Вентильные разрядники: принцип действия и характеристики

Устройство и принцип действия вентильных разрядников

Основными элементами вентильного разрядника являются искровой промежуток и нелинейный последовательный резистор, которые включаются последовательно между токоведущим проводом и землей параллельно защищаемой изоляции.

При воздействии на разрядник импульса грозового перенапряжения его искровой промежуток пробивается и через разрядник проходит ток. Разрядник таким образом вводится в работу. Напряжение, при котором пробиваются искровые промежутки, называется пробивным напряжением разрядника.

После пробоя искрового промежутка напряжение на разряднике, а значит, и на защищаемой им изоляции снижается до величины, равной произведению импульсного тока I и на сопротивление последовательного резистора Rи. Это напряжение называется остающимся напряжением Uосн. Его величина не остается постоянной, а изменяется вместе с изменением величины импульсного тока I и, проходящего через разрядник. Однако в течение всего времени работы разрядника остающееся напряжение не должно повышаться до величины, опасной для защищаемой изоляции.

Рис. 1. Электрическая схема включения вентильных разрядников. ИП — искровой промежуток, Rн — сопротивление нелинейного последовательного резистора, U — импульс грозового перенапряжения, И — изоляция защищаемого объекта.

После прекращения протекания импульсного тока через разрядник продолжает проходить ток, обусловленный напряжением промышленной частоты. Этот ток называется сопровождающим. Искровые промежутки разрядника должны обеспечить надежное гашение дуги сопровождающего тока при первом прохождении его через нуль.

Рис. 2. Форма импульса напряжения до и после срабатывания вентильного разрядника. t р — время срабатывания разрядника (время разряда), I и — импульсный ток разрядника.

Напряжение гашения вентильных разрядников

Надежность гашения дуги искровым промежутком зависит от величины напряжения промышленной частоты на разряднике в момент гашения сопровождающего тока. Максимальная величина напряжения, при которой искровые промежутки разрядников надежно разрывают сопровождающий ток, называется наибольшим допустимым напряжением или напряжением гашения Uгаш.

Для разрядников, работающих в сетях с изолированной нейтралью, напряжение гашения принимается равным U гаш =1,1 х 1,73 х U ф = 1,1 U н, где U ф — рабочее фазное напряжение.

При этом учитывается возможность повышения напряжения на неповрежденных фазах до линейного при замыкании одной фазы на землю и еще на 10% из-за регулирования напряжения потребителя. Следовательно, наибольшее рабочее напряжение разрядника составляет 110% номинального линейного напряжения Uном.

Для разрядников, работающих в сетях с глухо заземленной нейтралью, напряжение гашения составляет 1,4 U ф, т. е. 0,8 номинального линейного напряжения сети: U гаш = 1,4 U ф = 0,8 U ном. Поэтому такие разрядники иногда называются 80%-ными.

Искровые промежутки вентильных разрядников

Искровые промежутки вентильных разрядников должны удовлетворять следующим требованиям: иметь стабильное пробивное напряжение при минимальных разбросах, иметь пологую вольт-секундную характеристику, не изменять свое пробивное напряжение после многократных срабатываний, гасить дугу сопровождающего тока при первом переходе его через нулевое значение. Этим требованиям удовлетворяют многократные искровые промежутки, которые собираются из единичных искровых промежутков с малыми воздушными зазорами. Единичные искровые промежутки включаются последовательно и на каждый из них при наибольшем допустимом напряжении приходится около 2 кВ.

Деление дуги на короткие дуги в единичных искровых промежутках повышает дугогасящие свойства вентильного разрядника, что объясняется интенсивным охлаждением дуги и большим падением напряжения у каждого электрода (эффект катодного падения напряжения).

Для эффективной защиты изоляции вольт-секундная характеристика ее должна лежать выше вольт-секундной характеристики разрядника. Сдвиг вольт-секундных характеристик необходим для того, чтобы сохранить надежность защиты при случайном ослаблении изоляции в эксплуатации, а также из-за наличия зон разброса разрядных напряжений как у самого разрядника, так и у защищаемой изоляции.

Вольт-секундная характеристика разрядника должна иметь пологую форму. Если она будет крутой, как это показано на рис. 3 пунктиром, то это приведет к тому, что разрядник потеряет универсальность, так как для каждого вида оборудования, обладающего индивидуальной вольт-секундной характеристикой, потребуется свой специальный разрядник.

Рис. 3. Вольт-секундные характеристики вентильных разрядников и защищаемой ими изоляции.

