Искрового промежутка

При глухом заземлении тросов на каждой опоре результирующее сопротивление заземления опор уменьшается. Однако в последние годы на линиях 220 кВ и выше крепление тросов на опорах выполняется изоляторами с шунтирующими искровыми промежутками (для снижения потерь энергии от токов, наводимых в тросах, а иногда и для использования тросов в других целях) с заземлением на анкерном участке всего в одном месте. При этом приходится считаться со значительными сопротивлениями заземления отдельных опор.

Нелинейные ограничители перенапряжений. Вместо вентильных разрядников для защиты электрооборудования от перенапряжений в последнее время начинают применяться нелинейные ограничители перенапряжений (ОПН), в которых использованы резисторы на основе окиси цинка. Ограничители перенапряжения снижают уровень коммутационных перенапряжений по сравнению с разрядниками на 30—40%, а атмосферных перенапряжений — на 10—20%. Ограничители перенапряжении присоединяются непосредственно к фазам защищаемой сети, т. е. без последовательно включаемых искровых промежутков (ИП), или с параллельно включенными искровыми промежутками (ОПИИ).

/гаш = 250 А. Промежуток представляет собой кольцевую щель между двумя медными концентрически расположенными электродами. Щель пронизывается магнитным полем, создаваемым постоянными магнитами. Активизация искрового промежутка осуществляется за счет ионизации в месте контакта специальных электродов с диэлектрической прокладкой. Возникающая в результате пробоя промежутка дуга под действием, магнитного поля начинает с большой скоростью вращаться по кольцевой щели, интенсивно охлаждаясь. При обрыве дуги в промежутке восстанавливающаяся прочность нарастает значительно быстрее, чем в обычном промежутке с неподвижной дугой. В результате в искровом промежутке с вращающейся дугой могут гаситься значительно большие сопровождающие токи, что позволяет уменьшить число дисков, а следовательно, и остающееся напряжение. Для разрядников с простейшими искровыми промежутками защитное отношение составляет 2,6, а для разрядников с магнитным гашением дуги — 2,2,

Линии напряжением 220 кВ и выше в подавляющем большинстве случаев сооружаются на металлических или железобетонных опорах и защищаются тросами по всей длине, Тросы подвешиваются на линейных изоляторах, что позволяет уменьшить токи однофазного к. з., а также использовать тросы дополнительно к их основному назначению для релейной защиты и связи, электроснабжения ремонтных бригад и монтерских пунктов, плавки гололеда. Изоляторы шунтируются искровыми промежутками, которые пробиваются уже во время лидерной стадии грозового разряда или непосредственно после удара молнии; таким образом, тросы переводятся в режим заземления.

2. Обозначение типа разрядника: Р — разрядник; В — вентильный; О — облегченный; С — станционный; М — или магнитный, или модернизированный; Т — или с токоограничивающими искровыми промежутками, или тропическое исполнение (если буква Т стоит после цифры); П — повышенное напряжение гашения; РД — с растягивающейся дугой; У — для работы в районах с умеренным климатом; число После черточки — номинальное напряжение, кВ; цифра 1 — для работы на открытом воздухе.

Разрядник работает следующим образом. При возникновении перенапряжения пробиваются искровые промежутки и импульсный ток через рабочий резистор уходит в землю. Сопровождающий ток ограничивается рабочим резистором до значения, при котором дуга может быть погашена искровыми промежутками. Еди-

11-9. Блок с магнитными искровыми промежутками

Разрядники магнитовентильные (РМВГ). Эти разрядники выполняются на номинальные напряжения 150 — 500 кВ. Они комплектуются из стандартных блоков (на 30 кВ) с магнитными искровыми промежутками и соответствующего числа дисков вилитовых резисторов.

Возникающая в щели дуга начинает вращаться по кольцевой щели с большой скоростью. По сравнению с обычными искровыми промежутками пропускная и дугогасительная способность магнитного искрового промежутка много выше.

Разрядники постоянного тока. Применение разрядников с обычными искровыми промежутками для защиты электрооборудования постоянного тока невозможно. Падение напряжения на искровом промежутке после его пробоя составит всего 20—30 В, и для гашения дуги потребуется чрезвычайно большое число промежутков; напряжение пробоя будет чрезмерно высоким, и не будет обеспечена защита изоляции.

Патрон предохранителя ( 4.51) состоит из фарфоровой трубки, армированной латунными колпачками. Внутри патрона размещены медные или серебряные плавкие вставки. Для обеспечения нормальных условий гашения дуги плавкие вставки должны иметь значительную длину и малое сечение. Это достигается применением нескольких параллельных вставок 5, намотанных на ребристый керамический сердечник ( 4.51, о), или, при больших токах, нескольких спиральных вставок ( 4.51,6). После того как трубка заполнена кварцевым песком, торцевые отверстия закрываются крышками 1 и тщательно запаиваются. Нарушение герметичности, увлажнение песка могут привести к потере способности гасить дугу. Для уменьшения температуры плавления плавкой вставки использован металлургический эффект. Срабатывание предохранителя определяется по указателю 7, который выбрасывается пружиной из трубки после перегорания стальной вставки, нормально удерживающей пружину в подтянутом состоянии. Стальная вставка перегорает после рабочих вставок, когда по ней проходит весь ток. Быстрое гашение дуги в узких каналах между зернами кварца приводит к перенапряжениям, опасным для изоляции установки. Для снижения перенапряжений искусственно затягивают гашение дуги, применяя плавкие вставки разного сечения по длине или плавкие вставки с искровыми промежутками, включенные параллельно основным рабочим вставкам. В предохранителях последней конструкции сначала расплавляется рабочая вставка, при возникшем перенапряжении пробивается искровой промежуток вспомогательной вставки, которая также перегорает. Суммарное время

