Принцип работы разрядника: Как работает разрядник?

Содержание

Как работает разрядник?

В электрических сетях довольно часто наблюдается появление импульсных всплесков напряжения, вызванных различными причинами: коммутацией аппаратуры, атмосферными разрядами и прочими факторами.

Несмотря на то, что такие перенапряжения носят кратковременный характер, они способны вызвать пробой изоляции с последующим коротким замыканием и разрушительными последствиями.

Одним из вариантов предотвращения негативных последствий могло бы стать использование более надежной изоляции, однако этот способ значительно увеличивает стоимость всего оборудования. Поэтому наиболее оптимальным вариантом стали разрядники, назначение которых зависит от области их применения. Основной функцией этих устройств является ограничение перенапряжений в электрических сетях и установках.


Содержание статьи:

    • Общее устройство и принцип работы
    • Технические характеристики газовых разрядников
    • Виды разрядников

Общее устройство и принцип работы

Высокочастотное оборудование защищается не только молниеотводами, но и с помощью высоковольтных разрядников. Каждый из них состоит из двух основных частей – электродов и устройства для гашения дуги.

Один из электродов устанавливается на защищаемую цепь, а к другому подводится заземление. Между ними образуется пространство, известное как искровой промежуток. Когда напряжение достигает определенного значения, наступает пробой искрового промежутка между двумя электродами. За счет этого с защищаемого участка цепи снимается перенапряжение.

Основным техническим требованием, предъявляемым к разряднику, является определенный уровень гарантированной электрической прочности в условиях промышленной частоты. То есть, при нормальном режиме работы сети разрядник не должен пробиваться.

После пробоя в действие вступает дугогасительное устройство. Под действием импульса повышается ионизация искрового промежутка, в результате чего пробивается фазное напряжение, действующее в нормальном режиме.

Оно приводит к короткому замыканию и срабатыванию защитных устройств на этом участке. Основной задачей дугогасительного устройства как раз и является скорейшее устранение замыкания, до срабатывания средств защиты.

Широкое распространение получили конструкции газовых разрядников. В их состав входит коаксиальный элемент с незначительным разрядным промежутком, и патрон с выводом на землю. В промежутке между ними выполняется установка газоразрядного элемента в форме таблетки, заключенного в стеклянную или керамическую оболочку и оборудованного электродами с каждой стороны. Внутреннее пространство оболочки заполнено газом – аргоном или неоном.

В случае перенапряжения происходит срабатывание защиты: под действием высокой температуры в разряднике наступает резкое падение сопротивления. После этого образуется дуговой разряд с напряжением около 10 вольт. Каждый такой разрядник оборудуется собственным заземлением, в противном случае он будет бесполезен.

Во всех газовых разрядниках центральная жила коаксиального кабеля и первый электрод соединяются между собой.

Второй электрод соединяется с заземленным корпусом разрядника. Когда через устройство проходит высокий импульс с большим напряжением, происходит пробой разрядника и центральная жила кабеля в течение короткого времени шунтируется на землю. Наблюдается существенное падение значения тока, до состояния гашения дуги, после чего наступает размыкание, то есть прибор находится в непроводящем режиме.

Как правило, газоразрядная трубка считается одноразовой деталью разрядника, требующая замены после каждого срабатывания.

Технические характеристики газовых разрядников

Каждый газовый разрядник обладает специфическими электрическими свойствами и техническими характеристиками.

  • Номинальный импульсный ток разряда. Технические требования, предъявляемые к разряднику, определяют его способность выдерживать определенное значение импульсного тока. Отклонение от нормы имеет допустимые пределы, определяемые требованиями. Номинальное значение тока всегда указано в технической спецификации конкретного устройства.
  • Емкость и сопротивление изоляции. Данные параметры достигают, соответственно, свыше 10 гОм и менее 1 пФ, что делает такие устройства буквально незаменимыми при использовании в той или иной сети.
  • Статическое напряжение срабатывания. Данным параметром определяется тип разрядника, установленного в защитном устройстве. Его значение равно напряжению, достаточному для зажигания разрядника, при условии медленного возрастания величины напряжения.
  • Динамическое напряжение срабатывания. Эта величина является своеобразным пределом, когда наступает быстрый рост напряжения, при котором происходит срабатывание газового разрядника.

Виды разрядников

Трубчатый разрядник.  Изготовлен в виде полихлорвиниловой трубки, предназначенной для гашения дуги. На каждом конце разрядника имеется по одному электроду. К одному электроду подводится заземление, а другой устанавливается на незначительном расстоянии от защищаемого участка.

