8.1. Защитные (искровые) промежутки

Простейшим защитным устройством является искровой промежуток, включенный параллельно изоляционной кон­струкции. Конструктивно ЗП выполняются в виде стержневых электродов, создающих резконеоднородное поле. Для предупреждения перекрытия или пробоя изоляции вольт-секундная характеристика защитного иск­рового промежутка (ЗП) с учетом разброса должна в иде­альном случае лежать ниже вольт-секундной характеристи­ки защищаемой изоляции (рис. 1).

Рис. 1. Принцип действия защитного промежутка

При выполнении этого требования появление опасных для изоляции элект­роустановок перенапряжений невозможно, так как при набегании импульса напряжения происходит пробой ЗП с последующим резким падением напря­жения.

Но вслед за импульсным током через защитный про­межуток по ионизированному пути устремляется ток, об­условленный напряжением промышленной частоты, — сопровождающий ток. При этом может не погаснуть и импульсный пробой переходит в устойчивое короткое замыкание, которое вызывает ава­рийное отключение электроустановки. Чтобы этого избежать, следует обеспечить гашение дуги сопровождающего тока.

Защитные аппараты, обеспечивающие не только защи­ту изоляции от перенапряжений, но и гашение дуги со­провождающего тока в течение времени меньшего, чем время действия релейной защиты, получили название за­щитных разрядников.

Переход импульсного тока при пробое ЗП в устойчивую дугу может сопровождаться аварийным отключением, поэтому ЗП желательно уста­навливать лишь на тех участках сети, которые оборудова­ны устройствами автоматического повторного включения (АПВ).

Искровые промежутки являются самым простым и дешевым устройством защиты от перенапряжений. В сетях напряжением 3..35 кВ ЗП могут выполняться в виде рогов, способствующих растягиванию и гашению дуги из-за электродинамических сил и тепловых потоков. В сетях до 35 кВ длина защитного промежутка мала, и для предотвращения замыкания промежутка птицами в заземляющих спусках создаются дополнительные искровые промежутки.

Искровые промежутки обладают целым рядом недостатков, основные из которых следующие:

1. срабатывание искровых промежутков приводит к короткому замыканию, которое должно отключаться выключателями; при переходном процессе среза напряжения могут возникнуть перенапряжения на продольной изоляции трансформаторов, реакторов и электрических машин;

2. большой статистический разброс пробивных напряжений затрудняет координацию изоляции;

3) вольт-секундная характеристика искрового промежутка из-за резкой неоднородности поля имеет подъем в области малых времен, соответствующих грозовым перенапряжениям, и защищаемая изоляция может остаться незащищенной (рис. 1).

8.2. Трубчатые разрядники

Принципиальная схема устройства и включения труб­чатого разрядника (ТР) показана на рис. 2. Основу раз­рядника составляет трубка из газогенерирующего матери­ала. Один конец трубки заглушен металлической крыш­кой, на которой укреплен внутренний стержневой электрод. На открытом конце трубки расположен другой электрод в виде кольца. Промежуток между стержневым и коль­цевым электродами называ­ется внутренним, или дугогася-щим, промежутком. Трубка от­деляется от провода фазы вне­шним искровым промежутком, иначе газогенерирующий материал трубки постоянно разлагался бы под действием токов утечки.

Рис. 2. Устройство трубчатого разрядника

Защитная функция трубчатым разрядником выполняется так же, как и простым искровым промежутком. Под действием высокой температуры канала дуги переменного тока в трубке происходит интенсивное выделение газа. Давление в трубке увеличивается. Газы, устремляясь к открытому концу трубки, создают продольное дутье, в ре­зультате чего дуга гасится. Срабатывание разрядника сопровождается выхлопом раскаленных газов и звуком, напоминающим выстрел.

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. Основное применение трубчатых разрядников сводится к защите подходов к подстанциям, защите оборудования маломощных подстанций 3-10 кВ.

В соответствии с выполняемыми функциями трубчатый разрядник характеризуется двумя группами параметров. К первой группе относится номинальное напряжение, пробивное напряжение промышленной частоты, импульсное пробивное напряжение и вольт-секундная характеристика. Ко второй группе относятся нижний и верхний пределы отключаемых токов.

В маркировке трубчатых разрядников указываются но­минальное напряжение и пределы отключаемых токов. Например, марка РТФ 110/0,8-5 означает: разрядник труб­чатый фибробакелитовый на напряжение 110 кВ с преде­лами отключаемых токов 0,8—5 кА (действующее значе­ние).