Eng Ru
Отправить письмо

Разрядники - файл Разрядники Реферат.docx. Классификация разрядников

$direct1

8. Разрядники

8.1. Назначение и классификация разрядников

Разрядники служат для ограничения атмосферных перенапряжений, воздействующих на изоляцию линии и подстанций. Основным элементом разрядника являет­ся искровой промежуток ИП, отделяющий рабочий провод от заземления. Проходящая волна высокой амплитуды вызывает срабатывание искрового промежутка, который срезает волну перенапряжения.

В функцию разрядника входит не только ограниче­ние волны перенапряжения, но и гашение дуги сопро­вождающего тока промышленной частоты, протекаю­щего через искровой промежуток вслед за импульсным пробоем. Разрядники с гашением сопровождающего тока подразделяются на вентильные и трубчатые.

8.2. Основные элементы вентильных разрядников серий рвс и рвп

Вентильные разрядники (РВ) предназначаются для защиты подстанционной изоляции. В настоящее время уровни изоляции трансформаторов и аппаратов устанавливаются в соответствии с защитными характеристиками, вентильных разрядников. Вентильные разрядники приобретают в силу этого большое экономическое значение; защитные свойства разрядников оказывают непосред­ственное влияние на стоимость высоковольтного обору­дования. Электропромышленность в послевоен­ные годы выпускает для сетей 3—220 кв вентильные раз­ рядники серии РВС и РВП, известные под названием, «вилитовые».

Основными элементами вентильного разрядника яв­ляются искровой промежуток и рабочее сопротивление. Искровой промежуток срезает волну опасного перенапряжения. Протекающий вслед за пробоем искрового промежутка импульсный ток создает на рабочем сопротивлении подъем напряжения. Это напряжение, воздейст­вующее на изоляцию, не должно существенно превышать пробивного напряжения искрового промежутка, так как иначе защитное действие разрядника было 6ы снижено.

Импульсные токи, протекающие через вентильные разрядники, могут достигать нескольких тысяч ампер, а в разрядниках распределительных сетей, где отсутствует надежная защита линейных подходов, в редких случаях даже десятков тысяч ампер.

Большой диапазон возможных импульсных токов означает, что напряжение на рабочем сопротивлении должно быть связано с током нелинейной зависимостью, так, чтобы повышение тока приводило только к незначительному повышению напряжения на сопротивлении. Соответствующей «вентильной» характеристикой обладает материал вилит.

Тело вилитовых сопротивлений состоит из зерен электротехнического карборунда, скрепленных керамической массой, которая носит название связки. Отдельные зерна соприкасаются между собой; площадь соприкосновения не превышает десятой части поверхности зерна.

Многочисленные исследования показали, что зерна карборунда обладают резко выраженной нелинейной характеристикой.

Рабочие сопротивления вентильных разрядников выполняются обычно в форме дисков из карборундовых порошков (зернистой массы) с кварцевой связкой (материал оцелит), глинистой связкой с добавлением графитового порошка (материал тирит), со связкой из органического стекла (материал вилит) и другими видами связки.

После прохождения волны перенапряжения разрядник оказывается приключенным к рабочему напряжению провода. Снижение напряжения приводит к резкому возрастанию сопротивления и ограничению тока промышленной частоты, протекающего через разрядник (сопровождающего тока), до нескольких десят­ков ампер.

Рис. 35 Единичный искровой промежуток вентильного разрядника.

К искровым промежуткам вентильных разрядников предъявляются требования: а) обладать пологой вольт-секундной характеристикой; б) гасить дугу сопровож­дающего тока 90—80 А. Требованиям пп. «а» и «б» удовлетворяют многократные искровые промежутки, единичный элемент которых показан на рис. 35. Разрядный промежуток образуется двумя ла­тунными штампованными шайбами, разделенными миканитовой прокладкой толщиной 0,5—1,0 мм. Электриче­ское поле между электродами близко к равномерному. При приложении импульсного напряжения на грани кон­тактов латунных электродов с миканитовой прокладкой возникает свечение, активизирующее межэлектродное пространство. Равномерное поле и подсвечивание являются необходимыми и достаточными условиями для пологой формы вольт-секундной характеристики про­межутка. Эта характеристика (нижняя и верхняя огибающие) приведена на рис, 36. Коэффициент импульса единичного промежутка равен примерно единице.

Рис. 36 Импульсные разрядные напряжения единичного искрового промежутка.

Гашение искровым промежутком сопровож­дающего тока промышленной частоты происхо­дит при первом прохождении тока нулевое зна­чение.

Серия разрядников РВС построена на принципе унификации деталей и стандартности характеристик элементов. Номенклатура серии состоит из шести еди­ниц, отвечающих номинальным напряжениям 15, 20, 33, 35 и 60 кв. Из различных комбинаций этих элемен­тов собираются разрядники для всех классов напряже­ний (рис. 37).

Каждый элемент разрядника содержит искровые промежутки и блоки вилитовых дисков — рабочее со­противление. Группа из единичных промежутков, поме­шенная в фарфоровый цилиндр, образует стандартный комплект промежутков (рис. 38).

Фарфоровый цилиндр с комплектом промежутков имеет две бронзовые крышки с вырезанными в них пру­жинящими контактами. Крышки не имеют жесткого крепления к цилиндру. К крышкам цилиндра прикреп­ляется комплект керамических сопротивлений, шунти­рующий искровые промежутки.

Рабочие сопротивления разрядника состоят из блоков вилитовых дисков. Диски связываются в блоки с по­мощью керамической обмазки. Контакт между блоками осуществляется через металлизированные торцовые по­верхности дисков.

Вилит невлагостоек и во влажной атмосфере происходит ухудшение его характеристик. Поэтому конструкций с вилитовыми сопротивлениями должны быть герметизированы.

Рис. 37 Вентильные разрядники РВС на напряжения 35—220 кв.

Размещение внутренних деталей в элементе РВС-20 показано на Рис.39. Искровой промежуток РВ разбит на две части, между которыми (в центре чехла) размещены блоки рабочего сопротивления. В верхней части чехла находится сжимающая все детали спиральная коническая пружина. Для уменьшения индуктивности разрядника пружина шунтируется медной лентой.

Рис. 38. Стандартный элемент искрового промежутка разрядника типа

РВС.

1 — единичный искровой промежуток; 2 — латунная крышка; 3 — подковообразное кар­борундовое сопротивление; 4 — цилиндр.