Регулировка этого расстояния осуществляется в зависимости от величины напряжения на участке. В случае возникновения перенапряжения, возникает пробой сразу в двух местах – между обоими электродами и между разрядником и защищаемым участком. Действие пробоя приводит к возникновению в трубке интенсивной газогенерации, а продольное дутье, образующееся в выхлопном отверстии, вполне способно погасить электрическую дугу.

Вентильный разрядник. Конструкция включает две основные части: многократный искровой промежуток, состоящий из нескольких однократных элементов и рабочий резистор, представляющий собой последовательно набранные вилитовые диски.

Оба основных элемента последовательно соединены между собой. Рабочий резистор обеспечивается герметичной защитой от внешней среды, в связи со свойствами вилита изменять свои характеристики при повышенной влажности. При появлении перенапряжения возникает пробой многократного искрового промежутка.

 

Рабочий резистор выполняет задачу снижения тока до такой величины, чтобы ее могли свободно погасить искровые промежутки. Сопротивление вилита является нелинейным, оно снижается по мере увеличения силы тока. Данное свойство дает возможность пропускать больше тока при уменьшении падения напряжения. Основным достоинством разрядников этого типа считается бесшумное срабатывание при отсутствии выбросов газа или пламени.

Магнитовентильный разрядник. В его состав входят несколько блоков, соединенных последовательно, с магнитными искровыми промежутками и вилитовыми дисками. В каждом блоке имеются единичные искровые промежутки, соединенные последовательно, и постоянные магниты.

Все элементы блока размещаются в фарфоровом цилиндре. Во время пробоя в единичных промежутках возникает дуга. На нее воздействует поле, создаваемое кольцевыми магнитами, заставляя вращаться с высокой скоростью. В результате, гашение дуги происходит гораздо быстрее, чем в других типах вентильных разрядников.

Ограничитель перенапряжения нелинейный. В этом разряднике отсутствуют искровые промежутки. Конструкция активной части ограничителя включает в себя последовательный набор варисторов. Именно на их свойствах основан принцип работы всего устройства, поскольку проводимость варисторов находится в зависимости от прилагаемого напряжения.

Технические характеристики. Устройство и принцип действия. Эксплуатация электрооборудования

Технические характеристики

Разрядники предназначены для эксплуатации в районах с умеренным и тропическим климатом при температуре окружающего воздуха:
— от -45 до +400 С — для исполнения У1;
— от -10 до +500 С — для исполнения Т1.

Высота установки над уровнем моря не более 1000 м.

Относительная влажность воздуха:
— при температуре +250 С до 100% — для исполнения У1;
— при температуре +350 С до 100% — для исполнения Т1.

Таблица 1 – Технические характеристики разрядников РВС

Устройство и принцип действия

Рисунок 1 – Разрядник РВП:
1 — верхний вывод, 2 — резиновая прокладка, 3 — пружина, 4 — искровые промежутки, 5 — вилитовые диски, 6 — фарфоровый корпус,
7 — заземляющий зажим.

Разрядник позволяет разрядить опасную зону волны перенапряжений на землю с последующим немедленным восстановлением нормальной изоляции сети по отношению к земле. Ток идет в разрядник, пробивая искровые промежутки потому, что изоляция искровых промежутков разрядника является самым слабым местом в защищаемой изоляции электрической цепи.

Срабатывая, разрядник отводит волну перенапряжений раньше, чем перенапряжение на изоляции защищаемого оборудования электроустановки достигнет опасной величины.

На рисунке 1 показан разрез вентильного разрядника типа РВП.

Разрядник подсоединяется непосредственно к фазному проводу защищаемой электроустановки. Снизу разрядник подсоединяют к заземляющему зажиму 7.

Разрядник подключают к трем фазам защищаемой электроустановки. Искровые промежутки, вилитовые диски разрядника герметически закрыты в фарфоровом корпусе. Принцип работы вентильного разрядника заключается в следующем: при возникновении волны перенапряжения достаточной величины искровые промежутки пробиваются через вилитовые диски и заземление, начинает протекать ток. В первый момент пробоя искровых промежутков к вилитовым дискам прикладывается большое напряжение, а сопротивление вилита становится малым и ток молнии отводится в землю. Вилит обладает характерной особенностью. При увеличении волны перенапряжения он уменьшает свое сопротивление и способствует отводу тока в землю. Как только волна перенапряжений спадает, вилит увеличивает свое сопротивление и не дает утечки рабочему току в землю. Для облегчения процесса гашения сопровождающего тока искровые промежутки разрядника набираются из последовательно соединенных единичных искровых промежутков.

Так как после срабатывания разрядника величина перенапряжения снижается, то сопротивление вилита резко увеличивается. Благодаря этому ток короткого замыкания рабочей частоты уменьшается и после первого перехода через нулевое значение прекращается. Разрядник вновь оказывается готовым к работе. Для учета количества срабатываний последовательно в рассечку заземляющего провода включается регистратор срабатывания. После каждого срабатывания в окошке регистратора появляется цифра до 10. После этого регистратор перезаряжается новыми плавкими вставками.

