2. Средства защиты от

ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ

Все средства можно разделить на: искровые промежутки, разрядники, ограничители перена-пряжений.

Защитный искровой промежуток является простейшим защитным устройством, включенным параллельно изоляционной конструкции. Конст-руктивно защитные промежутки выполняются в виде стержневых электродов создающих резконе-однородное поле. Для таких электродов характерно значительное возрастание разрядного напряжения при малых временах что не всегда позволяет осуществить координацию вольт-секундных характеристик изоляции и защитных промежутков во всем диапазоне предразрядных времен.

Разрядник - электротехническое уст-ройство в простейшем случае в виде двух или нескольких электродов, разделенных диэлек-трическим промежутком (напр., воздухом). Применяют для защиты электрических сетей и установок от перенапряжений (электрический пробой, возникающий между электродами разрядника, предотвращает пробой изоляции между проводниками), а также для переключения электрических цепей (искусственно вызывается или гасится разряд между электродами разрядника).

Ниже приведены эскизы и краткое описание некоторых типов разрядников.

Трубчатые разрядники (РТ)

Основное назначение РТ – защита линейных подходов к подстанциям, электрооборудования маломощных подстанций 3-10 кВ и участков пересечения линий различного номинального напряжения. В типе, разрядника: Р - разрядник, Т - трубчатый, Ф - фибробакелитовый, В - винипластовый, ВС - винипласт, стеклопластик ( материал дугогасительной камеры и корпуса ), число после первого дефиса — номинальное напряжение, кВ; в числителе - нижний предел тока отключения, кА, в знаменателе - верхний предел тока отключения, кА; У - для работы в районах с умеренным климатом, ХЛ - с холодным климатом; цифра 1 - для работы на открытом воздухе.

Выпускаются на напряжение 3, 6, 10, 20, 35, 110, 220 кВ.

Крутая вольт-секундная характеристика и наличие зоны выхлопа не позволяют использовать трубчатые разрядники для защиты подстан-ционного оборудования. Поскольку работа трубчатого разрядника сопровождается выхлопом сильно ионизированных газов, расположение их на опоре должно быть таким, чтобы выхлопные газы не вызывали междуфазных перекрытий или перекрытий на землю. Для этого в зону выхлопа не должны попадать токоведущие части других фаз, заземленные конструкции, а также зоны выхлопов разрядников, защищающих другие фазы.

Вентильные разрядники (РВ).

Этот тип разрядников применяется для защиты изоляции электрооборудования станций и подстанций от воздействия перенапряжения.

Основными элементами являются многократный искровой промежуток (см. рис. ниже) и соединенный с ним последовательно резистор с нелинейной ВАХ. Основой для нелинейного резистора служит порошок электротехнического карборунда SiC. При повышении напряженности поля (повышении напряжения на резисторе) сопротивление запорного слоя резко падает и значение сопротивления нелинейного резистора начинает определяться собственно карборундом. Так как свойство материала резко менять свое сопротивление в зависимости от напряжения, обеспечивая пропускание очень больших токов при высоких напряжениях и весьма малых при пониженных, называется "вентильным", то и название аппарата, вентильный разрядник.

Г ашение сопровождающего тока в многократном искровом промежутке (ИП)

Единичный искровой промежуток с неподвижной дугой (разрез)

1. латунные электроды

2. миканитовая шайба

3. искровой промежуток

основано на нестабильности горения короткой дуги в промежутке с холодными электродами Промежуток представляет собой кольцевую щель между двумя медными конически располо-женными электродами. Щель пронизывается магнитным полем, создаваемым постоянными магнитами. Возникшая дуга под действием магнитного поля с большой скоростью вращается по кольцевой щели, интенсивно охлаждаясь, что способствует более быстрому нарастанию электрической прочности после погасания дуги. Увеличение сопровождающего тока позволяет уменьшить нелинейное сопротивление, а следовательно, и остающееся напряжение. После гашения тока, которое происходит при его прохождении через нулевое значение, напряжение на искровых промежутках восстанавливается практически по синусоиде промышленной частоты.

