Школа для Электрика. Все Секреты Мастерства. Образовательный сайт по электротехнике

ПОИСК ПО САЙТУ:

 
  

 

Высоковольтное электрооборудование, Электротехнические устройства, Электрические станции и подстанции

Трубчатые разрядники

 

Применение молниеотводов полностью не исключает поражения молнией электроустановок, особенно линий электропередачи, так как вероятность прорыва молнии для воздушных линий электропередачи может быть сравнительно высока, и, кроме того, они часто выполняются вообще без тросовой защиты. Волны перенапряжений, возникающие на линиях при ударах молнии, доходят до подстанций (поэтому их и называют набегающими волнами) и могут представлять опасность для изоляции установленного там оборудования.

Для предупреждения повреждения какой-либо изоляционной конструкции параллельно ей включают искровой промежуток, вольт-секундная (характеристика которого должна лежать ниже вольт-секундной характеристики защищаемой изоляции. При соблюдении этого условия падение волны перенапряжения вызовет во всех случаях пробой искрового промежутка с последующим резким падением («срезом») напряжения на искровой промежуток и защищаемой изоляции. Вслед за импульсным током через искровой промежуток начнет протекать ток, обусловленный напряжением промышленной частоты электроустановки, — сопровождающий ток.

В установках с заземленной нейтралью или при пробое искрового промежутка в двух-трех фазах дуга сопровождающего тока самостоятельно может и не погаснуть, и импульсный пробой в этом случае перейдет в устойчивое короткое замыкание, что приведет к отключению установки. Поэтому, чтобы избежать такого отключения установки, необходимо обеспечить гашение дуги сопровождающего тока через искровой промежуток.

Устройства, которые обеспечивают не только защиту изоляции от перенапряжений, но и гашение дуги сопровождающего тока в течение времени, меньшего, чем время действия релейной защиты, называют защитными разрядниками в отличие от обычных искровых промежутков, которые принято называть защитными промежутками (ПЗ).

Трубчатые разрядники вместе с вентильными являются основными типами разрядников. Они отличаются принципом гашения дуги сопровождающего тока. В трубчатых разрядниках гашение дуги осуществляется за счет создания интенсивного продольного дутья, а в вентильных дуга гаснет благодаря уменьшению сопровождающего тока с помощью дополнительного сопротивления, включенного последовательно с искровым промежутком.

Трубчатый разрядник (рис. 1, а) представляет трубку 2 из изолирующего газогснерирующего материала, внутри которой имеется дугогасящий нерегулируемый промежуток S1, образованный стержневым электродом 3 и фланцем 4. Разрядник отделяется от рабочего напряжения внешним искровым промежутком так как трубка 2 не рассчитана на длительное нахождение под напряжением из-за разложения газогенерирующего материала под действием токов утечки. Второй фланец 1 разрядника заземляется.

Трубчатый разрядник

Рис. 1. Трубчатый разрядник: а — устройство и схема включения, б — условное обозначение на схемах, в — напряжение на разряднике, г —схема замещения.

При перенапряжении в сети (рис. 1, в) оба искровых промежутка пробиваются и волна перенапряжений (кривая 1) срезается. По пути, созданному импульсным разрядом, начинает протекать сопровождающий ток, и искровой разряд переходит в дуговой. Под действием высокой температуры канала дуги сопровождающего тока материал трубки разлагается с выделением большого количества газов, давление в ней резко возрастает (до десятков атмосфер) и газы с силой вырываются через отверстие фланца 4, создавая интенсивное продольное дутье. В результате дуга гаснет при первом же прохождении тока через нуль.

При срабатывании разрядника из него выбрасываются раскаленные ионизированные газы в виде факела 5 длиной 1,5 - 3,5 м и шириной 1 - 2,5 м (в зависимости от номинального напряжения разрядника) и раздается звук, напоминающий выстрел. Поэтому для предупреждения междуфазовых замыканий при монтаже разрядников нужно следить, чтобы в зону выхлопа не попали токоведущие части соседних фаз. Напряжение срабатывания разрядников можно регулировать, изменяя расстояние внешнего искрового промежутка но их нельзя снижать ниже определенного минимума, так как это вызывает слишком частые срабатывания разрядников и их повышенный износ.

Так как электрическое поле стержневых электродов трубчатого разрядника резконеоднородно, то его вольт-секундная характеристика имеет падающий характер на участке до 6 - 8 мкс, что плохо согласуется с пологими вольт-секундными характеристиками трансформаторов и электрических машин. Для успешного гашения дуги необходима определенная интенсивность газообразования, поэтому существует нижний предел отключаемых токов, при котором разрядник еще может погасить дугу в течение 1 - 2 полупериодов.

Верхний предел отключаемых токов также ограничивается, так как слишком интенсивное газообразование может привести к разрушению разрядника (разрыву трубки или срыву фланцев).

Диапазон отключаемых токов указывается в обозначении типа разрядника, например РТВ 35/(0,5 - 2,5) означает трубчатый разрядник 0,5 - 2,5 винипластовый на 35 кВ с пределами отключаемых токов 0,5 - 2,5 кА.