У разрядников с магнитным дутьем искровой разряд и дуга сопровождающего тока образуются в щели между двумя кольцеобразными электродами. Магнитное поле, создаваемое сопровождающим током в катушках или постоянными магнитами, перемещает дуговой канал по касательной к круговой щели, это ведет к интенсивному охлаждению дугового канала.

Вентильный разрядник низкого напряжения (рисунки 2 и 3) состоит из одного искрового промежутка и одного вилитового диска. Электроды — латунные, между электродами расположена миконитовая шайба или шайба из слюды. Искровой промежуток и вилитовый диск заключены в герметически закрытый чехол из пластмассы. Выводные электроды впрессованы в пластмассу. Герметичность необходима для сохранения постоянства свойств искрового промежутка и вилитового диска.

Рисунок 2 – Устройство низковольтного вентильного разрядника

Рисунок 3 – Внешний вид низковольтного вентильного разрядника

Рисунок 4 – Регистратор срабатывания РВР:
а — схема включения разрядника и регистратора, б — схема устройства регистратора

Заземляющие спуски присоединяют к контуру рабочего заземления низкого напряжения. Схема включения и схема устройства регистратора для учета количества срабатывания показана на рисунок 4.

Токи набегающих волн перенапряжений пробивают воздушный промежуток и расплавляют плавкую вставку, в результате чего освобождается барабанчик, который под действием пружины поворачивается на одну ступень. После этого пробивается второй искровой К2 и ток молнии отводится в землю. Регистратор реагирует на 10 срабатываний, затем его перезаряжают новыми плавкими вставками при их перегорании.

Рисунок 5 – Схемы защиты подстанций от грозовых перенапряжений

От волн грозовых перенапряжений вентильными разрядниками защищают также обмотки силовых трансформаторов, а оборудование переключательных пунктов и открытых трансформаторных подстанций — двумя комплектами трубчатых разрядников. На рисунке 5 показаны схемы защиты подстанций от грозовых перенапряжений, где видно, что разрядники FV2 устанавливают на концевой опоре воздушной линии, a FV1 — на воздушной линии на расстоянии 100-200 м от первых. В случае подсоединения воздушной линии к подстанции кабельным вводом разрядники FV6 устанавливают на конце кабеля, в месте присоединения его к воздушной линии, a FV5 — на воздушной линии на расстоянии 100-200 м от первых. При длине кабельного ввода более 10 м разрядники FV5 не ставят, заземляющие зажимы разрядников FV6 присоединяют к защитным оболочкам кабеля. Вторичные обмотки силовых трансформаторов напряжением 0,4 кВ защищают вентильными разрядниками. Разрядники включают между токоведущими частями установок и землей. В нормальных условиях через разрядник ток не проходит, так как в нем имеется искровой промежуток. При набегании волны перенапряжений искровой промежуток пробивается и ток протекает в землю.

На рисунке 6 показан разрядник постоянного тока. Рабочий резистор 1 состоит из двух вилитовых дисков, соединенных с искровыми промежутками 2 с магнитным гашением дуги. Надежный контакт создается пружиной 3. Фарфоровый корпус 6 закрывается крышкой 7. Герметизация разрядника осуществляется крышкой 4 с резиновым уплотнением 5.

Рисунок 6 – Разрядник постоянного тока:
1 — резистор, 2 — искровые промежутки, 3 — пружина, 4 — крышка, 5 — резиновое уплотнение, 6 — фарфоровый кожух, 7 — крышка

Принцип работы и классификации рабочих рабочих мест

который изготавливается для отвода перегрузки на землю путем прохождения определенного значения напряжения. Ограничители перенапряжения производятся в трех основных наименованиях,

  • Ограничители перенапряжения высокого напряжения
  • Ограничители перенапряжения среднего напряжения
  • Ограничители перенапряжения низкого напряжения

Ограничители перенапряжения высокого напряжения:

Это система, которая предотвращает воздействие молнии распределительных щитов 154кВ-420кВ на линии электропередачи в линии электропередачи в пределах изоляции линии. Поскольку разрядники высокого напряжения работают при очень высоких напряжениях, они способны защитить системы, предотвращая перегрузки по току при отсутствии функций ограничения напряжения. Возможны ограничители перенапряжения в фарфоровом и полимерном корпусах.

Ограничители перенапряжения среднего напряжения:

Массивы перенапряжений высокого напряжения, используемые при напряжении 34,5 кВ, которые идут к распределительным линиям, являются аналогичными системами, за исключением диапазона рабочего напряжения.