Рис. 39. Размещение внутренних деталей в разряднике РВС-20.

Для подстанций 3—10 кв с 1960 г. выпускаются облегченные разрядники серии РВП. Эти разрядники имеют рабочие сопротивления, составленные из вилитовых дисков диаметром 55 мм. Искровые промежутки имеют ту же конструкцию, что и в разрядниках РВС. Изоляционные прокладки намечено изготовлять из электрокартона (вместо миканита). Все разрядни­ки РВП не имеют шунтирующих сопротивлений. Рас­пределение напряжения по единичным промежуткам управляется их собственными емкостями. Разрядни­ки РВП снабжаются хомутом для крепления их на конструкциях опор и подстанций. Они могут работать также, будучи подвешенными к проводу.

Лекция 17.

studfiles.net

24.1 Назначение, область применения разрядников

Разрядник – это ЭА, искровой промежуток которого пробивается при определённом значении приложенного напряжения, ограничивая тем самым перенапряжения в установке.

Разрядники предназначены для защиты электроустановок от коммутационных и атмосферных импульсов перенапряжений, существенно превышающих номинальные.

24.2 Требования, предъявляемые к разрядникам

К разрядникам предъявляются следующие требования.

  1. Вольт-секундная характеристика разрядник должна идти ниже характеристики защищаемого объекта и должна быть более пологой.

  1. Искровой промежуток разрядника должен иметь определенную гарантированно электрическую прочность при промышленной частоте(50 Гц) и при импульсах.

  1. Остающееся напряжение на разряднике, характеризующее его токоограничивающую способность, не должно достигать опасных для изоляции оборудования значений.

  2. Сопровождающий ток частотой 50 Гц должен отключаться за минимальное время.

  3. Разрядник должен допускать большое число срабатываний без осмотра и ремонта.

24.3 Основные параметры разрядников

Основными параметрами разрядника являются:

  1. вольт-секундная характеристика;

  2. остающееся напряжение;

  3. сопровождающий ток.

Вольт-секундная характеристика – это зависимость максимального напряжения импульса от времени разряда.

Основным элементом разрядника является искровой промежуток. Вольт-секундная характеристика этого промежутка (кривая 1) должна лежать ниже вольт- секундной характеристики защищаемого оборудования (кривая 2).

Рис. 101. Согласование характеристик разрядника и защищаемого оборудования:

1 – характеристика искрового промежутка, 2 – вольт-секундная характеристика изоляции оборудования, 3 – ограниченное разрядником перенапряжение

При возникновении перенапряжения (кривая 5) искровой промежуток разрядника пробивается раньше (точка О), чем изоляция оборудования. После пробоя линия (сеть) заземляется через сопротивление разрядника. При этом напряжение на линии определяется значением тока I через разрядник, сопротивлением разрядника и заземления R3.

Падение напряжения на разряднике при протекании тока данного значения и формы называется остающимся напряжением. Чем меньше это напряжение, тем лучше качество разрядника .

После пробоя разрядника от импульса напряжения его искровой промежуток ионизирован и легко пробивается фазным напряжением. Возникает КЗ на землю, и через разрядник протекает ток промышленной частоты, который называется сопровождающим. Чтобы избежать срабатывания защиты и отключения оборудования, разрядник должен отключать сопровождающий ток в возможно малые сроки (примерно полупериод промышленной частоты).

24.4 Конструкции разрядников, физические явления в электрических аппаратах

Конструкции и параметры отечественных и зарубежных разрядников приведены в справочниках по электрическим сетям и электроооборудованию.

24.5 Трубчатые разрядники, физические явления в электрическом аппарате

При нормальной работе установки разрядник заземлен от линии воздушным промежуткомS2.

Рис. 102. Трубчатый разрядник:

1 - трубка; 2- электроды; 3 - кольцевой электрод; 4 - заземленный электрод; 5 - буферный объем

При возникновении перенапряжения пробиваются оба промежутка S1 и S2 и импульсный ток отводится в землю. Возникающая в трубе дуга вызывает сильную газогенерацию из стенок трубки. Газы устремляются через выхлопные отверстия в кольцевом электроде 3, образуя интенсивное продольное дутье, которое гасит дугу при прохождении ток через нуль, одновременно гаснет дуга и на промежутке S2. Отключение сопровождается большим выбросом пламени и газов. Предельный отключаемый ток определяется прочностью трубки и, например для разрядников серии РТВ на 6-10 кВ составляет 12 кА. Предельные токи отключения разрядников с фибробакетовыми трубками меньше, чем у разрядников с винипластовыми трубками.

studfiles.net

Основные параметры разрядников

 

Основными параметрами разрядника являются:

1) вольт-секундная характеристика;

2) остающееся напряжение;

3) сопровождающий ток.

Вольт-секундная характеристика – это зависимость максимального напряжения импульса от времени разряда.

Основным элементом разрядника является искровой промежуток. Вольт-секундная характеристика этого промежутка (кривая 1) должна лежать ниже вольт- секундной характеристики защищаемого оборудования (кривая 2).

Рис. 7.5.1. Согласование характеристик разрядника и защищаемого оборудования:

1 – характеристика искрового промежутка, 2 – вольт-секундная характеристика изоляции оборудования, 3 – ограниченное разрядником перенапряжение

 

При возникновении перенапряжения (кривая 5) искровой промежуток разрядника пробивается раньше (точка О), чем изоляция оборудования. После пробоя линия (сеть) заземляется через сопротивление разрядника. При этом напряжение на линии определяется значением тока I через разрядник, сопротивлением разрядника и заземления R3.

Падение напряжения на разряднике при протекании тока данного значения и формы называется остающимся напряжением. Чем меньше это напряжение, тем лучше качество разрядника .

После пробоя разрядника от импульса напряжения его искровой промежуток ионизирован и легко пробивается фазным напряжением. Возникает КЗ на землю, и через разрядник протекает ток промышленной частоты, который называется сопровождающим. Чтобы избежать срабатывания защиты и отключения оборудования, разрядник должен отключать сопровождающий ток в возможно малые сроки (примерно полупериод промышленной частоты).

 

Конструкции разрядников, физические явления в электрических

Аппаратах

 

Конструкции и параметры отечественных и зарубежных разрядников приведены в справочниках по электрическим сетям и электроооборудованию.

