Лабораторная работа №11 Защита от атмосферного электричества (молнии)
(2 часа)
Цель работы
Ознакомление с физикой процесса формирования грозового облака, разряда молнии. Изучение поражающих факторов тока молнии. Знакомство с техническими средствами грозозащиты, их устройством, принципом работы, испытанием. Изучение зон защиты стержневых и тросовых молниеотводов.
Оборудование и приборы. Средства грозозащиты
1) мегаомметр Ф4102/1-М1;
2) аппарат АИИ-70;
3) выпрямитель ВП-10;
4) микроамперметр;
5) конденсатор КС-2-6,3 кВ;
6) электростатический киловольтметр;
7) шаровой разрядник;
8) ограничительное сопротивление 0,1-0,5 мОм;
9) вентильные разрядники РВН-0,5; РВП-6; РВП-10; РВС-35 кВ;
10) трубчатые разрядники РТВ, РТФ.
Общие сведения
Разряды атмосферного электричества в землю (молнии) поражают здания, сооружения, людей и животных.
Молнией называется разряд между электрически заряженным облаком и землей или между разноименно заряженными областями двух облаков. Электростатическая электризация грозовых облаков происходит в результате движения мощных воздушных потоков и конденсации в них водяных паров. Во время грозового разряда в течение очень короткого времени (около 100 мкс) при токе молнии порядка 100-200 кА в канале молнии развивается температура до 30 000° С. По числу грозовых дней и числу грозовых часов вся территория РФ делится на 7 зон. Республика Марий Эл относится к 4 зоне - число грозовых часов от 40 до 60.
Ток молнии производит электромагнитные, тепловые и механические воздействия на те сооружения, по которым проходит ток во время удара молнии.
При прямом ударе молнии в объект через него проходит кратковременный (импульсный) ток молнии с фронтом волны, равным tф = 1,2/40 мкс. Помимо прямого удара, проявления молнии могут быть в виде электростатической и электромагнитной индукции.
Электростатическая индукция проявляется в том, что на изолированных металлических предметах в результате разряда молнии возникают электрические потенциалы, опасные для жизни людей и животных.
Под действием электромагнитной индукции в незамкнутых металлических контурах (провода ЛЭП, трубопроводы, транспортеры, эстакады) в результате изменений тока молнии (изменений магнитного поля) наводится ЭДС величиной в несколько десятков киловольт, что может стать причиной поражения людей.
При грозе во время ударов молнии в различные промышленные, транспортные и другие объекты, находящиеся вдали от производственных зданий и сооружений, возможно проникновение ("занос") электрического потенциала в защищаемое здание по внешним металлическим сооружениям и коммуникациям.
Молниезащнта зданий
Комплекс защитных устройств, предназначенных для обеспечения безопасности людей, сохранности зданий и сооружений, оборудования и материалов от взрывов, загораний и разрушений, называется молниезащитой и осуществляется в соответствии с "Инструкцией по устройству молниезащиты зданий и сооружений" (РД 34.21.122-87) [1] взамен ранее существующих правил СН 305-77 "Инструкция по проектированию и устройству молниезащиты зданий и сооружений" (М.: Стройиздат, 1978).
В соответствии с назначением зданий и сооружений необходимость выполнения молниезащиты, ее категории и типа зоны защиты определяются по таблице 1 в зависимости от среднегодовой продолжительности гроз в месте нахождения здания или сооружения, а также от ожидаемого количества поражений его молнией в год.
Оценка среднегодовой продолжительности гроз и ожидаемого количества поражений молнией зданий или сооружений производится согласно приложению 1, построение зон защиты различных типов — согласно приложению 2.
Здания и сооружения, отнесенные по устройству молниезащиты к первой и второй категориям, должны быть защищены от прямых ударов молнии (ПУМ), вторичных ее проявлений и заноса высокого потенциала через наземные и подземные металлические коммуникации.