Ограничители перенапряжения низкого напряжения:

Это защитные изделия, предназначенные для предотвращения повреждения конечного пользователя в городской сети после трансформатора. Ограничители перенапряжения низкого напряжения не ограничивают напряжение так же, как ограничители перенапряжения высокого и среднего напряжения, но на этот раз ситуация немного отличается. Потому что экстремальные напряжения в системе могут повредить систему у последнего пользователя. Ограничители перенапряжения низкого напряжения делятся на три класса;

  • УЗИП класса B
  • Ограничитель перенапряжений класса C
  • Ограничитель перенапряжения класса D
  • Ограничитель перенапряжения класса B+C

Ограничитель перенапряжения класса B

В самой удаленной точке конструкции, с использованием предварительного счетчика, это самая высокая точность, самая высокая мгновенная пропускная способность по току. При напряжении менее 2,5 кВ (10/350 мкс) можно без проблем один раз разрядить ток 50 кА.

Ограничитель перенапряжений класса С

При установке после счетчика конструкции, блокируя внезапные перегрузки по току, которые класс В не может пройти через систему с более точной защитой, он обеспечивает поток на землю. Если напряжение менее 1,5 кВ, (8/20 мкс) может один раз без проблем разрядить ток 20 кА.

 

Ограничитель перенапряжений класса D

При выборе защищаемого электронного изделия в качестве мишени предпочтение отдается более чувствительной защите, чем ограничители перенапряжения классов B и C. Если напряжение меньше 1кВ, (8/20us) может один раз без проблем разрядить ток 6кА.

Polyipar Производит от 220 В до 420 кВ.

АТО Тешеккюр Язысы

Система экологического менеджмента Полипар

Polipar Çevre Yönetim Sistemi

Разрядники высокого напряжения Polipar

Полипар Юксек Герилим Парафудрлары

Полимерные композитные опорные изоляторы серии HVS

Принцип работы ОПН

Детали

Ограничители перенапряжения в прошлом назывались молниезащитными разрядниками или молниеотводами. Это название было основано на их основной функции защиты электрической изоляции от ударов молнии в систему. Но теперь ограничитель перенапряжения также называют устройством защиты от перенапряжения (SPD) или ограничителем перенапряжения переходного процесса (TVSS).

Определения

Ограничители перенапряжения представляют собой электрические устройства, которые защищают электрооборудование от переходных процессов или скачков перенапряжения, вызванных внешними или внутренними событиями, такими как молния, переключение и т. д.

Ограничители перенапряжения — это устройства ограничения напряжения, которые используются для защиты электрической изоляции от скачков напряжения в энергосистемах. Ограничители перенапряжения — это защитное устройство, которое используется для защиты электрооборудования от скачков напряжения или молнии.

Ограничители перенапряжения — это оборудование, которое жертвует собой для защиты другого дорогостоящего оборудования, такого как трансформаторы в системе.

Принципы работы ограничителей перенапряжения

Когда скачок высокого напряжения распространяется по проводнику и достигает точки, в которой установлен разрядник для защиты от перенапряжения, он отводит избыточное напряжение в заземляющий провод, а не проходит через электронные устройства, в то же время позволяя нормальному напряжению продолжаться. по его пути. Как только напряжение в системе падает ниже заданного значения, изоляция между проводником и землей восстанавливается и передача тока на землю прекращается.

Установка

Ограничители перенапряжения устанавливаются параллельно энергосистемам или на магистральных сетях, или рядом с электросчетчиком. Их следует располагать как можно ближе к защищаемому оборудованию.

Типы разрядников

Ограничители перенапряжения на основе оксида металла (MOSA)

МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ ОКСИДНЫЕ РАЗРЯДНИКИ (MOSA) в основном используются для защиты устройств. Это тип разрядника перенапряжения, который состоит из нескольких дисков из твердого оксида цинка, поэтому его также называют ограничителем перенапряжения из оксида цинка. Эти диски расположены один за другим, образуя цилиндрическую стопку. количество дисков из оксида цинка, используемых на один разрядник, зависит от номинального напряжения системы. Этот пакет хранится внутри цилиндрического корпуса из полимера или фарфора. Затем стопка помещается внутрь корпуса и сильно прижимается тяжелой пружиной, прикрепленной к торцевой крышке сверху. клемма подключения оборудования к линии выступает из верхней крышки, а клемма заземления защищена нижней крышкой.

Оксид цинка (ZnO):

Это неорганическое соединение без запаха. Это белый твердый порошок, который не растворяется в воде. Он имеет сильно неравномерные характеристики напряжения тока (ВАХ), и это свойство делает оксид цинка очень подходящим для разработки разрядника для защиты от перенапряжений из оксида цинка без зазора.


Опубликовано

в

от

Метки:

Комментарии

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *