Воздушный разрядник закрытого или открытого типа (трубчатый разрядник)

Воздушный разрядник представляет собой дугогасительную трубку из полимеров, способных подвергаться термической деструкции с выделением значительного количества газов и без значительного обугливания —полихлорвинила или оргстекла (первоначально, в начале XX века, это была фибра), с разных концов которой закреплены электроды. Один электрод заземляется, а второй располагается на определенном расстоянии от него (расстояние определяет напряжение срабатывания, или пробоя, разрядника) и имеет прямое электрическое подключение к защищаемому проводнику линии. В результате пробоя в трубке возникает интенсивная газогенерация (плазма), и через выхлопное отверстие образуется продольное дутье, достаточное для гашения дуги. В воздушном разряднике открытого типа выброс плазменных газов осуществляется в атмосферу. Напряжение пробоя воздушных разрядников — более 1 кВ.

Газовый разрядник

Конструкция и принцип действия идентичны воздушному разряднику. Электрический разряд происходит в закрытом пространстве (керамическая трубка), заполненном инертными газами. Технология электрического разряда в газонаполненной среде позволяет обеспечить лучшие характеристики скорости срабатывания и гашения разрядника. Напряжение пробоя газонаполненного разрядника — от 60 вольт до 5 киловольт. В сигнальных электрических цепях соответствующего напряжения в качестве разрядника может использоваться миниатюрная неоновая лампа.

Вентильный разрядник

Вентильный разрядник состоит из двух основных компонентов: многократного искрового промежутка (состоящего из нескольких последовательно соединенных единичных искровых промежутков) и рабочего резистора (состоящего из последовательного набора вилитовых дисков). Многократный искровой промежуток последовательно соединен с рабочим резистором. В связи с тем, что вилит меняет характеристики при увлажнении, рабочий резистор герметично закрывается от внешней среды. Во время перенапряжения многократный искровой промежуток пробивается, задача рабочего резистора — снизить значение сопровождающего тока до величины, которая сможет быть успешно погашена искровыми промежутками. Вилит обладает особенным свойством — его сопротивление нелинейно — оно падает с увеличением значения силы тока. Это свойство позволяет пропустить больший ток при меньшем падении напряжения. Благодаря этому свойству вентильные разрядники и получили своё название. Среди прочих преимуществ вентильных разрядников следует отметить бесшумность срабатывания и отсутствие выбросов газа или пламени.

Магнитовентильный разрядник (РВМГ)

РВМГ состоит из нескольких последовательных блоков с магнитным искровым промежутком и соответствующего числа вилитовых дисков. Каждый блок магнитных искровых промежутков представляет собой поочередное соединение единичных искровых промежутков и постоянных магнитов, заключенное в фарфоровый цилиндр.

При пробое в единичных искровых промежутках возникает дуга, которая за счет действия магнитного поля, создаваемого кольцевым магнитом, начинает вращаться с большой скоростью, что обеспечивает более быстрое, по сравнению с вентильными разрядниками, дугогашение.

Ограничитель перенапряжений нелинейный (ОПН)

В процессе эксплуатации изоляция оборудования электрических сетей подвергается воздействию рабочего напряжения, а также различных видов перенапряжений, таких как грозовые, коммутационные, квазистационарные. Основными аппаратами для защиты сетей от грозовых и коммутационных перенапряжений являются вентильные разрядники (РВ) и нелинейные ограничители перенапряжений (ОПН). При построении или модернизации уже существующих схем защиты от перенапряжений с помощью ОПН и РВ необходимо решать две основные тесно связанные друг с другом задачи:

выбор числа, мест установки и характеристик аппаратов, которые обеспечат надежную защиту изоляции от грозовых и коммутационных перенапряжений;

обеспечение надежной работы самих аппаратов при квазистационарных перенапряжениях, для ограничения которых они не предназначены.

Защитные свойства РВ и ОПН основаны на нелинейности вольтамперной характеристики их рабочих элементов, обеспечивающей заметное снижение сопротивления при повышенных напряжениях и возврат в исходное состояние после снижения напряжения до нормального рабочего. Низкая нелинейность вольтамперной характеристики рабочих элементов в разрядниках не позволяла обеспечить одновременно и достаточно глубокое ограничение перенапряжений и малый ток проводимости при воздействии рабочего напряжения, от воздействия которого удалось отстроиться за счет введения последовательно с нелинейным элементом искровых промежутков. Значительно большая нелинейность сопротивлений окисно-цинковых варисторов ограничителей перенапряжений ОПН позволила отказаться от использования в их конструкции искровых промежутков, то есть нелинейные элементы ОПН присоединены к сети в течение всего срока его службы.

В настоящее время вентильные разрядники практически сняты с производства и в большинстве случаев отслужили свой нормативный срок службы. Построение схем защиты изоляции оборудования как новых, так и модернизируемых подстанций, от грозовых и коммутационных перенапряжений теперь оказывается возможным только с использованием ОПН.

Идентичность функционального назначения РВ и ОПН и кажущаяся простота конструкции последнего часто приводят к тому, что замену разрядников на ограничители перенапряжений проводят без проверки допустимости и эффективности использования устанавливаемого ОПН в рассматриваемой точке сети. Этим объясняется повышенная аварийность ОПН.

Помимо неверного выбора мест установки и характеристик ОПН еще одной причиной повреждений ОПН являются используемые при их сборке варисторы низкого качества, к которым, прежде всего, относятся китайские и индийские варисторы.

Стержневые искровые промежутки

Стержневые искровые промежутки также известные как «дугозащитные рога» применяются для защиты от пережога защищеных проводов и перевода однофазного к.з. в двухфазное. Для возникновения дуги необходим ток к.з., превышающий 1 кА. Вследствие относительно низкого напряжения (6-10 кВ против 20 кВ в сетях Финляндии) и высокого сопротивления заземления «дугозащитные рога» в российских сетях не срабатывают.

В настоящее время на ВЛ 6-10 кВ они запрещены «Положением о технической политике» ФСК.

Разрядник длинно-искровой

Принцип работы разрядника основан на использовании эффекта скользящего разряда, который обеспечивает большую длину импульсного перекрытия по поверхности разрядника, и предотвращении за счет этого перехода импульсного перекрытия в силовую дугу тока промышленной частоты. Разрядный элемент РДИ, вдоль которого развивается скользящий разряд, имеет длину, в несколько раз превышающую длину защищаемого изолятора линии. Конструкция разрядника обеспечивает его более низкую импульсную электрическую прочность по сравнению с защищаемой изоляцией. Главной особенностью длинно-искрового разрядника является то, что вследствие большой длины импульсного грозового перекрытия вероятность установления дуги короткого замыкания сводится к нулю.

Существуют различные модификации РДИ, отличающиеся назначением и особенностями воздушных линий, на которых они применяются.

РДИ предназначены для защиты воздушных линий электропередачи напряжением 6-10 кВ трехфазного переменного тока с защищёнными и неизолированными проводами от индуктированных грозовых перенапряжений и их последствий, и прямого удара молнии; рассчитаны для работы на открытом воздухе при температуре окружающего воздуха от минус 60 °C до плюс 50 °C в течение 30-и лет.

Основное преимущество РДИ: разряд развивается вдоль аппарата по воздуху, а не внутри его. Это позволяет значительно увеличить срок эксплуатации изделий и повышает их надежность.

2.

Для схемы, приведенной на рисунке 1, в соответствии с вариантом:

1. Выбрать магнитные пускатели.

2. Выбрать трансформатор управления.

3. Выбрать тепловое реле.

4. Выбрать реле максимального тока.

5. Выбрать автоматические выключатели.

6. Выбрать предохранители.

М₁ = АИР132М6

Рном, кВт = 7,5

КПД, % = 85,5

cosφ = 0,81

М₂ = АИР315S8

Рном, кВт = 90

КПД, % = 93

cosφ = 0,85

Номинальный ток асинхронного двигателя

I_номдв =

I_ном1 =7.5/ *0,38*0.855*0.81=16.4A

I_ном2 =90/ *0,38*0,93*0,85=173.41А

где

Рном – номинальная мощность двигателя;

Uном – номинальное напряжение;

Сos ном – номинальный коэффициент мощности;

ηном – номинальный К.П.Д.

Пускатель выбирается по условию

Iномпуск  Iномдв

Пускатель М₁ – пмл 2510

Пускатель М₂ –пмл 7110

Пускатель выбирается по приложению [1]

Мощность пускателя выбирается по приложению [2]

Трансформатор выбирается по приложению [3]

Мощность трансформатора для цепей управления: наибольшее число сразу включенных аппаратов,

Sтр0.35*m*S_уд+0.4*n*S_вкл

2*0,35*65.6+0.4*800=365ва

ОСМ1—0,4ква

Sуд – мощность, потребляемая каждым отдельным аппаратом во включенном состоянии,

n – число сразу включаемых аппаратов при самом большом числе включенных;

Sвкл – мощность, потребляемая каждым аппаратом при включении – пусковая мощность.

В цепи трансформатора TV установлены 3 пускателя, причем одновременно могут работать 2 пускателя.

Номинальный ток трансформатора.

I_номтр=

365/110=3.6а

Номинальный ток нагревательного элемента теплового реле 

I_{номтепреле} 1.15* I_номдв

16.4*1.15=18.86а

Тепловое реле выбирается по приложению [4]

РТЛ- 1021

Ток срабатывания реле максимального тока

I_ср =( К_над*К_сз /К_взв ) * I_номдв

где Кнад = 1,1 – 1,25 - коэффициент надежности; Ксз = 2 – 3 – коэффициент самозапуска, учитывающий увеличение тока нагрузки при самозапуске двигателя; Квзв = 0,8 – 0,85 – коэффициент возврата_.

1,1*2/0,8*173.41=476.87а

Реле максимального тока выбирается по приложению [5]

2ТД.304.096-4

Автоматические выключатели выбираются согласно условиям

номинальный ток автомата, А;

U_нома U_с

380В 380В

I_дл=I_ном+ I_ном2 +Iтр

16.4+173.41+3.6=193.45a

I_номр 1, 25I_дл

193.45*1,25=241.81а

I_п = I_ном1+ I_п2 +Iтр

16.4+(7*173.41)+3.64=1223.91a

Iо 1, 2 Iп

1223.91*1,2=1468.69а

Iномр – номинальный ток теплового расцепителя, А;

Iдл – длительный ток в линии, А;

Uнома – номинальное напряжение автомата, В;

Uс – напряжение сети, В;

Iо – ток отсечки (номинальный ток электромагнитного расцепителя), А;

Iп – пусковой ток двигателя, А.

QF 1 ВА 51-37 250 а

QF2 I_ном1

ВА51-25 25а

QF 3 I_ном2

ВА51-35 200а

Номинальный ток предохранителя,15А Номинальные токи плавких вставок, 6А