Кроме того, последовательно включенное карборундовое сопротивление, являясь активным сопротивлением, уменьшает сдвиг по фазе между сопровождающим током и напряжением, а при одновременном переходе их через нулевое значение гашение дуги облегчается.

С повышением напряжения величина сопротивления запорных слоев падает, что обеспечивает прохождение больших токов при относительно небольших падениях напряжения.

HTML clipboard Зависимость напряжения на разряднике от величины проходящего через него тока (вольт-амперная характеристика) приближенно выражается уравнением:

где U — напряжение на сопротивлении нелинейного резистора вентильного разрядника, I — ток, проходящий через нелинейный резистор, С — постоянная, численно равная сопротивлению при токе 1 А, α — коэффициент вентильности.

Чем меньше коэффициент α, тем меньше изменяется напряжение на нелинейном резисторе при изменении проходящего через него тока и тем меньше остающееся напряжение на вентильном разряднике.

Для повышения защитных свойств вентильного разрядника нужно снижать остающееся напряжение, чего можно достичь уменьшением коэффициента вентильности α последовательного нелинейного резистора при одновременном повышении дугогасящих свойств искровых промежутков.

Повышение дугогасящих свойств искровых промежутков дает возможность увеличить сопровождающий ток, обрываемый ими, а следовательно, позволяет уменьшить сопротивление последовательного резистора. Техническое усовершенствование вентильных разрядников в настоящее время идет именно этими путями.

Следует отметить, что в схеме вентильного разрядника важное значение имеет заземляющее устройство. При отсутствии заземления разрядник работать не может.

Заземления вентильного разрядника и защищаемого им оборудований объединяются. В тех случаях, когда вентильный разрядник по каким-либо причинам имеет отдельное от защищаемого оборудования заземление, величина его нормируется в зависимости от уровня изоляции оборудования.

После тщательного осмотра разрядники устанавливают на опорные конструкции, выверяют по уровню и отвесу с подкладкой в необходимых случаях под цоколь отрезков из листовой стали и закрепляют на опорах с помощью хомута болтами.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Подписывайтесь на наш канал в Telegram!

Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Источник

Вентильные разрядники: принцип действия и характеристики

10 января 2012 в 14:00

Устройство и принцип действия вентильных разрядников

Основными элементами вентильного разрядника являются искровой промежуток и нелинейный последовательный резистор, которые включаются последовательно между токоведущим проводом и землей параллельно защищаемой изоляции.

При воздействии на разрядник импульса грозового перенапряжения его искровой промежуток пробивается и через разрядник проходит ток. Разрядник таким образом вводится в работу. Напряжение, при котором пробиваются искровые промежутки, называется пробивным напряжением разрядника.

После пробоя искрового промежутка напряжение на разряднике, а значит, и на защищаемой им изоляции снижается до величины, равной произведению импульсного тока Iи на сопротивление последовательного резистора Rи. Это напряжение называется остающимся напряжением Uосн. Его величина не остается постоянной, а изменяется вместе с изменением величины импульсного тока Iи, проходящего через разрядник. Однако в течение всего времени работы разрядника остающееся напряжение не должно повышаться до величины, опасной для защищаемой изоляции.

Рис. 1. Электрическая схема включения вентильных разрядников. ИП — искровой промежуток, Rн — сопротивление нелинейного последовательного резистора, U — импульс грозового перенапряжения, И — изоляция защищаемого объекта.

После прекращения протекания импульсного тока через разрядник продолжает проходить ток, обусловленный напряжением промышленной частоты. Этот ток называется сопровождающим. Искровые промежутки разрядника должны обеспечить надежное гашение дуги сопровождающего тока при первом прохождении его через нуль.

Рис. 2. Форма импульса напряжения до и после срабатывания вентильного разрядника. tр — время срабатывания разрядника (время разряда), Iи — импульсный ток разрядника.

Напряжение гашения вентильных разрядников

Надежность гашения дуги искровым промежутком зависит от величины напряжения промышленной частоты на разряднике в момент гашения сопровождающего тока. Максимальная величина напряжения, при которой искровые промежутки разрядников надежно разрывают сопровождающий ток, называется наибольшим допустимым напряжением или напряжением гашения Uгаш.

Для разрядников, работающих в сетях с изолированной нейтралью, напряжение гашения принимается равным Uгаш=1,1 х 1,73 х Uф = 1,1 Uн, где Uф — рабочее фазное напряжение.