Здания и сооружения, отнесенные по устройству молниезащиты к третьей категории, должны быть защищены от прямых ударов молнии и заноса высокого потенциала через наземные металлические коммуникации.
Наружные установки, отнесенные по устройству молниезащиты ко 2 категории, должны быть защищены от ПУМ и вторичных проявлений молнии.
Наружные установки, отнесенные по устройству молниезащиты к 3 категории, должны быть защищены от ПУМ.
Внутри зданий большой площади (шириной более 100 м) необходимо выполнять мероприятия по выравниванию потенциала.
Для зданий и сооружений с помещениями, требующими устройства молниезащиты первой и второй или первой и третьей категорий, молниезащиту всего здания или сооружения следует выполнять по 1 категории. При этом на вводе I помещения 1 категории должна быть предусмотрена защита от заноса высокого потенциала по подземным коммуникациям (путепроводы, кабели в наружных металлических оболочках или в трубах) путем их присоединения на вводе в здания к арматуре его железобетонного фундамента, а при невозможности использования фундамента - к искусственному заземлителю, состоящему из трех вертикальных электродов длиной не менее 3-х м, объединенных горизонтальным электродом, при расстоянии между вертикальными электродами не менее 5 м.
Защита от заноса высокого потенциала по внешним наземным металлическим коммуникациям должна осуществляться путем их заземления на вводе в здание или сооружение и на двух ближайших к этому вводу опорах коммуникации. В качестве заземлителей следует использовать железобетонные фундаменты здания или сооружения и каждую из опор, а при невозможности такого использования - искусственные заземлители.
Для зданий и сооружений с помещениями, требующими устройства молниезащиты второй и третьей категорий, молниезащиту всего здания или сооружения следует выполнять по второй категории.
В качестве заземлителей молниезащиты допускается использовать все рекомендуемые "Правилами устройства электроустановок" заземлители электроустановки, за исключением нулевых проводов воздушных линий электропередачи напряжением до 1 кВ.
На каждое устройство молниезащиты составляются чертежи, пояснительная записка, акты приемки устройства молниезащиты, в том числе акты на скрытые работы по присоединению заземлителей к токоотводам и токоотводов к молниеприемникам, а также - протоколы замеров сопротивлений току промышленной частоты заземлителей отдельно стоящих молниеотводов.
Проверка состояния устройств молниезащиты должна производиться для зданий и сооружений первой и второй категории один раз в год перед началом грозового сезона, для зданий и сооружений третьей категории не реже одного раза в три года.
Проверке подлежат целость и защищенность от коррозии доступных обзору частей молниеприемников и токоотводов и контактов между ними, а также значение сопротивления току промышленной частоты заземлителей отдельно стоящих молниеотводов.
Требования к выполнению молниезщиты зданий и сооружений
Молниезащита первой категории
Защита от прямых ударов молнии зданий и сооружений, относимых по устройству молниезащиты к первой категории, должны выполняться отдельно стоящими стержневыми (рис.1) или тросовыми (рис.2) молниеотводами.
Указанные молниеотводы должны обеспечивать зону защиты типа А в соответствии с требованиями приложения 2. При этом обеспечивается удаление элементов молниеотводов от защищаемого объекта и подземных металлических коммуникаций в соответствии со следующими требованиями: наименьшее допустимое расстояние SB по воздуху от защищаемого объекта до опоры (токоотвода) стержневого или тросового молниеотвода (рис. 1, 2) определяется в зависимости от высоты здания, конструкции заземлителя и эквивалентного удельного электрического сопротивления грунта r, Ом м.
Для зданий и сооружений высотой не более 30 м наименьшее допустимое расстояние Sв равно 3 м при r < 100 Ом м и S =3+10-2(r -100) при 100 < r < 1000 Ом для заземлителей любой конструкции.
Рис.1. Отдельно стоящий стержневой молниеотвод.
– защищаемый объект; 2 – металлические коммуникации.
Рис.2. Отдельно стоящий тросовый молниеотвод
1 – защищаемый объект; 2 – металлические коммуникации.
Наименьшее допустимое расстояние Sb1 от защищаемого объекта до троса в середине пролета (рис.2) определяется в зависимости от конструкции заземлителя, эквивалентного удельного сопротивления грунта r и суммарной длины l молниеприемников и токоотводов.
При l <200 м наименьшее допустимое расстояние Sвl равно:
Sb1=3,5 (при r < 100 Ом м для заземлителей любой конструкции);
Sb1=3,5+3 10 (r -100) (при 100 <r < 1000 Ом м для заземлителей, состоящих из одной железобетонной сваи или одного железобетонного подножника).
Для исключения заноса высокого потенциала в защищаемое здание или сооружение по подземным металлическим коммуникациям (в том числе по электрическим кабелям любого назначения) заземлители защиты от ПУМ должны быть удалены от этих коммуникаций на максимальное расстояние.
Наименьшие допустимые расстояния S3 (рис. 1, 2) в земле между заземлителями защиты от ПУМ и коммуникациями, вводимыми в здания и сооружения первой категории должны составлять S3=SB+2.
Защита от заноса высокого потенциала по внешним наземным (надземным) металлическим коммуникациям должна осуществляться путем их заземления на вводе в здание или сооружение и на двух ближайших к этому вводу опорах коммуникации.
В качестве заземлителей следует использовать железобетонные фундаменты здания или сооружения и каждой из опор, а при невозможности такого использования - искусственные заземлители.
Ввод в здания воздушных линий электропередачи напряжением до 1 кВ, сетей телефона, радио, сигнализации должен осуществляться только кабелями длиной не менее 50 м с металлической броней или оболочкой, или кабелями, проложенными в металлических трубах.
На вводе в здание металлические трубы, броня и оболочки кабелей, в том числе с изоляционным покрытием металлической оболочки (например, ААШв, ААШп) должны быть присоединены к железобетонному фундаменту здания или к искусственному заземлителю.
В месте перехода воздушной линии электропередачи в кабель металлические броня и оболочка кабеля, а также штыри или крючья изоляторов ВЛ должны быть присоединены к заземлителю. К такому же заземлителю должны быть присоединены штыри или крючья изоляторов на опоре ВЛ, ближайшей к месту перехода в кабель.
Кроме того, в месте перехода ВЛ в кабель, между каждой жилой кабеля и заземленными элементами должны быть обеспечены закрытые воздушные искровые промежутки длиной 2-3 мм или установлены вентильные разрядники низкого напряжения типа РВН-0,5.
Молниезащита второй категории
Защита от ПУМ зданий и сооружений второй категории с неметаллической кровлей должна быть выполнена отдельно стоящими или установленными на защищаемом объекте стержневыми или тросовыми молниеотводами, обеспечивающими зону защиты в соответствии с требованиями таблицы 1 и приложения 2. При установке молниеотводов на объекте от каждого стержневого молниеприемника или каждой стойки тросового молниеприемника должно быть обеспечено не менее двух токоотводов.
На зданиях и сооружениях с металлической кровлей в качестве молниеприемников должна использоваться сама кровля. При этом все выступающие неметаллические элементы должны быть оборудованы молниеприемниками, присоединенными к металлу кровли. Токоотводы от металлической кровли или молниеприемной сетки должны быть проложены к заземлителям не реже, чем через 25 м по периметру здания.
Токоотводы, прокладываемые по наружным стенам зданий, следует располагать не ближе, чем в 3 м от входов или в местах, не доступных для прикосновения людей.
В качестве заземлителей защиты от ПУМ используют железобетонные фундаменты зданий и сооружений, а при невозможности их использования предусматриваются искусственные заземлители: при наличии стержневых и тросовых молниеотводов каждый токоотвод присоединяется к заземлителю, состоящему из трех вертикальных электродов и более длиной не менее 3 м, объединенных горизонтальным электродом при расстоянии между вертикальными электродами не менее 5 м. Номинальные сечения (диаметры) электродов определяются по таблице 2.