При уменьшении длины дугогасящего промежутка и увеличении его диаметра оба предела отключаемых токов разрядника смещаются в сторону больших значений.

Так как работа разрядника сопровождается выгоранием части материала дугогасящей трубки, то после 8 - 10 срабатываний, когда диаметр возрастает на 20 - 25 % по сравнению с первоначальным, разрядник становится непригодным (так как изменяются пределы отключаемых им токов) и подлежит замене.

Для учета числа срабатываний трубчатые разрядники снабжаются указателем срабатывания в виде металлической ленты 6 (см. рис. 1, а), разгибаемой выбрасываемыми разрядником газами. В настоящее время промышленностью выпускаются трубчатые разрядники типа РТФ, в которых газ генерируется фибровой трубкой, и типа РТВ с трубкой из винипласта.

Вследствие малой механической прочности фибры она заключается в толстую трубку из бакелизированой бумаги, которая для уменьшения ее гигроскопичности покрывается влагостойким лаком (обычно перхлорвиниловой эмалью), хорошо выдерживающим атмосферные воздействия летнего и зимнего периодов. Особенностью разрядников типа РТФ является наличие камеры у закрытого конца трубки, которая усиливает продольное дутье при прохождении тока через нулевое значение и способствует тем самым гашению дуги.

В разрядниках РТВ газ генерируется трубкой из винипласта, который обладает более высокой газогенерирующей способностью и изолирующими свойствами, хорошо сохраняющимися даже при работе на открытом воздухе при любой погоде. Разрядники РТВ имеют более простую конструкцию (у них нет внутренней камеры, не требуют лакировки) и более высокие верхние пределы отключаемых токов (15 кА вместо 7—10 кА для разрядников РТФ).

Рис. 2. Трубчатый разрядник РТВ-20-2/10

Для работы в сетях с очень большими отключаемыми токами (до 30 кА) выпускаются усиленные разрядники типа РТВУ, повышенная механическая прочность которых достигается путем обмотки винипластовой трубки слоями стеклоленты, пропитанной атмосферостойким эпоксидным компаундом.

Импульсная пропускная способность трубчатых разрядников, которые пропускают через себя практически весь ток молнии при ударе ее в линию, достаточно высока и составляет 30—70 кА.

Выбор трубчатых разрядников производится по номинальному напряжению сети и пределам токов короткого замыкания сети в точке их установки. Максимальный ток к. з. рассчитывают при условии включения всех элементов сети (линии, трансформаторы, генераторы) с учетом апериодической составляющей тока к. з., минимальный ток — при схеме сети с частично выключенными элементами (например, для капитального ремонта) и без учета апериодической составляющей. Найденные пределы тока к. з. должны укладываться в пределы отключаемых токов трубчатого разрядника.

Трубчатые разрядники выпускаются на напряжения от 3 до 220 кВ, отключаемые токи лежат в пределах от 0,2 - 7 и 1,5 - 30 кА при напряжении 3 - 35 кВ до 0,4 - 7 и 2,2 - 30 кА при напряжении 110 кВ. Разрядник на 220 кВ состоит из двух трубчатых разрядников на 110 кВ, соединенных между собой стальной обоймой с выхлопными патрубками.

Основными недостатками трубчатых разрядников являются наличие зоны выхлопа, крутой срез волны перенапряжения, замыкание (хотя и кратковременное) линий на землю и особенно крутая вольт-секундная характеристика, исключающая возможность широкого применения трубчатых разрядников в качестве аппарата защиты подстанционного оборудования. Недостатком трубчатых разрядников является также наличие предельных отключаемых токов, что осложняет их производство и эксплуатацию.

Благодаря своей простоте и низкой стоимости трубчатые разрядники широко применяются в качестве вспомогательных средств защиты подстанций, для защиты маломощных и малоответственных подстанций, а также отдельных участков линий.

В настоящее время трубчатые и вентильные разрядники постепенно заменяют на нелинейные ограничители напряжений (ОПН). Они представляют собой последовательно соединенные металлооксидные варисторы (нелинейные резисторы) без искровых промежутков, заключенные в фарфоровый или полимерный корпус.




Статьи близкие по теме:
  • Вентильные разрядники: принцип действия и характеристики
  • Техническое обслуживание вентильных разрядников и ограничителей перенапряже ...
  • Молниезащита воздушных линий напряжением до 1000 В
  • Перенапряжения в электрических сетях
  • Способы защиты от перенапряжений в электрических сетях



  • Внимание! Перепечатка (полная или частичная) материалов сайта "Школа для электрика", включая распространение на бумажных носителях, без письменного разрешения администратора сайта запрещена.

    Школа для электрика | Основы электротехники | Электричество для чайников
    Электрические аппараты | Справочник электрика
     Электроснабжение | Электрические измерения | Электрические схемы
     Электромонтажные работы | Пусконаладочные работы | Эксплуатация электрооборудования

    Моя профессия электрик

    Школа для электрика - сайт для электриков, людей, имеющих электротехническое образование, стремящихся к знаниям и желающих совершенствоваться и развиваться в своей профессии.
    Электроэнергетика и электротехника, промышленное электрооборудование.

    Кабельные муфты IEK