При этом учитывается возможность повышения напряжения на неповрежденных фазах до линейного при замыкании одной фазы на землю и еще на 10% из-за регулирования напряжения потребителя. Следовательно, наибольшее рабочее напряжение разрядника составляет 110% номинального линейного напряжения Uном.

Для разрядников, работающих в сетях с глухо заземленной нейтралью, напряжение гашения составляет 1,4 Uф, т. е. 0,8 номинального линейного напряжения сети: Uгаш = 1,4 Uф = 0,8 Uном. Поэтому такие разрядники иногда называются 80%-ными.

Искровые промежутки вентильных разрядников

Искровые промежутки вентильных разрядников должны удовлетворять следующим требованиям: иметь стабильное пробивное напряжение при минимальных разбросах, иметь пологую вольт-секундную характеристику, не изменять свое пробивное напряжение после многократных срабатываний, гасить дугу сопровождающего тока при первом переходе его через нулевое значение. Этим требованиям удовлетворяют многократные искровые промежутки, которые собираются из единичных искровых промежутков с малыми воздушными зазорами. Единичные искровые промежутки включаются последовательно и на каждый из них при наибольшем допустимом напряжении приходится около 2 кВ.

Деление дуги на короткие дуги в единичных искровых промежутках повышает дугогасящие свойства вентильного разрядника, что объясняется интенсивным охлаждением дуги и большим падением напряжения у каждого электрода (эффект катодного падения напряжения).

Для эффективной защиты изоляции вольт-секундная характеристика ее должна лежать выше вольт-секундной характеристики разрядника. Сдвиг вольт-секундных характеристик необходим для того, чтобы сохранить надежность защиты при случайном ослаблении изоляции в эксплуатации, а также из-за наличия зон разброса разрядных напряжений как у самого разрядника, так и у защищаемой изоляции.

Вольт-секундная характеристика разрядника должна иметь пологую форму. Если она будет крутой, как это показано на рис. 3 пунктиром, то это приведет к тому, что разрядник потеряет универсальность, так как для каждого вида оборудования, обладающего индивидуальной вольт-секундной характеристикой, потребуется свой специальный разрядник.

Рис. 3. Вольт-секундные характеристики вентильных разрядников и защищаемой ими изоляции.

Нелинейный последовательный резистор. К нему предъявляются два противоположных требования: в тот момент, когда через него проходит ток молнии, его сопротивление должно уменьшаться; тогда же когда через него проходит сопровождающий ток промышленной частоты, оно должно, наоборот, увеличиваться. Таким требованиям удовлетворяет карборундовое сопротивление, которое изменяется в зависимости от приложенного к нему напряжения: чем выше приложенное напряжение, тем ниже его сопротивление и, наоборот, чем ниже приложенное напряжение, тем больше его сопротивление.

Кроме того, последовательно включенное карборундовое сопротивление, являясь активным сопротивлением, уменьшает сдвиг по фазе между сопровождающим током и напряжением, а при одновременном переходе их через нулевое значение гашение дуги облегчается.

С повышением напряжения величина сопротивления запорных слоев падает, что обеспечивает прохождение больших токов при относительно небольших падениях напряжения.

HTML clipboardЗависимость напряжения на разряднике от величины проходящего через него тока (вольт-амперная характеристика) приближенно выражается уравнением:

где U — напряжение на сопротивлении нелинейного резистора вентильного разрядника, I — ток, проходящий через нелинейный резистор, С — постоянная, численно равная сопротивлению при токе 1 А, α — коэффициент вентильности.

Чем меньше коэффициент α, тем меньше изменяется напряжение на нелинейном резисторе при изменении проходящего через него тока и тем меньше остающееся напряжение на вентильном разряднике.

Величины остающихся напряжений, приводимые в паспорте вентильного разрядника, даются для нормированных импульсных токов. Величины этих токов лежат в пределах 3 000—10000 А.

Для повышения защитных свойств вентильного разрядника нужно снижать остающееся напряжение, чего можно достичь уменьшением коэффициента вентильности α последовательного нелинейного резистора при одновременном повышении дугогасящих свойств искровых промежутков.

Повышение дугогасящих свойств искровых промежутков дает возможность увеличить сопровождающий ток, обрываемый ими, а следовательно, позволяет уменьшить сопротивление последовательного резистора. Техническое усовершенствование вентильных разрядников в настоящее время идет именно этими путями.

Следует отметить, что в схеме вентильного разрядника важное значение имеет заземляющее устройство. При отсутствии заземления разрядник работать не может.

Заземления вентильного разрядника и защищаемого им оборудований объединяются. В тех случаях, когда вентильный разрядник по каким-либо причинам имеет отдельное от защищаемого оборудованиязаземление, величина его нормируется в зависимости от уровня изоляции оборудования.