При наличии металлической кровли или металлической сетки по периметру здания или сооружения прокладывается наружный контур из двух и более вертикальных электродов длиной 2-3 м, к которым привариваются горизонтальные лучевые электроды длиной 2-3 м, уложенные в земле на глубине 0,5 м (при условии 500< r <1000 и площади здания более 250 м2) Ом м.
Для защиты зданий и сооружений от вторичных проявлений молнии должны быть предусмотрены следующие мероприятия:
Металлические корпуса всего оборудования и аппаратов, устанавливаемых в защищаемом здании (сооружении), должны быть присоединены к заземляющему устройству электроустановок или к железобетонному фундаменту здания.
Внутри здания между трубопроводами и другими протяженными металлическими конструкциями в местах их сближения на расстоянии менее 10 см через каждые 30 м должны быть выполнены перемычки из стальной проволоки Æ =5 мм или стальной ленты S=24 мм2, для кабелей с металлическими оболочками или броней перемычки должны выполняться из гибкого медного проводника.
Защита от заноса высокого потенциала по подземным коммуникациям осуществляется присоединением их на вводе в здание или сооружение к заземлителю защиты от ПУМ.
Защита от заноса высокого потенциала по внешним наземным (надземным) коммуникациям выполняется путем их присоединения на вводе в здание или сооружение к заземлителю защиты от ПУМ, а на ближайшей к вводу опоре коммуникации - к ее железобетонному фундаменту. При невозможности использования фундамента должен быть установлен искусственный заземлитель, состоящий из одного вертикального или горизонтального электрода длиной не менее 5 м.
Защита от заноса высокого потенциала по воздушным линиям электропередачи, сетям телефона, радио и сигнализации должна быть выполнена подобно молниезащите первой категории.
Молниезащита третьей категории
Защита от ПУМ зданий и сооружений, относимых по устройству к третьей категории выполняется аналогично молниезащите здании и сооружений второй категории.
В случае использования молниеприемной сетки шаг ее ячеек должен быть не более 12x12 м. В качестве заземлителей защиты от ПУМ следует использовать железобетонные фундаменты зданий и сооружений. При невозможности их использования выполняют искусственные заземлители, со стоящие из двух и более вертикальных электродов длиной не менее 3 м, объединенных электродом длиной не менее 5 м.
При использовании металлической кровли (сетки) в качестве молниеприемников по периметру здания на глубине 0,5 м прокладывается наружный контур, состоящий из горизонтальных электродов и одного вертикального электрода.
Во всех случаях заземлитель защиты от ПУМ должен быть объединен с заэемлителем электроустановки.
При защите строений для крупного рогатого скота отдельно стоящими молниеотводами их опоры и заземлители следует располагать не ближе, чем в 5 м от входа в строение.
В качестве заземлителей молниеотводов необходимо использовать железобетонный фундамент или наружный контур, проложенный по периметру строения под асфальтовой или бетонной отмосткой.
К заземлителям защиты от ПУМ должны быть присоединены находящиеся внутри строения металлические конструкции, оборудование и трубопроводы, а также устройства выравнивания электрических потенциалов.
Расположенные в сельской местности небольшие строения с неметаллической кровлей, соответствующие указаным в п.п. 5 и 9 табл. 1, подлежат защите от ПУМ следующими способами:
При наличии на расстоянии 3-10 м от строения деревьев, в два раза и более превышающих его высоту, с учетом всех выступающих на кровле предметов (дымовые трубы, антенны и т.д.), по стволу ближайшего из деревьев должен быть проложен токоотвод, верхний конец которого выступает над кроной дерева не менее, чем на 200 мм. У основания дерева токоотвод должен быть присоединен к заземлителю.