 

 

 

Трубчатые разрядники, физические явления в электрическом

Аппарате

 

При нормальной работе установки разрядник заземлен от линии воздушным промежутком S2.

 

Рис. 7.5.2. Трубчатый разрядник:

1 - трубка; 2- электроды; 3 - кольцевой электрод; 4 - заземленный электрод; 5 - буферный объем

 

При возникновении перенапряжения пробиваются оба промежутка S1 и S2 и импульсный ток отводится в землю. Возникающая в трубе дуга вызывает сильную газогенерацию из стенок трубки. Газы устремляются через выхлопные отверстия в кольцевом электроде 3, образуя интенсивное продольное дутье, которое гасит дугу при прохождении ток через нуль, одновременно гаснет дуга и на промежутке S2. Отключение сопровождается большим выбросом пламени и газов. Предельный отключаемый ток определяется прочностью трубки и, например для разрядников серии РТВ на 6-10 кВ составляет 12 кА. Предельные токи отключения разрядников с фибробакетовыми трубками меньше, чем у разрядников с винипластовыми трубками.

 

Похожие статьи:

poznayka.org

Виды разрядников

Назначение и принцип действия ОПН

5. Сфера применения ограничителей перенапряжения

6. Классификация ограничителей перенапряжений

 

1. Разрядник — электрический аппарат, предназначенный для ограничения перенапряжений в электротехнических установках и электрических сетях. Первоначально разрядником называли устройство для защиты от перенапряжений, основанный на технологии искрового промежутка. Затем, с развитием технологий, для ограничения перенапряжений начали применять устройства на основе полупроводников и металл-оксидных варисторов, применительно к которым продолжают употреблять термин "разрядник".

Виды разрядников

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.

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 свое 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 окисно-цинковых сопротивлений 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.

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 перекрытии вероятность установления дуги короткого замыкания сводится к нулю.

Существуют различные модификации РДИ, отличающиеся назначением и особенностями ВЛ, 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.

Дата добавления: 2015-08-26; просмотров: 740 | Нарушение авторских прав

mybiblioteka.su - 2015-2018 год. (0.039 сек.)

mybiblioteka.su

Общее обозначение разрядника

РАЗРЯДНИКИ.

 

Выполнила: Шлёмина Е. В.

Группа: 7203

Факультет: ЭЛ

Проверил: Барченко В. Т.

 

Санкт-Петербург

2011 г

Содержание.

1. Введение…………………………………………………………………..3

2. Типы разрядников………………………………………………………..3

3. Виды разрядников………………………………………………………..4

4. Общее обозначение разрядника………………………………………..10

5. Вольт-секундная характеристика……………………………………...10

6. Список литературы……………………………………………………..13

Введение.

Разрядник - устройство для замыкания электрических цепей посредством электрического разряда в газе, вакууме или (реже) твёрдом диэлектрике; содержит 2 или более электрода, разделённых одним или более разрядным промежутком, проводимость которого резко меняется, когда разность потенциалов между электродами становится равной некоторой определённой при данных условиях величине — напряжению пробоя. В зависимости от состояния разрядного промежутка и параметров электрической цепи в разрядники могут иметь место различные формы разряда: искровой разряд,тлеющий разряд (в т. ч. коронный разряд),дуговой разряд, высокочастотный разряд или смешанные формы. Разрядники применяются в электротехнике и различных областях радиоэлектроники, в автоматике и экспериментальной физике; они служат для защиты электрических цепей и приборов от перенапряжений, для переключения высокочастотных и высоковольтных электрических цепей, их используют также при измерении высоких напряжений, а иногда — в качестве индикаторов степени разрежения в вакуумных системах.

 

Типы разрядников.

В соответствии с функциональным назначением выделяют два основных типа разрядников — защитные и управляющие. Защитные разрядники позволяют предотвращать чрезмерное возрастание напряжения на линии или на той установке, к которой они подсоединены, вследствие пробоя разрядника. Простейшими разновидностями разрядников, используемых для защиты электрических сетей, являются стержневые и роговые разрядники, состоящие из двух разделённых воздушным промежутком электродов (соответственно в виде стержней или изогнутых рогов). Один из электродов подсоединяют к защищаемому устройству, другой — заземляют. Т. к. при пробое проводимость газоразрядного промежутка резко возрастает, то разрядный ток не прекращается и после спадания напряжения до нормальной величины. Этот ток (т. н. сопровождающий ток), являющийся током замыкания системы (или установки) на землю, приводит к срабатыванию релейной защиты, что влечёт за собой временное прекращение электроснабжения установки или участка сети. Срабатывание релейной защиты в случае переменного тока можно предотвратить применением трубчатых разрядников, обеспечивающих гашение дуги сопровождающего тока. В трубчатых разрядниках разрядный промежуток расположен в канале трубки, выполненной из изоляционного газогенерирующего материала. Под действием тепла, выделяющегося в дуге сопровождающего тока, материал трубки разлагается с выделением большого количества газа; при этом давление в канале трубки повышается, образуется поток газа, гасящий дугу при переходе сопровождающего тока через нулевое значение. Трубчатые Р. используются, как правило, для защиты линий электропередачи переменного тока от грозовых перенапряжений.

Для обеспечения эффективной работы защитных разрядников пробивное напряжение последних должно быть высокостабильным (не зависящим от атмосферных условий и состояния электродов). Кроме того, вольт-секундная характеристика разрядного промежутка — кривая зависимости его пробивного напряжения от скорости нарастания напряжения на нём — должна быть относительно пологой и лежать ниже вольт-секундной характеристики изоляции защищаемого устройства. Этим требованиям удовлетворяют разрядники вентильные, обеспечивающие защиту от грозовых и коммутационных перенапряжений изоляции трансформаторов и др. электрических устройств.

Управляющие разрядники применяются для соединения в определённой последовательности различных элементов генераторов импульсного напряжения, для подсоединения нагрузки к мощным импульсным источникам тока, а также для соединения элементов электрических схем испытательной аппаратуры высокого напряжения и др. Простейший управляющий разрядник — шаровой разрядник, состоящий из двух сферических электродов, разделённых слоем газа. В некоторых типах управляющих разрядников разряд между электродами инициируется в нужный момент путём ослабления электрической прочности разрядного промежутка (например, вспрыскиванием раскалённого газа) или с помощью поджигающего импульса.

 

Виды разрядников.

Трубчатый разрядникслужит 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.

