Rezistoare cu oxizi metalici ca elemente ale descarcatoarelor

Rezistoare cu oxizi metalici ca elemente ale descarcatoarelor

Pana de curand, pentru protectia la supratensiuni se foloseau descarcatoare clasice , cu rezistoare din SiC si eclatoare. La aparitia unei supratensiuni eclatoarele amorsau si se stabilea un curent spre pamant. Supratensiunea era limitata la nivelul tensiunii de amorsare a descarcatorului. Rezistoarele inseriate limitau curentul produs de tensiunea retelei  la o valoare pe care o puteau stinge eclatoarele.

Descarcatoarele moderne, cu rezistoare din oxizi metalici, au un principiu de functionare total diferit.

Caracteristica tensiune-curent a rezistoarelor cu ZnO este foarte neliniara. In fig. 1 este prezentata caracteristica unor asemenea rezistoare. I_n este curentul de impuls nominal (in fig. 1 este 10 kA). U_p este nivelul de protectie, definit ca tensiunea maxima pe rezistor la un curent I_n. U_c este definita ca valoarea efectiva maxima a tensiunii permanente de serviciu pe descarcator.

Curba caracteristica din fig. 1 corespunde unui rezistor cu U_c=4 kV. In cazul unei tensiuni permanente de xU_c=5,66 kV, apare un curent de ordin de marime 0,1 mA. Cu componenta capacitiva la 50 Hz si la aceasta valoare a lui U_c, , curentul se gaseste in apropierea valorii de 0,5 mA. Nivelul de protectie U_p creste la 13 kV la un curent de 10 kA.

In comparatie, diagrama prezinta si curba unui rezistor traditional din SiC care are U_p de aceeasi valoare (13 kV). Deoarece neliniaritatea in cazul SiC este mult mai mica, curentul permanent al unui descarcator din SiC fara eclatoare la tensiunea nominala ar fi in jur de 200 A. Un asemenea descarcator nu ar rezista solicitarilor termice.

Fig. 1      Caracteristica semi-logaritmica curent-tensiune pentru rezistoare ZnO si SiC la

U_c=4kV

In concluzie, descarcatoarele clasice necesita eclatoare inseriate, care sa preia tensiunea in timpul functionarii.

Functionarea unui descarcator format din rezistoare inseriate (fara eclatoare) este foarte simpla. Daca se aplica o supratensiune la capetele acestui descarcator, curentul prin descarcator creste continuu conform caracteristicii prezentate. Nu apare nici o descarcare, rezistoarele trecind gradat in stare de conductibilitate. La incetarea supratensiunii, curentul descreste din nou in concordanta cu caracteristica. Astfel, spre deosebire de descarcatoarele cu eclatoare, nu apare curent de insotire.

Partea activa a descarcatorului cu ZnO consta dintr-o coloana de rezistoare cilindrice. Numarul rezistoarelor in coloana depinde de U_c a descarcatorului. Coloana este plasata intr-o carcasa din portelan sau din silicon. Coloanele formate din rezistoare se comporta ca niste capacitati cind se aplica U_c. Capacitatea fata de pamint a rezistoarelor face ca la aplicarea tensiunii U_c distributia de potential de-a lungul axei coloanei sa fie neliniara. Neliniaritatea creste de-a lungul coloanei 1 . Din acest motiv, la descarcatoarele de I.T. sunt necesare inele de egalizare a potentialului care pot influenta efectul advers al capacitatilor. In schimb, la m. t. coloana este atit de scurta incit nu necesita inele de echipotentializare.

In ultimii 10 ani, in retelele de I.T. s-au instalat aproape in exclusivitate descarcatoare moderne cu ZnO 1 . In retelele de m. t. s-au mai folosit descarcatoare clasice cu SiC si eclatoare pina in urma cu citiva ani. In acelasi timp, descarcatoarele cu ZnO fara eclatoare au devenit tot mai raspindite. Motivele acestei schimbari de tehnologie sunt:

cresterea eficientei

niveluri de protectie imbunatatite si o foarte buna comportare la poluare