Источник

Разрядники

1. Разрядник, его назначение, принцип действия

Разрядники представляют собой защитные аппараты. Они предназначены для защиты изоляции электрооборудования от перенапряжений.
Разрядник состоит из двух электродов и дугогасительного устройства.

Один из электродов закрепляют на защищаемой цепи, второй электрод заземляют. Пространство между этими двумя электродами называется искровым промежутком. При определенном значении напряжения между электродами искровой промежуток пробивается и снимает перенапряжение с защищаемого участка цепи.

После пробоя импульсом искровой промежуток становится достаточно ионизированным, чтобы фазные напряжения нормального режима могли пробиться, в связи с этим возникает короткое замыкание. Задача дугогасительного устройства — в наиболее короткие сроки устранить это до того, как сработают устройства защиты.

Принцип действия разрядников. В конструкции разрядников предусмотрен воздушный зазор в перемычке, который соединяет фазы линии электропередач и заземляющий контур. При номинальной величине напряжения цепь в перемычке разорвана. В случае грозового разряда в результате перенапряжения в ЛЭП происходит пробой воздушного зазора, происходит замыкание цепи между фазой и землей и импульс высокого напряжения напрямую уходит в землю.

2. Типы разрядников

Различают такие типы разрядников:

3. Воздушный разрядник закрытого и открытого типа (трубчатый разрядник)

Имеет вид полихлорвиниловой трубки, которая предназначена для гашения дуги. На каждом конце разрядника имеется по одному электроду (рис.1). К одному электроду подведено заземление, а другой установлен на незначительном расстоянии от защищаемого участка.

Рисунок 1 – Структурная схема воздушного разрядника

4. Газовый разрядник

Газовые разрядники представляют собой компоненты, заполненные инертным газом (рис.2). Корпус разрядника изготовлен в виде керамической трубки, концы которой закрыты металлическими пластинами и выступают в роли электродов.

Рисунок 2 – Структурная схема газового разрядника

5 Вентильный разрядник

Состоит из двух основных частей: многократный искровой промежуток и рабочий резистор, состоящий из последовательно набранных вилитовых дисков (рис.3). Оба этих основных элемента соединены между собой последовательно.

Рисунок 3 – Структурная схема вентильного разрядника

6. Магнитовентильный разрядник (рвмг)

В состав магнитовентильного разрядника входят несколько блоков, соединенных последовательно (рис.4). В каждом блоке имеются единичные искровые промежутки, которые последовательно соединены, а также постоянные магниты. Все элементы блока размещаются в цилиндре из фарфора.

Рисунок 4 – Структурная схема магнитовентильного разрядника

7. Ограничитель перенапряжений нелинейный (ОПН)

В этом разряднике отсутствуют искровые промежутки(рис.5). Конструкция активной части ограничителя включает в себя последовательный набор варисторов.

Рисунок 5 – Структурная схема ограничителя перенапряжений

8. Выбор разрядников

Основные параметры разрядников: класс пропускной способности, наиболее длительное допустимое рабочее напряжение, уровни остающихся напряжений при коммутационных и грозовых импульсах, номинальное напряжение, величина тока срабатывания противовзрывного устройства, номинальный разрядный ток, длина пути утечки внешней изоляции.

Выбор разрядников производится исходя из назначения, конструктивного исполнения, требуемого уровня ограничения перенапряжений, схемы сети и ее параметров.

9. Технические характеристики разрядников

Выделяют такие основные технические характеристики разрядников:

10. Обозначения разрядников

Таблица 1 – Обозначения разрядников на схемах

Наименование	Обозначение
Разрядник. Общее обозначение.
Разрядник трубчатый
Разрядники вентильный и магнитовентильный
Разрядник шаровой
Разрядник роговой
Разрядник угольный
Разрядник электрохимический

11. Разрядники 6 КВ, 10 КВ, 35кВ, 110 кВ, 220 кВ

Основные характеристики разрядников 6-220 кВ приведены в таблицах 2 и 3.

Таблица 2 – Технические характеристики разрядников 6 кВ, 10 кВ

Таблица 3 – Технические характеристики разрядников 35кВ, 110 кВ, 220 кВ

Источник

Разрядник- принцип работы, устройство и его виды || Трубчатый разрядник принцип действия

Устройство разрядника

Разрядник состоит из двух основных частей: электродов и дугогасительного устройства.
Устройство разрядника в зависимости от его вида бывает разным.