При наличии возвышающейся над всеми элементами кровли дымовой трубы над ней следует установить стержневой молниеприемник высотой не менее 200 мм, проложить по кровле и стене строения токоотвод и присоединить его к заземлителю.
При наличии металлической кровли ее следует в одной точке (желательно в двух точках) присоединить к заземлителю, при этом токоотводами могут служить наружные металлические лестницы, водостоки и т.п. К кровле должны быть присоединены все выступающие на ней металлические предметы.
Для молниеотводов и токоотводов применяются сталь круглая Æ=6 мм, в качестве заземлителя - вертикальный электрод высотой 2-3 м или горизонтальный электрод длиной 2-3 м Æ =10 мм, уложенный на глубине 0,5 м. Соединения элементов молниеотводов болтовые и сварные.
Защита от ПУМ неметаллических труб, башен, вышек высотой более 15 м должна выполняться путем установки на этих сооружениях одного (Н=50 м), двух (Н=50-150 м), трех (Н > 150 м) стержневых молниеотводов высотой не менее 1 м, соединенных на верхнем торце трубы.
Предусматривается прокладка по высоте сооружения то-коотвода диаметром Æ >12 мм.
На железобетонных трубах в качестве токоотводов необходимо использовать арматурные стержни, соединенные по высоте трубы сваркой, скруткой при этом прокладка наружных токоотводов не требуется. Соединение молниеприемника с арматурой должно выполняться в двух точках.
Все соединения молниеприемников с токоотводами должны быть выполнены сваркой.
Для металлических труб, башен, вышек установка молниеприемников и прокладка токоотводов не требуется.
В качестве заземлителей защиты от ПУМ металлических и неметаллических труб, башен, вышек следует использовать их железобетонные фундаменты.
При невозможности использования фундаментов на каждый токоотвод должен быть предусмотрен искусственный заземлитель из двух стержней, соединенных горизонтальным электродом.
Для защиты от заноса высокого потенциала по внешним наземным (надземным) металлическим коммуникациям их необходимо на вводе в здание или сооружение присоединить к заземлению защиты от ПУМ.
Защита от заноса высокого потенциала по воздушным линиям электропередачи напряжением до 1 кВ, линиям связи и сигнализации должна выполняться в соответствии с 2.4.26 ПУЭ.
Средства грозозащиты воздушных линий электропередач
Для защиты от вторичных проявлений разрядов молнии, которые вызывают появление высоких потенциалов на проводах ЛЭП, связи, радиоопасных для жизни людей, используются различные типы разрядников и ограничителей перенапряжений. Наибольшее применение для защиты электроустановок от вторичных проявлений токов молний находят вентильные разрядники. Вентильным разрядником называют разрядник, имеющий однократный или многократный искровой промежуток, в комплекте с варистором (вилитовые диски), помещенных в фарфоровый чехол, рис.3.
Рис.3. Принципиальная схема (а) и внешний вид (б) вентильного разрядника:
– искровой промежуток;
– вилитовые диски;
– фарфоровый чехол.
При перенапряжении на высоковольтной линии электропередачи пробивается искровой промежуток, нелинейные диски оказываются под большим напряжением, сопротивление их резко падает, линия оказывается заземленной и через разрядник течет импульсный ток длительностью десятки или сотни микросекунд. Помимо этого импульсного тока рабочее напряжение линии переменного тока поддерживает протекающий через разрядник "сопровождающий" ток, однако в первый же момент прохождения этого тока через нулевое значение линия отключается от земли, вилитовые диски восстанавливают свое сопротивление, а разрядные промежутки деионизируются. Защита линии автоматически восстанавливается.
В процессе эксплуатации вентильных разрядников нарушается герметичность и влага проникает в их внутреннюю полость.