Представляет собой комбинацию из двух последовательно включенных искровых промежутков (рис. 1). Первый (внешний) стержневой промежуток S1 выполняет функцию ограничения грозовых перенапряжений. Второй (внутренний) промежуток S2 расположен внутри трубки 1 из газогенерирующего материала. Один конец трубки заглушён заземленным металлическим колпачком 2 с присоединенным к нему стержневым электродом 3. Второй конец трубки открыт и охвачен кольцевым электродом 4. Внутренний промежуток служит для гашения электрической дуги и потому его также именуют дугогасящим.

Рис. 1. Трубчатый разрядник.

При ограничении перенапряжений можно выделить два этапа срабатывания трубчатый разрядник. На первом этапе при воздействии грозового импульса пробиваются оба искровых промежутка и через них протекает импульсный ток, отводящий энергию перенапряжения в землю и тем самым ограничивающий его. Вольт-секундная характеристика трубчатого разрядника определяется в основном размерами внешнего промежутка и имеет вид, характерный для всех стержневых промежутков в атмосферном воздухе. Повторный пробой ионизированных промежутков рабочим напряжением приводит к зажиганию между электродами электрической дуги. Начинается второй этап срабатывания трубчатого разрядника — гашение дуги сопровождающего тока. Под действием высокой температуры дуги с внутренней поверхности трубки выделяется большое количество газа, повышающее давление в ней до 15 МПа. Газы устремляются к открытому концу трубки и создают продольное по отношению к горящей дуге дутье, которое позволяет погасить дугу при первом же переходе тока через нулевое значение. Срабатывание РТ сопровождается выхлопом значительного количества раскаленных ионизированных газов и сильным звуковымэффектом.Трубчатый разрядник представляет собой дугогасительную трубку из полихлорвинила, с разных концов которой закреплены электроды. Один электрод заземляется, а второй располагается на небольшом расстоянии от защищаемого участка (расстояние регулируется в зависимости от напряжения защищаемого участка). При возникновении перенапряжения пробиваются оба промежутка: между разрядником и защищаемым участком и между двумя электродами. В результате пробоя в трубке возникает интенсивная газогенерация, и через выхлопное отверстие образуется продольное дутье, достаточное для погашения дуги.

Вентильный разрядникслужит средством ограничения перенапряжений оборудования электроустановок, возникающих при коммутациях электрических цепей, разрядах молнии и т. п.

Рис. 2. Вентильный (однофазный) разрядник.

Состоит из искровых промежутков (1) и нелинейных резисторов (2), заключенных в герметично закрытую фарфоровую покрышку (3), которая защищает внутренние элементы разрядника от воздействия внешней среды и обеспечивает стабильность характеристик.

Вентильный разрядник состоит из двух основных компонентов: многократного искрового промежутка (состоящего из нескольких однократных) 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 свое называние. Среди прочих преимуществ вентильных разрядников следует отметить бесшумность срабатывания и отсутствие выбросов газа или пламени.

 

Магнитовентильный разрядник (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.

Рис. 3. Магнитовентильный разрядник.

На напряжение 35-500 кВ нашли применение разрядники магнитовентильные типа РВМ. Они отличаются от других типов разрядников наличием блоков магнитных искровых промежутков (рис. 3). Такие стандартные блоки искровых промежутков, дополненные дисковыми вилитовыми резисторами изготовляются на напряжение 35 кВ. Блок магнитных искровых промежутков состоит из набора единичных искровых промежутков 2, разделенных между собой кольцевыми магнитами 3. Единичный искровой промежуток составляется из двух концентрически расположенных медных электродов 6 и 8, между которыми образуется кольцевая щель 7. Возникающая в щели дуга вращается под действием постоянных магнитов с большой скоростью, что способствует ее быстрому гашению Набор из постоянных магнитов и единичных искровых промежутков помещается внутри фарфоровой покрышки 1, закрытой стальными крышками 5. Магниты и медные электроды плотно сжимаются стальной пружиной 4.

Ограничитель перенапряжения– это разрядник без искровых промежутков. Активная часть такого разрядника состоит из последовательного набора варисторов, проводимость которых нелинейно зависит от приложенного напряжения.

Разрядник без искровых промежутков обладает особой быстротой срабатывания: при возникновении перенапряжения сопротивление такого разрядника резко снижается, возрастая сразу после прохождения заряда (менее чем за 1 наносекунду). При этом сохраняется стабильность характеристики варисторов после многих срабатываний вплоть до окончания указанного срока эксплуатации, что устраняет необходимость в эксплуатационном обслуживании.

Рис. 4. Ограничитель перенапряжения.

1. Усиливающие элементы2. Варисторы3. Покрышка новой резины4. Защитная лента5. Фланец

ОПН в полимерном корпусе могут состоять из одного или нескольких модулей, каждый из которых содержит одну колонку варисторов. Варисторы не обладают "кумулятивным" эффектом, т.е. их вольт-амперная характеристика не зависит от числа срабатываний ОПН. Силиконовая покрышка наносится на активную часть методом непосредственного вакуумного литья в специальной холдинговой машине. Фланцы соединены друг с другом двумя или более усиливающими элементами из стекловолокна, что придает ОПН высокие механические характеристики. Благодаря тому, что силиконовая изоляция наносится непосредственно на вариаторы, внутри нет воздуха и, как следствие, отсутствуют внутренние частичные разряды. Кроме того, улучшаются условия охлаждения варисторов, что улучшает энергопоглащающую способность ОПН. ОПН состоит из внешнего изолятора, выполненного из негаллогенированной силиконовой резины с концевыми фланцами и выводами, выполненными из нержавеющей стали, алюминия или меди. Внутренняя часть ОПН состоит из металлооксидных варисторов, стальных прокладок, алюминиевыхкомпонентов, стекловолоконных стяжек и арамидных волокон. Металлоксидные варисторы представляют собой агломератные «таблетки», состоящие в основном из ZnO (90%) и др. веществ (более 1%): Bi2O3, Sb2O3, NiO, Cr2O3. Металлоксидные варисторы покрыты слоем тонкого стекла (<0,1 % веса), содержащим РbО. Силиконовая резина, используемая для внешней изоляции, обладает значительно более высокой гидрофобностью и стойкостью к воздействию ультрафиолетовой радиации, чем фарфоровая изоляция. Кроме того, применение полимерной изоляции снижает массогабаритные параметры ОПН, что расширяет возможность их применения. ОПН могут монтироваться по так называемой «перевернутой» схеме, когда подвод напряжения осуществляется снизу.