Разрядник имеет прочный герметичный корпус, который предохраняет его от внешних механических повреждений. Промежуток между электродами называется искровым промежутком. Один из электродов присоединяется к защищаемому элементу электрической цепи, а другой обязательно заземляется. Без заземления разрядник бесполезен.

Важно то, что дугогасительное устройство несёт большее значение в работе разрядника, в ином случае разрядник не сможет предотвратить от фазного пробоя. Фазный пробой повлечет за собой короткое замыкание (КЗ).

На рисунке 2 показано устройство трубчатого разрядника. Он имеет прочный корпус 1, который способен выдержать большую температуру. Фланец 3, к нему присоединяется защищаемый участок электрической цепи, сам фланец является электродом разрядника. Электрод 2 подключается к заземлению. Он бывает двух видов: с регулировкой и без неё. Первый может менять размер искрового промежутка, тем самым изменяет величину пробивного напряжения.

Рис 2. Устройство трубчатого разрядника

Пробивное напряжение – это одна из главных характеристик разрядника, которая показывает напряжение, при котором в разряднике, между его электродами возникает искры, то есть разрядник пробивается. Полярность подключение к электродам 2 и 3 не имеет существенной разницы, если это разрядник переменной сети.

Дугогасительное устройство в данном случае представляет из себя корпус, который выделяет газ. Современные методы производства позволяют создавать разрядники различных характеристик.

Выбор разрядников

Прежде всего, нужно определиться с классом прибора:

Выбор по параметрам

Выбирать конкретное защитное устройство, работающее на разрядниках или варисторах, нужно по следующим параметрам:

Остальные значения, указанные в техническом паспорте нужны для проведения испытаний и наладки систем защиты на промышленных предприятиях. Поскольку создание системы защиты от перенапряжения дело ответственное, то если нет опыта лучше монтаж разрядников и заземления поручить специалистам.

Принцип работы разрядника

Принцип работы разрядника довольно прост, как и его устройство. При возникновение перенапряжения на электродах разрядника значительно возрастает напряжение. Если это напряжение станет больше напряжение пробоя, которое прописано в характеристике устройства, то возникнет пробой.

Между электродами проскочит искра. При этом снизится напряжение на его электродах, а в искровом промежутке ионизируется воздух. Разрядник станет пробиваться фазным напряжением и возникнет короткое замыкание.

Предлагаем ознакомиться Глубина посадки луковичных цветов таблица

Чтобы этого не произошло, в разряднике присутствует дугогасительное устройство. В зависимости от вида разрядника имеются различные виды дугогасительных устройств. Все разрядники подразделяются на несколько видов.

Ниже представлены основные виды разрядников.

Особенности монтажа и эксплуатации разрядников РВО

Перед установкой рекомендуется провести высоковольтные испытания изделия. Это необходимо для того, чтобы убедиться в соответствии нормам рабочих характеристик разрядника. Перед началом монтажа проверьте целостность фарфорового корпуса: на поверхности не должно быть нарушающих герметичность трещин и сколов, способных повредить защитную эмаль.

Разрядники РВО предназначены для установки на металлоконструкциях высоковольтных опор (закрепляются хомутами с прокладками). Для правильной работы важно установить изделие строго вертикально с максимальным отклонением не более 10 градусов.

Перед началом грозового сезона (ежегодно) разрядники РВО необходимо проверять посредством профилактических испытаний, в ходе которых фиксируется ток утечки и напряжение пробоя. По результатам контроля принимается решение о дальнейшей эксплуатации изделия или о его замене. Утилизация продукции, отработавшей свой срок, происходит в обычном порядке.

Трубчатый разрядник

Трубчатый разрядник представляет собой трубку из прочного материала. Сам материал – это различные полимеры. Самый распространённый из них – это полихлорвинил. Полихлорвинил способен вынести температуру, пригодную для данного типа разрядников.

В трубку помещены два электрода (рис 1.). Один присоединяется к защищаемому элементу, а другой заземляется. Принцип работы трубчатого разрядника довольно прост.

При напряжении пробоя образуется искра, которая ионизирует воздух. Воздух сильно нагревается, при этом идет массовое выделение газов.

Интенсивная газовая генерация гасит дугу фазного напряжения. Такое дугогасительное устройство называется продольным дутьём. Для выхода газов наружу, в разряднике имеется отверстие.

Газовый разрядник отличается от воздушного только тем, что его корпус наполняют инертным газом (аргоном или неоном). В отличие от воздушного разрядника, в газовом разряднике дугу, образованную фазным напряжением, гасят инертные газы.