В типе разрядника: Р - разрядник, В - вентильный, О - облегченный, С - станционный, М - с магнитным гашением дуги, К - комбинированный; А, Г, 1 (после дефиса), М ( после цифр) - модификация или модернизированный (РВС), РД - с растягивающейся дугой, число после дефиса - номинальное напряжение, кВ; числа 40/70 - соответственно скорость ветра, м/с, и дополнительное тяжение провода, даН.

Разрядники вентильные серии РНК на напряжение 0,5 кВ

предназначены для защиты устройств контроля изоляции высоковольтных вводов высоковольтных трансформаторов (КИВ-500). Разрядники серии РНК соответствуют ТУ16-521.218-76.

Р азрядник состоит из единичного искрового промежутка и рабочего нелинейного резистора (3), заключенных в герметично закрытую фарфоровую покрышку (4).

Рабочий резистор разрядника изготовлен из спецмассы "Вилит" и обладает нелинейной вольт-амперной характеристикой. Искровой промежуток образован двумя фасонными латунными электродами (1), разделенными изолирующей прокладкой(2).

Р	- разрядник;
Н	- низковольтный;
К	- для устройства контроля изоляции;
ХХ	- номинальное напряжение;
У(ХЛ,Т)	- климатическое исполнение;
1	- категория размещения;

В структуре условного обозначения принято:

Разрядники вентильные серии РВС на напряжение от 110 до 220 кВ

Р азрядники вентильные серии РВС от 110 до 220 кВ предназначены для защиты от атмосферных перенапряжений изоляции электрооборудования переменного тока частотой 50 и 60 Гц. Изготавливаются для сетей с эффективно заземленной нейтралью

Разрядник каждого типа серии РВС состоит из нескольких элементов, каждый из которых содержит блок многократных искровых промежутков (1) и рабочих нелинейных резисторов (2), заключенных в герметично закрытой фарфоровой покрышке (3).

Рабочий резистор разрядника изготовлен из спецмассы "Вилит" и обладает нелинейной вольт-амперной характеристикой.

Разрядник устанавливается на изолированном от земли основании (4) для удобства присоединения регистратора срабатывания и для измерения токов проводимости. К крышке верхнего элемента разрядника крепится экранирующее кольцо (5).

В структуре условного обозначения принято:

Р	- разрядник;
В	- вентильный;
С	- станционный;
ХХ	- номинальное напряжение;
М	- модернизированный;
Т	- климатическое исполнение;
1	- категория размещения

Разрядники вентильные серии РВС на напряжение от 15 до 35 кВ

Разрядники вентильные серии РВС предназначены для защиты от атмосферных перенапряжений изоляции электрооборудования переменного тока частотой 50 и 60 Гц. Изготавливаются для сетей с любой системой заземления нейтрали.

Разрядник каждого типа серии РВС состоит из блока многократных искровых промежутков (1) и рабочих нелинейных резисторов (2), заключенных в герметично закрытой фарфоровой покрышке (3).

Рабочий резистор разрядника изготовлен из спецмассы "Вилит" и обладает нелинейной вольт-амперной характеристикой.

Разрядник устанавливается на изолированном от "земли" основании (4) для удобства присоединения регистратора срабатывания и для измерения токов проводимости.

В структуре условного обозначения принято:

Р	- разрядник;
В	- вентильный;
С	- станционный;
ХХ	- номинальное напряжение;
Т	- климатическое исполнение;
1	- категория размещения

Разрядники вентильные с магнитным гашением серии РВРД на напряжение 3,6 и 10 кВ

Разрядники вентильные с магнитным гашением специального назначения серии РВРД предназначены для защиты изоляции вращающихся электрических машин переменного тока частотой 50 и 60 Гц от атмосферных перенапряжений. Разрядники предназначены для э ксплуатации в районах с умеренным холодным и тропическим климатом при температуре окружающего воздуха

Разрядники вентильные с магнитным гашением специального назначения серии РВРД предназначены для защиты изоляции вращающихся электрических машин переменного тока частотой 50 и 60 Гц от атмосферных перенапряжений.