ОПН 6-110 кВ с полимерной изоляцией, по сравнению с вентильными разрядниками, обладают целым рядом преимуществ:

1. варисторы, применяемые в ОПН, обладают высокой стабильностью, котораяне изменяется в процессе длительной эксплуатации;

2. большое быстродействие срабатывания ОПН при коммутационных игрозовых перенапряжениях;

3. отличные пиковые характеристики ОПН в широком диапазоне рабочейтемпературы;

4. применение варисторов в одно колонковом исполнении позволяетобеспечить особенно глубокое ограничение напряжений и, соответственно, болеевысокую надежность работы оборудования и улучшение параметров сети;

5. уменьшение габарита и веса ОПН в 10 — 20 раз позволяет установить ихнепосредственно вблизи защищаемого оборудования;

6. высокая механическая прочность и малая масса ОПН позволяетустанавливать их на ВЛ 6-110 кВ без усиления конструкции опор;

7. ОПН в полимерном корпусе не требуют специального обслуживания, неповреждаются при транспортировке и хранении;

8. малые массо-габариты ОПН позволяют легко выполнять их монтаж приминимальном использовании техники.

Общее обозначение разрядника.

Рис. 5. Обозначение разрядников.

1. Общее обозначение разрядника2. Разрядник трубчатый3. Разрядник вентильный и магнитовентильный4. ОПН

studopedya.ru

Разрядники - Разрядники Реферат.docx

Разрядникискачать (2391.2 kb.)

Доступные файлы (1):

содержание

Разрядники Реферат.docx

Реклама MarketGid: Содержание
1.Общие сведения 3
2.Трубчатые разрядники 6
3.Вентильные разрядники 8
4.Разрядники постоянного тока 13
5.Ограничители перенапряжений 14
6.Длинно-искровые разрядники 15

1.Общие сведения

При работе электрических установок возникают напря

жения, которые могут значительно превышать номинальные значения (перенапряжения). Эти перенапряжения могут пробить электрическую изоляцию элементов оборудования и вывести установку из строя. Чтобы избежать пробоя элек

трической изоляции, она должна выдерживать эти перена

пряжения, однако габаритные размеры оборудования полу

чаются чрезмерно большими, так как перенапряжения мо

гут быть в 6-8 раз больше номинального напряжения. С целью облегчения изоляции возникающие перенапряже

ния ограничивают с помощью разрядников и изоляцию обо

рудования выбирают по этому ограниченному значению перенапряжений. Возникающие перенапряжения делят на две группы: внутренние (коммутационные) и атмосферные. Первые возникают при коммутации электрических цепей (катушек индуктивностей, конденсаторов, длинных линий), дуговых замыканиях на землю и других процессах. Они ха

рактеризуются относительно низкой частотой воздействую

щего напряжения (до 1000 Гц) и длительностью воздейст

вия до 1 с. Вторые возникают при воздействии ат

мосферного электричества, имеют импульсный характер воздействующих напряжений и малую длительность (де

сятки микросекунд). Электрическая прочность изоляции при импульсах зависит от формы импульса, его амплитуды. Зависимость максимального напряжения импульса от вре

мени разряда называется вольт-секундной характеристикой. Для изоляции с неоднородным электрическим полем ха

рактерна резко падающая вольт-секундная характеристика. При равномерном поле вольт-секунд

ная характеристика пологая и идет почти параллельно оси вре

мени.Рис.1. Согласование ха

рактеристик разрядника и защищаемого оборудованияОсновным элементом разряд

ника является искровой про

межуток. Вольт-секундная характеристика этого промежутка (кривая 1 на рис.1) должна лежать ниже вольт-секундной характеристики защищаемого обо

рудования (кривая 2). При появ

лении перенапряжения промежуток должен пробиться раньше, чем изоляция защищаемого оборудования. После пробоя линия заземляется через соп

ротивление разрядника. При этом напряжение на линии оп

ределяется током I, проходящим через разрядник, сопро

тивлениями разрядника и заземления Rз. Чем меньше эти сопротивления, тем эффективнее ограничиваются перена

пряжения, т.е. больше разница между возможным (кри

вая 4) и ограниченным разрядником перенапряжением (кривая 3). Во время пробоя через разрядник протекает импульс тока.

Напряжение на разряднике при протекании импульса тока данного значения и формы называется остающим

ся напряжением. Чем меньше это напряжение, тем лучше качество разрядника. После прохождения импульса тока искровой промежу

ток оказывается ионизированным и легко пробивается но

минальным фазным напряжением. Возникает КЗ на землю, при котором через разрядник протекает ток промышленной частоты, который называется сопровождающим. Сопровождающий ток может изменяться в широких пре

делах. Чтобы избежать выключения оборудования от релейной защиты, этот ток должен быть отключен разрядником в воз

можно малое время (около полупериода промышленной частоты).

К разрядникам предъявляются следующие требования.

1.Вольт-секундная характеристика разрядника должна идти ниже характеристики защищаемого объекта и долж

на быть пологой.

2.Искровой промежуток разрядника должен иметь опре

деленную гарантированную электрическую прочность при промышленной частоте (50 Гц) и при импульсах.

3.Остающееся напряжение на разряднике, характери

зующее его ограничивающую способность, не должно до

стигать опасных для изоляции оборудования значений.

4.Сопровождающий ток частотой 50 Гц должен отклю

чаться за минимальное время.

5.Разрядник должен допускать большое число сраба

тываний без осмотра и ремонта.

Рис.2. Обозначение разрядниковНа электрических принципиальных схемах в России разрядники обозначаются согласно ГОСТ 2.727—68.

1. Общее обозначение разрядника

2. Разрядник трубчатый

3. Разрядник вентильный и магнитовентильный

4. ОПН

Промышлен

ность выпускает вентильные разрядники се

рий РН, РВН, РНК, РВО, РВС, РВТ, РВМГ, РВРД, РВМ, РВМА, РМВУ и трубчатые.

Разрядник РН - низкого напряжения, предназначен для защиты от атмосферных перенапряжений изоляции электрооборудо

вания напряжением 0,5 кВ.

Разрядник ^ - вентильный, для за

щиты от атмосферных перенапряжений изо

ляции электрооборудования.