В современной электронике трубчатые разрядники распространены повсеместно. Они просты по устройству и надежны. Пробивное напряжение воздушных разрядников невысокое, поэтому такие разрядники не применяются в более высоковольтной аппаратуре.

Более высокое пробивное напряжение у газовых разрядников. Они гораздо эффективнее, так как газы не вступают в реакции, тем самым продлевают жизнь электродам.

Рис 3. Трубчатый разрядник

Разрядник РВО-6 У1

Марка разрядника : РВО-6 У1
Напряжение: 6 кВ

Разрядники РВО-6 У1 вентильные облегченные предназначены для защиты от атмосферных перенапряжений изоляции электрооборудования переменного тока частотой 50 и 60 Гц. Изготавливаются для сетей с любой системой заземления нейтрали. Разрядники РВО-6 У1 вентильные облегченные соответствуют ТУ16-521.232-77 и группе IV по ГОСТ 16357-83. Условное обозначение разрядника РВО-6 У1 Р — разрядник В — вентильный О — облегченный 6 — класс напряжения в кВ У — климатическое исполнение 1 — категория размещения

Технические характеристики разрядника РВО-6 У1

Гарантийный срок эксплуатации разрядника РВО-6 У1 составляет: 3 года со дня ввода в эксплуатацию.

Вентильные разрядники.

Вентильный разрядник состоит из набора многократно повторяющихся искровых промежутков и нелинейных сопротивлений.

Принцип работы вентильного разрядника немного другой, чем у трубчатых разрядников. Во время работы электроды искрового промежутка снимают перенапряжения, а нелинейные сопротивления(резисторы) гасят дугу фазного напряжения.

Резисторы состоят из набора вилитовых дисков. Вилит – это запеченная смесь карбида кальция с жидким стеклом. По сравнению с трубчатыми и газовыми разрядниками, вентильные разрядники имеют более высокое напряжение пробоя.

Предлагаем ознакомиться Правда или миф: разбираем популярные способы укрепить иммунитет

Рис 4. Вентильный разрядник.

В отличие от устройства вентильного разрядника, в устройство магнитовентильного разрядника входит набор кольцевых магнитов.

Принцип работы магнитовентильного разрядника немного другой. При пробое фазным напряжением образуются дуга. Под воздействием магнитного поля магнитов дуга начинает вращаться, тем самым дуга гасится.

Рис 5. Магнитовентильный разрядник (РВМГ).

Назначение и технические данные разрядника РВО-10 У1

Трехлетний срок гарантии на вентильные разрядники РВО-10 У1 подтверждает качество исполнения и длительную работоспособность устройства, рассчитанного на применение в электросетях с классом напряжения в 10 киловольт и частотой 50 и 60 Гц. Компактные габариты и небольшая масса облегченного разрядника намного облегчают транспортировку и монтаж оборудования.

Компания ПВС-Энерго осуществляет реализацию вентильных разрядников РВО-10 У1 с оптимальными техническими характеристиками для эффективной защиты электрооборудования в сетях с переменными значениями тока от перенапряжений различного вида. Устройства совмещают умеренную стоимость с высоким качеством, позволяющим эксплуатировать разрядник намного дольше гарантийного срока.

Воздушные линии электропередачи

Разрядник длинно-искровой (РДИ) является устройством защиты воздушных линий электропередачи 6 — 10 кВ от грозовых перенапряжений.

Принцип действия

При ударе молнии в линию или вблизи нее на проводах линии возникает грозовое перенапряжение, под воздействием которого изоляция линии может перекрыться. После грозового перекрытия изоляции вероятность установления силовой дуги главным образом зависит от средней напряженности электрического поля, создаваемой рабочим напряжением линии на канале перекрытия.

Физические закономерности, связанные с переходом импульсного перекрытия в силовую дугу, исследовались в разных лабораториях мира. На основе обобщения результатов этих исследований и опыта эксплуатации действующих ВЛ в России принято нормативное соотношение, позволяющее оценивать вероятность возникновения силовой дуги при грозовых перекрытиях изоляции:

Ρ(д)=(1,59UхJхI-6) х 10-²= (1,59E-6)х10-²

где Е=U(ф)/l — средняя напряженность электрического поля вдоль пути перекрытия, кВ/м;

U(ф) — фазное напряжение линии, кВ/м;

l — длина пути перекрытия, м.

