3. Трубчатые разрядники

Трубчатые разрядники служат для защиты от атмосферных перенапряжений изоляции ВЛ и с другими средствами защиты для защиты изоляции электрооборудования станций и подстанций напряжением от 3 кВ до 110 кВ, ослабленных мест на линиях электропередачи и на подходах к подстанциям.

Подключение трубчатых разрядников к токоведущим частям линий электропередачи производится через внешний искровой промежуток.

Принято следующее обозначение типа трубчатых разрядников: Р - разрядник; Т - трубчатый; В или Ф - винипластовый или фибробакелитовый материал газогенерирующей трубки; У - усиленный; цифровое обозначение: в знаменателе - номинальное напряжение, в числителе - верхний и нижний предел отключаемых токов, кА. Например: РТВ - разрядник трубчатый, винипластовый, напряжение 35 кВ, предельно отключаемые токи 2-10 кА.

Трубчатые разрядники, как правило, обеспечивают 7-8 успешных срабатываний, после чего газогенерирующая трубка не обеспечивает требуемого давления и дугогасящей способности. Винипластовая газогенерирующая трубка выгорает быстрее фибробакелитовой. Для подсчета числа срабатываний разрядники снабжается однократными или многократными указателями срабатывания.

Трубчатый разрядник

Трубчатый разрядник при нормальной работе установки отделен от линии воздушным промежутком S2. При появлении перенапряжения пробиваются промежутки S1 и S2 и импульсный ток отводится в землю. После прохождения импульсного тока по разряднику течет сопровождающий ток промышленной частоты. В узком канале обоймы (трубки) 1 из газогенерирующего материала в промежутке S1 между электродами 2 и 3 загорается дуга. Внутри обоймы поднимается давление. Образующиеся газы могут выходить через отверстие в кольцевом электроде 3

При прохождении тока через нуль происходит гашение дуги под Действием охлаждения промежутка S1 газами, выходящими из разрядника.

В заземленном электроде 4 имеется буферный объем 5, где накапливается потенциальная энергия сжатого газа. При проходе тока через нуль создается газовое дутье из буферного объема, что способствует эффективному гашению дуги.

Предельный отключаемый ток промышленной частоты определяется механической прочностью обоймы и составляет 10 кА для фибробакелитовой обоймы и 20 кА для винипластовой, упрочненной стеклотканью на эпоксидной смоле.

Минимальный ток разрядника определяется гасящей способностью трубки. Чем меньше диаметр выхлопного канала, чем больше его длина, тем меньше нижний предел отключаемого тока. Однако при больших токах в трубке возникает высокое давление. При недостаточной механической прочности трубки может произойти разрушение разрядника. В настоящее время выпускаются винипластовые разрядники высокой прочности с наибольшим отключаемым током до 20 кА.

(-) гасит только опр. ТКЗ

4. Вентельный разрядник

Вентильные разрядники служат средством ограничения перенапряжений оборудования электроустановок, возникающих при коммутациях электрических цепей, разрядах молнии и т. п.

Защитное действие разрядника обуславливается тем, что при появлении опасного изоляции перенапряжения происходит пробой искрового промежутка разрядника, а протекающий через разрядник импульсный ток вследствие нелинейности рабочего сопротивления не создает опасного для изоляции повышения напряжения.

Основными элементами разрядников являются многократный искровой промежуток (ИП) «Р», зашунтированный высокоомными сопротивлениями R, и резистор «r» с нелинейной вольт- амперной характеристикой (ВАХ), рис. 1.

U_пад

б)

Рис. 1. Электрическая схема (а) и конструкция комплекта искровых промежутков (б) вентильного разрядника

Искровые промежутки 3 (рис. 1, б) образованны латунными дисками специальной формы 4 и расположены в фарфоровом изоляционном корпусе 5. Крышки 6 несут функцию электродов одного комплекта. Количество ИП в РВ устанавливаются из расчета один ИП на один кВ фазного напряжения разрядника. Искровой промежуток 3 имеет практически однородное электрическое поле. Его величина (1 мм) рассчитана на напряжение, равное 1 кВ. Специальные калиброванные миканитовые прокладки 2 обеспечивают необходимый зазор. В местах сопряжения прокладок с электродами 4 возникает корона, облучающая искровой промежуток 3 и улучшающая форму его вольт-секундной характеристики (ВСХ).

При воздействии на РВ импульса грозового перенапряжения пробивается искровой промежуток (рис. 3) и через разрядник проходит импульсный ток, создающий падение напряжения на сопротивление резистора.

а) б)

Рис. 3. Принцип действия вентильного разрядника:

а) схема включения вентильного разрядника б) согласование ВСХ защищаемой изоляции и РВ

Одной из основных характеристик РВ является остающееся напряжение U_ост, представляющее собой падение напряжения на сопротивлении r при определенном импульсном токе (5…14 кА), который называется током координации ИП РВ. Остающееся напряжение и импульсное пробивное напряжение ИП РВ U_пр должны быть на 20…25% ниже разрядного U_р или пробивного напряжения U_пр защищаемой изоляции (координационный интервал).

После окончания процесса ограничения перенапряжения через РВ проходит сопровождающий ток промышленной частоты. Сопротивление нелинейного резистора при воздействии U_раб резко возрастает, и сопровождающий ток ограничивается, а затем гаснет.

Коэф. Перенапряжения:

Коэф.кратн.внутр.перенапряжения

(-) Переходный процесс в момент пробоя ИП отрицательно сказывается на оборудовании.

5. ОПН

Нелинейные ограничители перенапряжений (ОПН) предназначены для защиты электрооборудования от всех видов перенапряжений, которые могут возникнуть в электрических сетях среднего и высокого классов напряжения переменного тока промышленной частоты. Эти аппараты обладают хорошими эксплуатационными свойствами и надежностью.

В настоящее время широкое распространение получают ограничители перенапряжений (ОПН), представляющие собой нелинейные активные сопротивления без специальных искровых промежутков. ОПН обычно изготовляют путем спекания оксидов цинка и других металлов. В полученной после Защитная характеристика ОПН имеет вид, близкий к нелинейной характеристике вентильного разрядника. Однако оксидно-цинковые сопротивления имеют значительно более высокую нелинейность, чем вилитовые сопротивления. Благодаря этому в ОПН нет необходимости использования искровых промежутков. Выпуск вентильных разрядников в нашей стране прекращен в 90-е годы из-за высокой трудоемкости производства и настройки искровых промежутков. При том существенно расширена номенклатура выпускаемых ОПН. Достоинствами ОПН, по сравнению с вентильными разрядниками, являются взрывобезопасность, более высокая надежность, снижение уровня перенапряжений, воздействующих на защищаемое оборудование, и возможность контроля старения сопротивлений по току в рабочем режиме. Существенным недостатком ОПН и вентильных разрядников является невозможность обеспечения с их помощью защиты от квазистационарных перенапряжений (резонансные и феррорезонансные перенапряжения, смещение нейтрали при перемежающейся электрической дуге). Не следует забывать, что при длительных перенапряжениях происходит интенсивное старение ОПН, и они могут отказать, т. е. повредиться.

ОПН выбирают по классу напряжения, наиболее длительному рабочему напряжению.