Разрядник РНК предназначен для за

щиты устройств контроля изоляции вводов высокого напряжения трансформаторов.

Разрядник РВРД - вентильный, с растя

гивающейся дугой, предназначен для за

щиты изоляции электрических машин от ат

мосферных и кратковременных внутренних перенапряжений.

Разрядник РМВУ - вентильный, маг

нитный, униполярный, предназначен для за

щиты от перенапряжений изоляции тягового электрооборудования в установках постоян

ного тока.

Разрядник РА - серии А, предназначен для защиты от перенапряжений обмоток возбуждения крупных синхронных машин (турбогенераторов, гидрогенераторов и ком

пенсаторов) с номинальным током возбу

ждения до 3000 А.

Разрядник ^ - вентильный облегчен

ной конструкции; разрядник РВС - вен

тильный станционный; разрядник РВТ - вентильный, токоограничивающий; разряд

ник PC - вентильный для защиты электроу

становок сельскохозяйственного назначения; разрядники серии РВМ, РВМГ, РВМА, РВМК - вентильные с магнитным гашением дуги, модификации Г и А, комби

нированные, предназначены для защиты от атмосферных и кратковременных внутренних перенапряжений (в пределах пропускной спо

собности разрядников) изоляции оборудова

ния электрических станций и подстанций переменного тока номинальным напряже

нием 15-500 кВ.

Трубчатые разрядники РТВ и РТФ - винипластовые или фибробакелитовые, предназначены для защиты от атмосферных перенапряжений изоляции ли

ний электропередачи и с другими

средствами защиты для защиты изоляции электрообору

дования станций и подстанций напряжением 3, 6, 10, 35, 110 кВ.

^

Рис.3. Трубчатый разрядник

Трубчатый разрядник (рис.3) при нормальной работе установки отделен от линии воздушным промежутком S2. При появлении перена

пряжения пробиваются промежут

ки S1 и S2 и импульсный ток от

водится в землю. После прохож

дения импульсного тока по разряднику течет сопровождающий ток промышленной частоты. В уз

ком канале обоймы (трубки) 1 из газогенерирующего материала (винипласта или фибры) в проме

жутке S1 между электродами 2 и 3 загорается дуга. Внутри обой

мы 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 разряд

ника. В заземленном электроде 4 имеется буферный объем 5, где накап

ливается 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 определяет

ся механической прочностью обоймы и составляет 10 кА для фибробакелитовой обоймы и 20 кА для винипластовой, упрочненной стеклотка

нью на эпоксидной смоле. Сопровождающий ток частотой 50 Гц опре

деляется местом расположения разрядника и меняется в довольно широком диапазоне в зависимости от режима работы энергосистемы. Поэтому должны быть известны минимальные и максимальные значе

ния тока КЗ в месте установки разрядника.

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.

Работа трубчатого разрядника сопровождается сильным звуковым эффектом и выбросом газов. Так, зона выброса газов разрядника PTB-I10 имеет вид конуса с диаметром 3,5 и высотой 2,2 м. При раз

мещении разрядников необходимо, чтобы в эту зону не попадали эле

менты, находящиеся под высоким потенциалом.

Защитная характеристика разрядника в значительной степени за

висит от вольт-секундной характеристики искрового промежутка. В трубчатом разряднике промежуток образован стержневыми электро

дами, имеющими крутую вольт-секундную характеристику из-за боль

шой неоднородности электрического поля. В то же время электрическое поле в защищаемых аппаратах и оборудовании стремятся сделать рав

номерным с целью более полного использования изоляционных матери

алов и уменьшения габаритов и массы. При равномерном поле вольт-секундная характеристика получается пологой, практически мало зави

сящей от времени. В связи с этим трубчатые разрядники, имеющие крутую вольт-секундную характеристику, непригодны для защиты подстанционного оборудования. Обычно с их помощью защищается только линейная изоляция (изоляция, создаваемая подвесными изоляторами). При выборе трубчатого разрядника

необходимо рассчитать возможный минимальный и максимальный ток КЗ в месте установки и по этим то

кам выбрать соответствующий разрядник. Номинальное напряжение разрядника должно соответствовать номинальному напряжению сети. Размеры внутреннего S1 и внешнего S2 промежутков (рис.3) выби

раются по специальным таблицам.

^ Рис.4. Вентильный разрядник (а) и его искровые промежутки в увеличенном масштабе (б)Разрядник типа PBC-1O (разрядник вилитовый станционный на 10 кВ) показан на рис.4,а. Основными элементами являются вилитовые кольца 1, искровые промежутки 2 и рабочие резисторы 3. Эти элементы расположены внутри фарфорового кожуха 4, который с тор

цов имеет специальные фланцы 5 для крепления и присоединения раз

рядника. Рабочие резисторы 3 изменяют свои характеристики при наличии влаги. Кроме того, влага, оседая на стенках и деталях внутри разряд

ника, ухудшает его изоляцию и создает возможность перекрытия. Для исключения проникновения влаги кожух разрядника герметизируется по торцам с помощью пластин 6 и уплотнительных резиновых прокла

док 7.

Работа разрядника происходит в следующем порядке. При появлении перенапряжения пробиваются три последовательно включенных блока искровых промежутков 2 (рис.4,б). Импульс тока при этом через рабочие резисторы замыкается на землю. Возникший сопровождающий ток ограничивается рабочими резисторами, которые создают условия для гашения дуги сопровождающего тока.

После пробоя искровых промежутков напряжение на разряднике

Если сопротивление разрядника Rр определяемое рабочими рези

сторами, линейное, то напряжение на разряднике растет пропорцио

нально току и может стать выше допустимого для защищаемого оборудования. Для ограничения напряжения Uр сопротивление Rр выпол

няется нелинейным и с ростом тока уменьшается. Зависимость между напряжением и током в этом случае выражается как

где ^ -постоянная, характеризующая напряжение на сопротивлении Rp при токе 1 А; α -показатель нелинейности. Случай, когда α=0, яв

ляется идеальным, так как напряжение Up не зависит от тока.

Описанные разрядники получили название вентильных, потому что при импульсных токах их сопротивление резко падает, что дает воз

можность пропустить большой ток при относительно небольшом паде

нии напряжения.Рис.5. Вольт-амперная характеристика вилитового резистораВ качестве материала нелинейных резисторов широко применяется вилит. В области больших токов его показатель нелинейности α=0,13-0,2. Типичная вольт-амперная характеристика вилитового резистора приведена на рис.5,а. При небольших токах сопротивление Rp ве

лико и напряжение линейно растет с ростом тока (область А). При больших токах сопротивление резко уменьшается и напряжение Uр поч

ти не растет (область В).