При увлажнении разрядника возможны следующие изменения его характеристик:
снижение пробивного напряжения вследствие образования проводящих мостиков из капель влаги или продуктов коррозии между электродами искровых промежутков, а также из-за частичного увлажнения поверхности шунтирующих резисторов и неравномерного распределения напряжения по искровым промежуткам элемента и по элементам разрядника;
снижение дугогасящей способности искровых промежутков вследствие неравномерного распределения восстанавливающегося напряжения между ними;
ухудшение защитных характеристик дисков рабочих резисторов, повышение остающегося напряжения, коэффициента вентильности и уменьшение пропускной способности. При сушке увлажненных дисков их первоначальные характеристики не восстанавливаются.
Нарушение герметичности и попадание влаги в опорные изоляторы (ПИОН-110 и др.) разрядников двухколонковой конструкции вызывают изменения распределения напряжения по рабочим элементам разрядника и снижение его пробивного напряжения и напряжения гашения. При этом возможен также перегрев шунтирующих резисторов элементов разрядника.
Вентильные разрядники с пониженным пробивным напряжением срабатывают от внутренних перенапряжений, на которые они не рассчитаны, и разрушаются.
Влага, попадающая на рабочие резисторы, разрушает также металлизацию дисков, а в некоторых случаях создает возможность перекрытия дисков по поверхности.
Увлажнение разрядников может происходить вследствие сползания резинового уплотнения, образования трещин в фарфоре покрышки разрядника, а также из-за плохой пайки контрольного отверстия, косой армировки, слабой затяжки герметизирующих болтов.
Разрывы в цепи шунтирующих резисторов приводят к неравномерному распределению напряжения по искровым промежуткам разрядника.
Поломка резисторов или их заклепок происходит из-за некачественной сборки и неправильной транспортировки, а также вследствие перегрева.
В результате многолетней эксплуатации пробивное напряжение вентильных разрядников может измениться за счет образования следов ожогов на электродах искровых промежутков, а также из-за снижения давления внутри разрядников.
Дефектные вентильные разрядники, характеристики которых имеют отклонения от нормируемых значений, снижают надежность защиты от перенапряжений изоляции электрооборудования.
Для оценки состояния вентильных разрядников их подвергают различным видам испытаний.
Измерение сопротивлений разрядников мегаомметром
Сопротивление измеряется у разрядников на напряжение 3 кВ и выше мегомметром на напряжение 2500 В, а у разрядников на напряжение до 3 кВ мегомметром на напряжение 1000 В.
Увлажнение внутренних деталей разрядников выявляется, если измерение сопротивлений мегомметром производится после длительного пребывания разрядника во влажной атмосфере. Измерения сопротивлений при отрицательных температурах наружного воздуха (вследствие замерзания влаги в разряднике) не выявляют нарушения герметичности разрядника. Измерение мегаомметр следует производить после дождливого периода в сухую погоду при температуре выше +10°С.
Для исключения погрешности измерений из-за влияния возможных утечек наружная поверхность фарфоровых покрышек должна быть чистой и сухой. Измерение сопротивлений следует производить на вертикально установленном элементе разрядника с применением экрана.
Сопротивление тока утечек разрядников РВН, РВП, РВО и опорной изоляции разрядников двухколонковой конструкции достигает нескольких тысяч мегаом, сопротивление элементов разрядников РВС должно иметь значение от нескольких сотен до нескольких тысяч мегаомм.
Измерение токов проводимости вентильных разрядников
Предельные значения токов проводимости вентильных разрядников РВС, РВРД, РВ-25, РВЭ-25, РВЭМ-25, РВМГ и РВМК при выпрямленном напряжении указаны в таблице 5.
Рекомендуемая схема измерения токов проводимости приведена на рис.4, пунктиром показаны другие варианты измерения токов проводимости.
Рис.4. Электрическая схема установки для измерения тока проводимости:
R1 – защитный резистор; R2 – ток ограничительный резистор; R3 – добавочный нелинейный резистор; Т1 – регулятор напряжения; Т2 – высоковольтный трансформатор; VD – выпрямитель; С – сглаживающий конденсатор; FV – испытуемый элемент разрядника; PV – киловольтметр;
РA1 – микроамперметр для измерения тока проводимости; РА2 – микроамперметр.