Вентильные разрядники содержат многократный искровой промежуток и рабочее сопротивление из дисков вилита, отсоединяющее этот промежуток от сети при нормальном режиме. Под действием перенапряжения происходит импульсный пробой искрового промежутка и через рабочее сопротивление течет на землю импульсный ток. После импульсного пробоя через разрядник начинает протекать сопровождающий ток промышленной частоты, сила которого ограничивается сопротивлением вилита. Последнее сильно возрастает при снижении напряжения и уменьшает сопровождающий ток до такого значения, при котором ток прерывается искровым промежутком при первом переходе через нулевое значение. При больших значениях тока, соответствующих импульсному пробою, сопротивление вилита гр мало, и, несмотря на большое значение тока /, остающееся напряжение на разряднике f/p = /rp невелико и может быть сделано таким, чтобы не превышало допустимого для защищаемого оборудования.

Разрядник характеризуют следующие напряжения: номинальное; наибольшее допустимое; остающееся на разряднике при импульсном токе; пробивное искрового промежутка при напряжении промышленной частоты; импульсное пробивное. Например, для разрядника РВП-6 — эти напряжения (в кВ) соответственно равны: 6; 7,6; не более 30; не менее 16 и не более 19; 25, 35.

На первом этапе анализа полагают /?„ = 0, Лдоп = 0. Считают, что затухание колебательного разряда определяется только потерями в дуге искрового промежутка. На втором этапе анализа приближенно вносится уточнение, связанное с наличием реального сопротивления разрядного контура Rp = RH + Rnmi.

При идеализации процесса в дуге принимают, что на протяжении одного периода колебаний разрядного тока температура дуги и электродов искрового промежутка меняется несущественно. Поэтому напряжение иа между электродами, зависящее главным образом от температуры, в случае принятой идеализации почти не будет зависеть от мгновенного значения тока, но меняет знак при изменении направления тока.

Осциллограмма и (t), снятая с искрового промежутка разрядника при высокочастотном разряде, показана на 3.38, б [3.12].

Если 5 невелико, то для 1-й амплитуды тока, которая определяется из начальных условий при первом пробое искрового промежутка, соотношение (3.97) сохраняет силу, а для следующих полупериодов изменяются граничные условия (3.98) и (3.99) с учетом снижения напряжения из-за влияния Rp. В конце первого полупериода напряжение на ЕН будет не U — 2ед, а определится при / = л/со0 соотношением

3.42. Устройство трехэлектродного искрового промежутка—тригатрона: /, 2—-главные электроды; 3 — регулирующая промежуток между электродами гайка; 4. 7— стойки; 5 - крышка; 6 — винт; 8 — изолирующая втулка; 9—поджигающий электрод

В разрядниках высокого давления наряду со сжатым воздухом часто используются и другие («высокопрочные») газы: элегаз, азот и др. Высокая электрическая прочность газа при повышенном давлении позволяет, в отличие от воздушных разрядников при атмосферном давлении, работать с малыми межэлектродными промежутками, что обеспечивает малый разброс времени срабатывания, бесшумность работы, малое время восстановления электрической прочности и широкий диапазон управления по напряжению на поджигающем электроде без регулирования длины рабочего искрового промежутка (в пределах 0,15—1 номинального напряжения).

Разрядники с твердым диэлектриком имеют предельно низкие значения индуктивности искрового промежутка, весьма компактную конструкцию, но не нашли широкого применения в силу однократности действия (не могут обеспечить циклический режим работы «заряд-разряд»).

Защита электроустановок от грозовых перенапряжений осуществляется разрядниками. Простейшим типом разрядника является искровой промежуток, состоящий из двух электродов, один из которых подсоединяется к защищаемому объекту, а второй —к заземли-телю. Искровой промежуток пробивается при появлении на нем напряжения, превышающего его импульсное разрядное напряжение. Искровой промежуток срезает волну перенапряжения, приходящую с линии, и тем самым защищает оборудование электроустановки от пробоя или перекрытия. Однако разрядная характеристика искрового промежутка весьма нестабильна; она зависит как от состояния электродов, так и от внешних атмосферных условий. Кроме того, срабатывание искрового промежутка приводит к появлению весьма опасного короткого замыкания в сети и, следовательно, требует отключения соответствующих элементов электроустановки, что нежелательно. Ввиду этого искровые промежутки используются ограниченно и только в качестве дополнительных средств защиты изоляции от перенапряжений. Основным же средством защиты от грозовых перенапряжений являются грозозащитные разрядники. В энергосистемах используются разрядники двух типов: трубчатые и вентильные. Первые просты по конструкции и относительно дешевы. Они устанавливаются на линиях, нг подходах к подстанциям и используются для защиты изоляции линий электропередачи, а также в качестве дополнительных средств защиты подстанционной изоляции. Вторые являются более сложным, более совершенным, но и более дорогим аппаратом. Они используются для защиты подстанционной изоляции и устанавливаются: на сборных ши-

Трубчатый разрядник состоит из газогенерирующей трубки из фибры (у разрядников типа РТ) или винипласта (у разрядников типа РТВ), внутреннего дугога-сящего промежутка и внешнего искрового промежутка. При срабатывании разрядник пропускает не только импульсный ток перенапряжения, ной сопровождающий ток промышленной частоты. Разрядник должен быть способен погасить дугу во внутреннем промежутке при прохождении сопровождающего тока через нуль. Недостатком трубчатых разрядников является наличие нижнего и верхнего пределов сопровождающего тока, ограничивающих область надежного гашения дуги.