Основу вилита составляют зерна карборунда SiC с удельным со

противлением около 10-2 Ом·м. На поверхности карборундовых зерен создается пленка оксида кремния SiO2 толщиной 10-7 м, сопротивление которой зависит от приложенного к ней напряжения. При небольших напряжениях удельное сопротивление пленки составляет 104-106 Ом·м. При увеличении приложенного напряжения сопротивление пленки рез

ко уменьшается, сопротивление определяется в основном зернами кар

борунда и падение напряжения ограничивается..

Рабочие резисторы изготавливаются в виде дисков диаметром 0,1-0,15 м и высотой (20-60)·10-3 м. С помощью жидкого стекла зер

на карборунда прочно связываются между собой.

Вилит очень гигроскопичен. Для защиты от влаги цилиндрическая поверхность дисков покрывается изолирующей обмазкой. Торцевые по

верхности являются контактными и металлизируются.

Обычно несколько рабочих резисторов в виде дисков соединяются последовательно (на рис.3,а изображено 10 дисков). При наличии n дисков остающееся напряжение

Для уменьшения остающегося напряжения число дисков n должно быть как можно меньше.

При прохождении тока температура дисков повышается. При про

текании импульса тока большой амплитуды, но малой длительности (десятки микросекунд) резисторы не успевают нагреваться до высокой температуры. При длительном протекании даже небольших токов про

мышленной частоты (один полупериод равен 10 мс) температура мо

жет превысить допустимое значение, диски теряют свои вентильные свойства, и разрядник выходит из строя.

Предельно допустимая амплитуда импульса тока для диска диа

метром 100 мм равна 10 кА при длительности импульса 40 мкс. Допу

стимая амплитуда прямоугольного импульса с длительностью 2000 мкс не превышает 150 А. Такие токи диск без повреждения пропускает 20-30 раз.

После прохождения импульсного тока через разрядник начинает протекать сопровождающий ток, представляющий собой ток промыш

ленной частоты. По мере приближения тока к нулевому значению со

противление вилита резко увеличивается, что ведет к искажению сину

соидальной формы тока. Увеличение сопротивления цепи ведет к умень

шению тока и угла сдвига фаз φ между током и напряжением (φ->0). На рис.5,б показаны кривые токов в рабочем резисторе. Здесь 1 -напряжение источника 50 Гц; 2 -кривая тока цепи, определяемого ин

дуктивным сопротивлением ^ ; 3 -кривая тока, определяемого рабочим резистором (Rр>>X). Из-за нелинейности резистора Rp уменьшается возвращающееся напряжение (напряжение промышленной частоты). Уменьшение скорости подхода тока к нулю уменьшает мощность дуги в области нулевого значения тока. Все это облегчает процесс гашения дуги, горящей между электродами разрядного промежутка. Благодаря применению латунных электродов в искровых промежутках после про

хода тока через нуль около каждого катода образуется промежуток, электрическая прочность которого 1,5 кВ. Это обеспечивает гашение сопровождающего тока при первом прохождении тока через нуль и по

зволяет погасить дугу в искровых промежутках без применения специ

альных дугогасительных устройств.

Устройство искрового промежутка вентильного разрядника ясно из рис.4,б. Форма электродов обеспечивает равномерное электрическое поле, что позволяет получить пологую вольт-секундную характеристи

ку. Расстояние между электродами принимается (0,5-1)·10-3 м.

Возникновение заряда в закрытом объеме разрядника при малой длительности импульса тока затруднено. Для облегчения ионизации искрового промежутка между электродами помещается миканитовая прокладка. Так как диэлектрическая проницаемость воздуха значительно меньше, чем у входящей в состав миканита слюды, то в приэлектродном объеме воздуха возникают высокие градиенты электрического поля, вызывающие его начальную ионизацию. Образующиеся электро

ны приводят к быстрому формированию разряда в центре искрового промежутка.

Искровые промежутки последовательно соединяются, образуя блок (см. рис.4,б). Обычно разрядник имеет несколько таких блоков. Результирующая вольт-секундная характеристика последовательно со

единенных промежутков достаточно пологая.

Экспериментально установлено, что одиночный искровой промежу

ток способен отключить сопровождающий ток с амплитудой 80—100 А при действующем значении напряжения 1—1,5 кВ. Число единичных

промежутков выбирается исходя из этого напряжения. Количество дис

ков рабочего резистора должно быть таким, чтобы максимальное зна

чение тока не превысило 80—100 А. При этом гашение дуги обеспечи

вается за один по л у пери од.

Для обеспечения равномерной нагрузки при промышленной частоте промежутки шунтируются нелинейными резисторами 1 (рис.4). Тер

мическая стойкость дисков рассчитана на пропускание сопровождающе

го тока в течение одного-двух полупериодов.

Внутренние перенапряжения имеют низкочастотный характер и мо

гут длиться до 1 с. Вследствие малой термической стойкости вилит не может быть использован для ограничения внутренних перенапряжений. Для ограничения внутренних перенапряжений используется аналогич

ный вилиту материал тервит, обладающий большой термической стой

костью и повышенным показателем нелинейности α=0,15- 0,29.

Рис.6. Комбинированный разрядник с тервитовыми резисторамиТервитовые диски используются в комбинированных разрядниках (рис.6,а), предназначенных для защиты как от внутренних (комму

тационных), так и от внешних (атмосферных) перенапряжений. При внутренних перенапряжениях работают оба нелинейных резистора НР1 и НР2 (кривая 1 иа рис.6,б). При атмосферных перенапряжениях из-за большого тока напряжение на НР2 пробивает промежуток ИП2 и напряжение на защищаемой линии снижается (кривая 2).

Вентильные разрядники работают бесшумно. Число срабатываний фиксируется специальным регистратором, который включается между нижним выводом разрядника и заземлением. Наиболее надежны элект

ромагнитные регистраторы, якорь которых при прохождении импульс

ного тока воздействует на храповой механизм счетного устройства.