В структуре условного обозначения принято:

Р	- разрядник;
В	- вентильный;
РД	- с растягивающейся дугой;
ХХ	- номинальное напряжение;
У(Т)	- климатическое исполнение;
1	- категория размещения;

Разрядники вентильные серии РВС

Разрядники вентильные серии РВС предназначены для защиты от атмосферных перенапряжений изоляции электрооборудования переменного тока частотой 50 и 60 Гц.

Р азрядники на класс напряжения 13,8, 60, 66 кВ изготавливаются для сетей с любой системой заземления нейтрали; на класс напряжения 22, 33, 132 и 230 кВ - для сетей с эффективно заземленной нейтралью

Разрядник каждого типа серии РВС состоит из одного или нескольких элементов, каждый из которых содержит блок многократных искровых промежутков (1) и рабочих нелинейных резисторов (2), заключенных в герметично закрытой фарфоровой покрышке (3).

Рабочий резистор разрядника изготовлен из спецмассы "Вилит" и обладает нелинейной вольт-амперной характеристикой.

Разрядник устанавливается на изолированном от "земли" основании (4) для удобства присоединения регистратора срабатывания и для измерения токов проводимости. К крышке верхнего элемента разрядников на класс напряжения 132, 230 кВ крепится экранирующее кольцо.

Разрядник вентильный типа РВНЭ - 0/5МНУ1

Разрядник вентильный типа РВНЭ-0.5МНУ1 предназначен для защиты фильтрующего дросселя в схеме защиты крышевого электрооборудования электропоездов от грозовых перенапряжений и повышения надежности помехоподавления.

Р азрядник состоит из единичного искрового промежутка (1) и высоколинейного резистора (2), изготовленного на основе окиси цинка. Единичный искровой промежуток, соединенный последовательно с резистором, сжат цилиндрической пружиной (3) в герметичном пластмассовом корпусе (4). Герметизация разрядника осуществляется заливкой паза в корпусе клеем на основе эпоксидной смолы.

В структуре условного обозначения принято:

Р	- разрядник;
В	- вентильный;
Н	- низковольтный;
Э	- для электроподвижного состава;
ХХ	- номинальное напряжение;
М	- модернизированный;
Н	- повышенной надёжности;
У	- климатическое исполнение;
1	- категория размещения

Металлоксидные ограничители

перенапряжения среднего напряжения

П очти все новые высоковольтные сети, смонтированные за последние 15 лет, оборудованы МО ОПН. Напротив, в сетях среднего напряжения все еще устанавливаются обычные вентильные разрядники. В последнее время МО ОПН без искровых промежутков получили широкое распространение и в этих сетях. Эта замена оправдала себя в высоковольтных сетях благодаря лучшему уровню защиты, особенно при импульсах перенапряжений с очень крутым фронтом и лучшими характеристиками в условиях загрязненной окружающей среды. Переход к полимерному корпусу стал возможным при изготовлении ОПН без необходимых ранее искровых промежутков. Полимерные корпусы также имеют другие важные преимущества. Это - высокая надежность (герметизация от проникновения влаги!) и существенное снижение риска разрушающего воздействия в случае выхода ОПН из строя (осколочное разрушение корпуса).

МО ОПН состоит только из двух элементов. Один из них - активная часть, состоящая из одного или более, обычно цилиндрических, МО дисков (резисторные блоки). Второй - изоляционный корпус из полимерного материала. Механическая прочность ОПН обеспечивается либо за счет корпуса (например, фарфорового), или, в случае полимерного корпуса, за счет внутренней активной части. В последнем случае волоконно-армированная структура либо полностью охватывает резисторные блоки, либо стягивает их по концам, придавая конструкции жесткость и прочность. Простая и механически надежная конструкция активной части, пониженная вероятность разрушения при повреждении ОПН делает возможным использование некоторых ОПН с полимерным корпусом в качестве опорных изоляторов в определенных условиях.