Выпрямленное напряжение для измерения токов проводимости разрядников получают от испытательной установки соответствующего напряжения. Значение сопротивления защитного резистора выбирается в соответствии с характеристикой испытательного трансформатора. Для измерений токов используется магнитоэлектрический микроамперметр или гальванометр, который включается в цепь заземления разрядника. Для измерения выпрямленного напряжения или градуирования вольтметра в первичной цепи испытательного трансформатора применяются киловольтметры и вольтметры с добавочным резистором. Градуирование вольтметра в первичной цепи испытательного трансформатора следует производить по нагрузочной характеристике схемы при подключенном разряднике и при напряжении, близком к испытательному.
Измерение испытательного напряжения по вольтметру в первичной цепи испытательного трансформатора с пересчетом напряжения по коэффициенту трансформации при холостом ходе недопустимо, так как при этом не учитывается искажение формы кривой напряжения, а также падение напряжения в обмотках трансформатора и в защитных резисторах.
Результат измерения токов проводимости вентильных разрядников с шунтирующими резисторами в значительной мере зависит от глубины пульсации выпрямленного напряжения.
Для уменьшения пульсаций выпрямленного напряжения применяются специальные сглаживающие конденсаторы С (см. рис.4), значения которых выбираются в соответствии с таблицей 3.
При отсутствии конденсаторов указанной емкости в схемах для испытаний разрядников РВМ могут быть применены конденсаторы емкостью в три раза меньше приведенных в таблице 3.
В качестве сглаживающих конденсаторов могут быть использованы любые, в частности, косинусные конденсаторы на номинальное напряжение 10,5 кВ. При испытаниях разрядников 15 кВ и выше необходимо включать два конденсатора последовательно.
Измерение токов проводимости вентильных разрядников следует производить после дождливого периода в сухую погоду с положительной температурой.
Поверхность фарфоровых покрышек разрядников при измерении должна быть чистой и сухой. Перед измерениями фарфор нужно протереть тряпкой, смоченной в бензине. Применять воду для обмывки фарфора не рекомендуется, так как при этом требуется длительная сушка и повторные контрольные измерения.
Если измерение производится при температуре, значительно отличающейся от 20°С, то в результаты измерения следует вносить поправку:
уменьшить замеренные значения токов проводимости на 0,3% на каждый градус повышения температуры свыше 20°С;
увеличить замеренные значения токов проводимости на 0,3% на каждый градус понижения температуры ниже 20°С.
При измерениях внутри помещений для получения определенного температурного режима разрядники перед измерением должны быть выдержаны в помещении не менее 4 часов в летний период и не менее 8 часов - в зимний.
Установление требуемого значения испытательного напряжения на разряднике рекомендуется контролировать с помощью микроамперметра, включенного через дополнительный нелинейный резистор (измерительные комплекты) СН с коэффициентом вентильности, близким к коэффициенту вентильности шунтирующих резисторов.
Измерительные комплекты резисторов СН представляют собой нелинейные полукольцевые резисторы (как в разрядниках), заключенные в герметически закрытую фарфоровую или другую изолирующую покрышку. Нелинейные резисторы выпускаются заводом в двух исполнениях:
СН-10 - для измерения выпрямленного напряжения от 4 до 10 кВ;
СН-32 - для измерения выпрямленного напряжения от 16 до 32 кВ.
К каждому измерительному резистору заводом прилагается вольт-амперная характеристика.
Установление необходимого значения напряжения при пользовании измерительными резисторами сводится к увеличению напряжения на первичной обмотке испытательного трансформатора до значения, при котором через включенный последовательно с измерительным резистором микроамперметр протекает такой ток, значение которого указано в вольт-амперной характеристике для заданного напряжения.
