller konturformade kurvor, ibland kända som "stigbyglar".
Bakgrund
Högspänningsutrustning , särskilt den som är installerad utanför, såsom luftledningar , utsätts vanligtvis för transienta överspänningar , som kan orsakas av fenomen som blixtnedslag , fel på annan utrustning eller strömbrytare under återaktivering av kretsen. Överspänningshändelser som dessa är oförutsägbara och kan i allmänhet inte helt förhindras. Ledningsavslutningar, där en transmissionsledning ansluter till en samlingsskena eller transformatorbussning, löper störst risk för överspänning på grund av förändringen i karakteristisk impedans vid denna punkt.
En elektrisk isolator tjänar till att tillhandahålla fysisk separation av ledande delar och är under normala driftsförhållanden kontinuerligt utsatt för ett högt elektriskt fält som upptar luften som omger utrustningen. Överspänningshändelser kan få det elektriska fältet att överstiga dielektriska styrka och resultera i att det bildas en båge mellan de ledande delarna och över isolatorns yta. Detta kallas flashover. Kontaminering av isolatorns yta minskar nedbrytningshållfastheten och ökar benägenheten att övertända. På ett elektriskt transmissionssystem skyddsreläer att detektera bildandet av ljusbågen och automatiskt öppna strömbrytare för att ladda ur kretsen och släcka ljusbågen. I värsta fall kan denna process ta så lång tid som flera sekunder, under vilken tid isolatorytan skulle vara i nära kontakt med ljusbågens högenergiska plasma . Detta är mycket skadligt för en isolator och kan krossa spröda glas eller keramiska skivor, vilket resulterar i att den misslyckas helt.
Drift
.JPG)
Ljusbågshorn bildar ett gnistgap över isolatorn med en lägre genombrottsspänning än luftvägen längs isolatorytan, så en överspänning kommer att få luften att brytas ner och bågen bildas mellan ljusbågshornen, vilket leder bort den från ytan på isolatorn. En båge mellan hornen är mer acceptabel för utrustningen, vilket ger mer tid för felet att upptäckas och ljusbågen att säkert rensas av fjärrbrytare. Geometrin hos vissa konstruktioner uppmuntrar ljusbågen att migrera bort från isolatorn, driven av stigande strömmar när den värmer upp den omgivande luften. När det gör det ökar banlängden, vilket kyler bågen, minskar det elektriska fältet och gör att bågen släcks av sig själv när den inte längre kan spänna över gapet. Andra konstruktioner kan använda magnetfältet som produceras av den höga strömmen för att driva bort bågen från isolatorn. Denna typ av arrangemang kan kallas en magnetisk utblåsning .
Designkriterier och underhållsregimer kan behandla ljusbågshorn som offerutrustning, billigare och lättare att byta ut än isolatorn, vars fel kan resultera i fullständig förstörelse av utrustningen som den isolerar. Fel i isolatorsträngar på luftledningar kan leda till att ledningen delares, med betydande säkerhets- och kostnadskonsekvenser.
Ljusbågshorn spelar således en roll i processen att korrelera systemskydd med skyddsanordningsegenskaper, så kallade isolationskoordination. Hornen bör ge, bland andra egenskaper, nästan oändlig impedans under normala driftsförhållanden för att minimera ledande strömförluster, låg impedans under överslag och fysisk motståndskraft mot ljusbågens höga temperatur.
När driftspänningarna ökar måste större hänsyn tas till sådana konstruktionsprinciper. Vid medelspänning kan ett av de två hornen utelämnas eftersom gapet från horn till horn annars kan vara tillräckligt litet för att överbryggas av en avstigande fågel. Alternativt kan duplexa spalter som består av två sektioner på motsatta sidor av isolatorn monteras. Lågspänningsdistributionssystem, där risken för ljusbågsbildning är mycket lägre, kanske inte använder ljusbågshorn alls.
Närvaron av ljusbågshornen stör med nödvändighet den normala elektriska fältfördelningen över isolatorn på grund av deras lilla men betydande kapacitans . Ännu viktigare är att en överslag över ljusbågshorn ger ett jordfel som resulterar i ett kretsavbrott tills felet åtgärdas av strömbrytaren. Av denna anledning icke-linjära motstånd kända som varistorer ersätta ljusbågshorn på kritiska platser.
Brytarskydd
Ljusbågshorn installeras ibland på luftisolerade ställverk och transformatorer för att skydda omkopplararmen från ljusbågsskador. När en högspänningsbrytare bryter en krets kan en ljusbåge etablera sig mellan brytarkontakterna innan strömmen kan avbrytas. Hornen är utformade för att uthärda bågen snarare än kontaktytorna på själva omkopplaren.
Corona och graderingsringar
Ljusbågshorn ska inte förväxlas med koronaringar (eller liknande graderingsringar) som är ringformade enheter som omger kontakter, eller andra oregelbundna hårdvarudelar på högpotentialutrustning. Corona-ringar och sorteringsringar är avsedda att utjämna och omfördela ackumulerad potential bort från komponenter som kan utsättas för lokal ackumulering och destruktiva urladdningar, men ibland kan båda enheterna installeras i närheten av en ljusbågshornenhet.