Принцип действия ОПН

ОПН ограничивает напряжение, прикла-дываемое к его зажимам, формируя делитель напряжения вместе с полным сопротивлением источника перенапряжения или с волновым сопротивлением питающей линии. Сопротивление ОПН нелинейно, поэтому при превышении некоторого предела небольшие изменения напряжения на зажимах ОПН приводят к стремительному росту тока через резисторы. Чем больше нелинейность, тем меньше диапазон остающегося напряжения ОПН.

Рис. 4. Типичная вольтамперная характеристика МО ОПН на 10 кА, Класс 1.

Поскольку МО ОПН не имеют искровых промежутков, и их нелинейность настолько велика, что при нормальных эксплуатационных режимах ток, протекающий через резисторы, очень мал, в проводящее состояние ОПН переходит непрерывно и срабатывает практически без задержки (в зависимости от вольтамперной характеристики используемых МО дисков).

Другими словами, отсутствует задержка в срабатывании, как это имеет место в разрядниках с искровыми промежутками, где сначала должно быть превышено пробивное перенапряжение промежутков. Это означает, что МО ОПН имеют два существенных преимущества. Во-первых, МО ОПН надежно ограничивает напряжение до безопасных значений даже для импульсов с крутым фронтом и даже в самом начале импульса перенапряжения. Во-вторых, не существует пути, по которому коммутационные импульсы с небольшой амплитудой могли бы "обходить" ОПН.

Когда уровень перенапряжения спадает, ток в резисторах уменьшается в соответствии с характеристикой МО дисков, а сопровождающий ток, характерный для разрядников с искровыми промежутками, в ОПН не возникает. Это особенно важно в сетях постоянного тока, потому что отсутствует прохождение тока через нуль, необходимое для гашения дуги, в искровых промежутках разрядников. Поэтому МО ОПН могут использоваться как в сетях с частотой 50/60 Гц и 16 2/3 Гц, так и в сетях постоянного тока, предполагая правильный выбор МО ОПН.

3. ТЕСТЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ.

1. Что является источником грозовых перенапряжений:

Варианты ответа:

1) короткое замыкание;

2) молния;

3) перегрузка.

2. Чем осуществляется защита от прямых ударов молнии?

Варианты ответа:

1) антенной;

2) трубчатым разрядником;

3) молниеотводом.

3. Какие элементы электрической сети защищают стержневые молниеотводы?

Варианты ответа:

1) линии электропередачи;

2) открытые распределительные устройства;

3)1) и 2).

4. Какие элементы электрической сети защищают тросовые молниеотводы?

Варианты ответа:

1) комплектные трансформаторные подстанции;

2) комплектные распределительные устройства;

3) линии электропередачи;

4) открытые распределительные устройства;

5) 1) и 2).

5. Какую величину необходимо определить для расчёта заземляющего устройства?

Варианты ответа:

1) сопротивление вертикального стержня;

2) сопротивление горизонтальных полос;

3) сопротивление железобетонного фундамента;

4) 1 и 2;

5) 2 и 3

6) 1, 2 и 3.

6. Какую функцию выполняют разрядники?

Варианты ответа:

1) защитную;

2) коммутационную;

3) сигнальную.

7. За счёт чего происходит гашение дуги в трубчатом разряднике?

Варианты ответа:

1) фильтрации высших гармонических составляющих импульсного напряжения;

2) минимального сопротивления заземляющего устройства;

3) газогенерирования.

7. Расшифровать аббревиатуру: РТВ-35-2/10У1

Варианты ответа:

1. разрядник трубчатый, винипластовый, на 35 кВ, нижний предел тока отключения - 2 кА, верхний предел тока отключения - 10 кА, для работы в умеренном климате, на открытом воздухе;

2) разрядник вентильный, на 35 кВ, номинальный ток - до 200 А, ток отключения - 10 кА, тропического исполнения,, унифицированный, для закрытых помещений;

3) разрядник трубчатый, внутренней установки, рабочее напряжение 35 кВ, ток отключения - от 2 до 10 кА, унифицированный, 1-й категории.