Как видно из формулы, при заданном номинальном напряжении вероятность возникновения дуги приблизительно обратно пропорциональна длине пути перекрытия. Поэтому за счет увеличения l можно снизить вероятность установления силовой дуги и, следовательно, сократить число отключений линий. Данный способ грозозащиты реализует этот принцип за счет использования специальных разрядников.

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 перекрытии вероятность установления дуги короткого замыкания сводится к нулю.

Разрядник длинно-искровой петлевого типа РДИП-10

Данные разрядники, имеющие в соответствии с утвержденными в 2002 году Техническими Условиями официальное сокращенное название РДИП-10-IV-УХЛ1, прошли все необходимые испытания и сертификацию, приняты МВК к серийному производству и массовой эксплуатации в энергосистемах. В настоящее время РДИП-10-IV-УХЛ1 находят все более широкое применение в различных регионах страны при строительстве новых, реконструкции и техническом перевооружении существующих ВЛ 6,10 кВ, в соответствии с проектными решениями, базирующимися на необходимой нормативно-технической документации, разработанной институтом «ОАО РОСЭП». Число разрядников, успешно эксплуатируемых во многих регионах России, превышает 200 000.

Рис. 1. Конструктивный эскиз

Конструктивный эскиз, показывающий общий вид и основные составные части разрядника приведен на рис.1

Разрядник состоит из согнутого в виде петли металлического стержня, покрытого слоем изоляции из полиэтилена высокого давления. Концы изолированной петли закреплены в зажиме крепления, с помощью которого разрядник присоединяется к штырю изолятора на опоре ВЛ. В средней части петли поверх изоляции расположена металлическая трубка. На проводе ВЛ, напротив металлической трубки разрядника, закрепляется универсальный зажим для создания необходимого воздушного искрового промежутка S. Закрепление изолированной петли разрядника на ВЛ производится с помощью зажима крепления. Зажим крепления изготовлен из стали, покрытой защитным слоем цинка, и имеет конструкцию, обеспечивающую надежное крепление разрядника к элементам арматуры ВЛ. Конструкция зажима крепления разрядника может быть изменена и иметь форму, адаптированную под конкретные условия крепления разрядника на опоре ВЛ.

Универсальный зажим для провода изготовлен из стали, покрытой защитным слоем цинка. Конструкция зажима позволяет устанавливать его как на неизолированные, так и на защищённые провода, зажим для которых имеет прокусывающие шипы. 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. При возникновении на проводе ВЛ индуктированного грозового импульса искровой воздушный промежуток S между проводом ВЛ и металлической трубкой разрядника пробивается, и напряжение прикладывается к изоляции между металлической трубкой и металлическим стержнем петли, имеющим потенциал опоры. Под воздействием приложенного импульсного напряжения вдоль поверхности изоляции петли от металлической трубки к зажиму крепления разрядника (по одному, или по обоим плечам петли) развивается скользящий разряд. Вследствие эффекта скользящего разряда вольт-секундная характеристика разрядника расположена ниже, чем вольт-секундная характеристика изолятора, то есть при воздействии грозового перенапряжения разрядник перекрывается, а изолятор нет. После прохождения импульсного тока молнии разряд гаснет, не переходя в силовую дугу, что предотвращает возникновение короткого замыкания, повреждение провода и отключение ВЛ. На рис.2 представлен момент срабатывания разрядника при воздействии грозового импульса перенапряжения во время лабораторных испытаний на полномасштабной модели траверсы ВЛ 10 кВ.

Рис.2. Фотография испытаний на макете.

Основные технические характеристики РДИП-10-4-УХЛ1

Конструкция узла крепления РДИП-10-4-УХЛ1 позволяет устанавливать его на штырь или крюк изолятора ВЛ и на другие элементы арматуры с защищенными и неизолированными проводами. Длинно-искровые разрядники:

Разрядный элемент РДИ, вдоль которого развивается скользящий разряд, имеет длину, в несколько раз превышающую длину импульсного перекрытия защищаемого изолятора линии. Конструктивные особенности разрядника обеспечивают более низкое разрядное напряжение при грозовом импульсе по сравнению с разрядным напряжением защищаемой изоляции. Главной особенностью РДИ является то, что вследствие большой длины грозового перекрытия вероятность установления дуги короткого замыкания практически сводится к нулю.

Схема установки

Разрядник предназначен для защиты ВЛ 6, 10 кВ от индуктированных грозовых перенапряжений, которые, как уже отмечалось, составляют подавляющую долю от общего числа грозовых перенапряжений, способных приводить к перекрытиям изоляции.