Значение сглаживающей емкости при измерении токов проводимости с помощью измерительных резисторов СН может быть снижено относительно рекомендуемого в таблице 3 до 10 раз. Измерительные резисторы СН должны быть выдержаны вблизи разрядников в течение нескольких часов, пока их температура не сравняется с температурой разрядников. Поправка на температурный коэффициент шунтирующих резисторов при этом не вносится, поскольку температурные зависимости измерительного резистора и разрядника практически совпадают.
Измерительные комплекты должны не реже одного раза в два года подвергаться контролю путем проверки их вольт-амперных характеристик при протекании постоянного тока. Испытание резисторов следует проводить при температуре воздуха 20°С.
Измерение пробивных напряжений вентильных разрядников при промышленной частоте
Предельные значения пробивных напряжений при частоте 50 Гц вентильных разрядников РВС, РВРД, РВМ, РВ--25, РВЭ-25М, РВЭМ-25, РВМГ и РВМК указаны в таблице 4.
Измерение пробивных напряжений при промышленной частоте вентильных разрядников со шунтирующими резисторами могут выполняться только при обязательном соблюдении следующих требований:
а) время подъема напряжения на элементе разрядника допробивного должно быть не более: при испытании разрядников РВС, РВМ, РВРД, РВМГ - 0,5 с; при испытании разрядников РВМК-330, РВМК-500 - 0,5 с; при испытании разрядников РВМК-400 В, РВМК-750, РВМК-1150 - 1,0 с. Не допускается приложение напряжения толчком (в течение времени менее 0,1 с);
б) интервал между отдельными измерениями должен быть не менее 10 с и не более 1 мин;
в) длительность протекания тока через разрядник после пробоя его искровых промежутков не должна превышать 0,5 с; ток должен быть ограничен дополнительным резистором до значения 0,7 А;
г) напряжение и мощность испытательного трансформатора и регулирующего устройства должны обеспечивать возможность подъема напряжения на разряднике до 120% верхнего предела его пробивного напряжения. Мощность испытательного трансформатора и регулирующего устройства должны быть не менее: при испытании разрядников РВС - 5 кВ А; при испытании разрядников с магнитным гашением цуги РВМГ, РВМК - 25 кВ А;
д) после окончания измерений пробивных напряжений должны быть произведены измерения токов проводимости шунтирующих резисторов при выпрямленном напряжении для контроля их целостности.
Превышение допускаемого времени подъема напряжения на разряднике может привести к перегреву и разрушению шунтирующих резисторов. Использование для измерения пробивных напряжений вентильных разрядников трансформаторов с недостаточными мощностью и испытательным напряжением опасно для целостности шунтирующих резисторов, поскольку они могут перегреться и разрушиться, если подъем напряжения на разряднике до наибольшего значения напряжения испытательного трансформатора не завершится пробоем искровых промежутков (предпробивные токи в шунтирующих резисторах в 100-150 раз превышают значения токов проводимости, измеряемых при испытаниях приложением выпрямленного напряжения).
В качестве источника испытательного напряжения при определении пробивных напряжений разрядников РВС может быть использован трансформатор ИОМ-100/10.
При определении значений пробивных напряжений вентильных разрядников всех остальных типов, кроме элементов разрядников РВМК-400 В, РВМК-750 и РВМК-1150 кВ, используется испытательный трансформатор ИОМ-100/25.
Принципиальная схема испытательной установки для измерения пробивного напряжения вентильных разрядников типа РВП-10, РВН-0.5 кВ показана на рис.5.
Рис.5. Принципиальная схема измерения пробивного напряжения разрядников серии PC, РВП, С-10.
РН – регулятор напряжения; кV – вольтметр, отградуированный в киловольтах; R – токоограничивающее сопротивление; ШР – шаровой разрядник; ТИ – трансформатор испытательный; РВ – испытуемый вентильный разрядник.
Результаты испытаний заносятся в карту изоляции разрядника (приложение 3).