С помощью искровых промежутков, показанных на рис. 4,б не

возможно отключение токов 200—250 А. В этом случае для гашения дуги применяются камеры магнитного дутья с постоянным магнитом. Дуга, возникающая в искровом промежутке, под воздействием магнит

ного поля загоняется в узкую щель с керамическими станками. На этом принципе созданы разрядники на напряжение до 500 кВ. Увеличение диаметра дисков до 150 мм позволяет поднять их термическую стой

кость. В результате комбинированные магнитно-вентильные разрядни

ки позволяют ограничивать как внутренние, так и атмосферные перена

пряжения.

^

1.Напряжение гашения Uгаш - наибольшее приложен

ное к разряднику напряжение промышленной частоты, при котором надежно обрывается сопровождающий ток. Это напряжение определяется свойствами разрядника. Напря

жение промышленной частоты, прикладываемое к разряд

нику, зависит от параметров схемы. Если при КЗ на землю одной фазы на свободных фазах появляется перенапря

жение, то напряжение гашения, прикладываемое к разряд

нику, определяется уравнением

где ^ - коэффициент, зависящий от способа заземления нейтрали; Uном - номинальное линейное напряжение сети. Для установок с заземленной нейтралью Кз=0,8, для изо

лированной нейтрали Кз = l,l.

2.Ток гашения Iгаш, под которым понимается сопровож

дающий ток, соответствующий напряжению гашения Uгаш.

3.Дугогасящее действие искрового промежутка харак

теризуется коэффициентом

где Uпр - напряжение пробоя частотой 50 Гц искрового промежутка.4. Защитное действие нелинейного резистора характери

зуется коэффициентом защиты

где Uост - напряжение на разряднике при импульсном то

ке 5—14 кА. Это напряжение должно быть на 20—25 % ниже разрядного напряжения защищаемой изоляции.

^ Рис.7. Разрядник постоян

ного токаДля защиты установок от перенапряжений постоянного тока могут быть применены вентильные разрядники. Однако гашение дуги посто

янного тока значительно сложнее, чем переменного. Для использования околоэлектродного падения напряжения требуется очень большое чис

ло искровых промежутков, так как на каждой паре электродов напря

жение не должно превышать 20—30 В.

Для гашения дуги целесообразно использовать магнитное дутье с помощью постоянных магнитов. Возникающая при этом электродина

мическая сила с большой скоростью перемещает дугу в узкой щели из дугостойкого изоляционного материала. В результате интенсивного ох

лаждения дуги ее сопротивление увеличивается и ток прекращается.

Вентильный разрядник для сети с напряжением 3 кВ постоянного тока показан на рис.7. Рабочий резистор 1 состоит из двух вилитовых дисков, соединенных с дву

мя искровыми промежутками 2 с магнитным гашением дуги. Надежное контактирование промежутков и дисков дости

гается с помощью пружины 3, одновременно являющейся токоподводящим элементом. Основные элементы разрядника располагаются в фарфоровом кожухе 6, который закрыт сни

зу крышкой 7. Герметизация разрядника осуществляется крышкой 4 с резиновым уплот

нением 5.

^

На основе оксида цинка, имеющего резко выраженную нелинейность вольт-амперной характеристики, разработана серия нелинейных ограничителей перенапряжений (ОПН) на номинальное напряжение 110—500 кВ.

ОПН представляет собой нелинейный резистор с высо

ким коэффициентом нелиней

ности α=0,04 (против 0,1 —0,2 для вилита). Он включается параллельно защищаемому объекту (между потенциаль

ным выводом и землей) без разрядных промежутков. Бла

годаря высокой нелинейности при номинальном фазном нап

ряжении через ОПН протекает ничтожный ток 1 мА. При уве

личении напряжения сопротив

ление ОПН резко уменьшает

ся, ток, протекающий через него, растет. При напряжении 2,2Uф через ОПН протекает ток 104 А. После прохождения импульса напряжения ток в цепи ОПН определяется фазным напряжением сети.Рис.8. Вольт-амперная ха

рактеристика ограничителя ОПН-500ОПН ограничивают коммутационные перенапряжения до уровня 1,8Uф и атмосферные перенапряжения до (2-2,4)Uф. Из вольт-амперной характеристики ОПН-500 (рис.8) видно, что при снижении перенапряжений с 2Uф до Uф ток, протекающий через резисторы, уменьшается в 106 раз. Сопровождающий ток, протекающий после срабатыва

ния аппарата, невелик (миллиамперы), так же как и неве

лика мощность, выделяемая в резисторах. Это позволяет отказаться от последовательного включения нескольких искровых промежутков и дает возможность присоединять ОПН непосредственно к защищаемому оборудованию, что значительно повышает надежность работы.

Высокая нелинейность резисторов ОПН (для области больших токов α≈0,04) позволяет значительно снизить пе

ренапряжения и уменьшить габариты оборудования, осо

бенно при напряжении 750 и 1150 кВ.Габаритные размеры и масса ОПН намного меньше, чем у обычных вентильных разрядников того же класса напря

жения.

^

Авторы идеи РДИ Подпоркин Георгий Викторович, доктор технических наук, профессор Политехнического Университета Санкт — Петербурга, Senior Member IEEE, и Сиваев Александр Дмитриевич, кандидат технических наук, начали первые эксперименты по разработке длинно — искровых разрядников ещё в 1989 году, а в 1992 было получено авторское свидетельство.Рис.9. Схема длинно-искрового разрядникаПринцип 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.

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

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

РДИП-10 предназначен 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 рассчитан для работы на открытом воздухе при температуре окружающего воздуха от минус 60 °C до плюс 50 °C в течение 30-и лет.

Разрядник длинно-искровой модульный (РДИМ)

РДИМ предназначен для защиты от прямых ударов молнии и индуктированных грозовых перенапряжений воздушных линий электропередачи (ВЛ) и подходов к подстанциям напряжением 6, 10 кВ трехфазного переменного тока с неизолированными и защищенными проводами.

РДИМ обладает наилучшими вольт-секундными характеристиками, именно поэтому его целесообразно применять для защиты участков линии, подверженных прямым ударам молнии, а также для защиты подходов к подстанциям ВЛ.

РДИМ состоит из двух отрезков кабеля с корделем, выполненным из резистивного материала. Отрезки кабеля сложены между собой так, что образуются три разрядных модуля 1, 2, 3.

Скачать файл (2391.2 kb.)

gendocs.ru


© ЗАО Институт «Севзапэнергомонтажпроект»
Разработка сайта