Известно, что величина индуктированных перенапряжений не превосходит значения 300 кВ, и это позволяет при правильной организации грозозащиты исключить возможность одновременного перекрытия двух или трех фаз на одной опоре и, соответственно, междуфазных коротких замыканий. Для этого необходимо устанавливать по одному разряднику на опору с чередованием фаз, например, на первой опоре разрядник устанавливается на фазу А, на второй — на фазу В, на третьей — на фазу С и т. д. (см. рис.3).

Рис.3.

При такой системе установки индуктированное на линии грозовое перенапряжение приводит к перекрытию разрядников на разных фазах соседних опор и образованию контура междуфазного замыкания сопровождающего тока напряжения промышленной частоты, в который включены сработавшие разрядники и сопротивления заземления опор Rз (см. рис.3), ограничивающие этот ток на уровне нескольких сотен ампер, способствуя его гашению и предотвращению отключения ВЛ.

Разрядные характеристики РДИП-10 обеспечивают то, что ни один из изоляторов всех трех фаз в данной схеме не перекрывается, поскольку каждый из них защищен разрядником, установленным электрически параллельно ему и расположенным либо непосредственно рядом с изолятором, либо на соседней опоре. При уровнях индуктированных перенапряжений, близких к импульсному напряжению срабатывания разрядника, возможно перекрытие разрядника лишь на одной опоре, приводящее к однофазному замыканию на землю. Ток замыкания при этом не превышает 10-20 А, и петлевой разрядник с общей длиной перекрытия 80 см гарантированно исключает возникновение силовой дуги.

Достоинства и преимущества:

Усовершенствованный разрядник длинно-искоровой петлевой РДИП1

РДИП1-10 по характеристикам, принципу действия и назначению не отличается от разрядника РДИП-10-IV-УХЛ1, являясь лишь его конструктивной модификацией. Конструктивное отличие РДИП1 от РДИП сводится к измененным форме изгиба петли, деталям узла крепления и способу обеспечения воздушного зазора между разрядником и проводом. Общий вид разрядника приведен на рис.4. Воздушный разрядный промежуток между электродом РДИП1 и проводом сохраняет установленные параметры независимо от геометрии провода в пролете и даже при проскальзывании провода в обвязке на изоляторе.

Рис.4.Фотография испытаний на макете.

Рис. 6 Общий вид петлевого разрядника РДИП1

1 — изолятор; 2 — траверса; 3 — провод; 4 — электрод разрядника; 5 — разрядник; 6 — воздушный зазор

Разрядник длинно-искровой модульный РДИМ-10

Длинно-искровой разрядник шлейфовый РДИШ-10

Чтение схем: разрядники и предохранители

Разрядники, как и предохранители, защищают электрооборудования от повреждений, которые могут возникнуть в результате короткого замыкания. Разрядники защищают изоляционное покрытие электроустановок от разрушения перенапряжениями, в одних случаях внешними, например, грозовыми, а в другом – внутренними, возникающими внутри самой установки (коммутационные перенапряжения). Основная же задача предохранителей заключается в отключении места, в котором возникло КЗ (короткое замыкание).

Обычно, быстродействующие предохранители используются в выпрямительных установках для защиты полупроводниковых выпрямителей. В устройствах связи, по причине того, что линии длинные, а сечения проводников очень мало, значение тока КЗ очень ограничено. По этой причине в таких установках не применяются обычные предохранители, их заменяют термическими предохранительными катушками – № 7. Термические катушки используются также в устройствах сигнализации.

В современных установках, предохранители совмещают либо с выключателями, либо с разъемами.

Разрядники. Общее обозначение двухэлектродного искрового промежутка проиллюстрировано на рисунке под №8. Общее обозначение разрядников (не учитывая его тип) приведен под номером 11. Для указания типа применяются обозначения: № 9 – шаровой разрядник; № 10 – роговой; № 12 – трубчатый разрядник; № 13 – вентильный разрядник (данный указатель отменен, но его можно встретить на некоторых старых схемах); № 14 – вентильный разрядник; № 16 вакуумный разрядник, № 17 двухэлектродный ионный разрядник с газовым наполнителем. Газовое наполнение на схемах обозначается жирной точкой внутри изображения баллона.

Для предотвращения массового пробоя изоляции и поражения человека электричеством при нарушении изоляционного покрытия между обмотками высшего и низшего напряжения трансформатора, применяются пробивные предохранители № 15. Этот тип предохранителей подключают между нейтралью обмоток низшего напряжения и землей – если обмотка соединена в звезду. Если треугольник – то между одним из фазных проводов и землей.

Источник