14.4. Защитные разрядники

Для предупреждения пробоя изоляции защищаемого элемента схемы, присоединяют параллельно ему искровой промежуток (ИП), вольт-секундная характеристика которого должна лежать ниже защищаемой изоляции. При соблюдении этого требования происходит пробой ИП с последующим резким падением напряжения на ИП и на изоляции. Вслед за импульсным током через искровой промежуток по ионизированному пути устремляется ток, обусловленный напряжением промышленной частоты – сопровождающий ток. При этом может возникнуть электрическая дуга. Поэтому нужны устройства, которые могут обеспечить не только защиту изоляции от перенапряжения, но и гашение дуги.

Устройства, обеспечивающие защиту изоляции элементов схемы перенапряжений и гашение дуги сопровождающего тока в течение времени, меньшего, чем время действий релейной защиты, называются защитными разрядниками. Простейшим разрядником является искровой промежуток, получивший название защитный промежуток (ПЗ).

Рис. 14.6.

Существуют два типа разрядников, которые существенно отличаются конструктивно, и принципиально, способами гашения дуги – трубчатые и вентильные разрядники. В трубчатых разрядниках дуга гаснет за счет интенсивного продольного дутья; в вентильных разрядниках – благодаря уменьшению сопровождающего тока с помощью сопротивления, которые включается последовательно с искровым промежутком.

14.5. Защитные промежутки.

ПЗ выполняются со стержневыми электродами и обладают резконеоднородным полем. Поэтому не всегда удается скоординировать все изоляции и ПЗ во всем диапазоне времени, и изоляция при малых предразрядных состояниях временно оказывается не защищенной. Иногда импульсный пробой ПЗ переходит в устойчивую дугу, переходящую в ряде случаев в КЗ с последующим отклонением участка электроустановки. В связи с этим ПЗ рекомендуется устанавливать на участках оборудованных АПВ.

Несмотря на сказанное выше, ПЗ в силу своей простоты и дешевизны находят широкое применение в схемах защиты от перенапряжений. Их распространению способствуют развитие электрических сетей, обеспечивающее взаимное резервирование, развитие и совершенствование системной автоматики, а также мероприятие по ограничению внутренних перенапряжений.

14.6. Трубчатые разрядники.

Основу разрядника (рис.14.7) составляет трубка из газогенерирующего материала 1. Один коней трубки заглушен металлической крышкой 4, на которой укреплен внутренний стержневой электрод в виде кольца 3. Промежуток S₁ между стержневым и кольцевым электродами называется внутренним или дугогасящим промежутком. Трубка отделяется от провода фазы внешним искровым промежуткомS₂, иначе газогенерирующий материал трубки постоянно разлагался бы под действием токов утечки.

Рис. 14.7. Конструкция трубчатого разрядника.

При возникновении импульса перенапряжения оба промежутка пробиваются, и импульсный ток отводится в землю. После окончания импульса через разрядник продолжает проходить сопровождающий ток, и искровой разряд переходит в дуговой. Под действием высокой температуры дуги переменного тока в трубке происходит интенсивное выделение газа и давление сильно увеличивается. Газы, устремляясь к открытому концу трубки, создают продольное дутье, в результате чего дуга гасится при первом же прохождении тока через нулевое значение. При работе разрядника слышен звук, напоминающий выстрел, и из трубки выбрасываются раскаленные газы.

Величина внешнего искрового промежутка выбирается по условию защиты изоляции и может регулироваться в определенных пределах. А величина внутреннего искрового промежутка устанавливается в соответствии с дугогасящими свойствами разрядника и регулированию не подлежит. Для успешного гашения дуги необходимо достаточно интенсивное генерирование газа в трубке, которое зависит от величины проходящего тока. В связи с этим имеется нижний предел токов, которые надежно отключаются трубчатым разрядником. При больших токах слишком интенсивное газообразование может привести к разрыву трубки или срыву наконечников. Поэтому для трубчатых разрядников устанавливают верхний и нижний предел отключаемых токов, значение которых зависит от размеров внутреннего канала разрядника. Изменение внутреннего промежутка и диаметра канала позволяет выпускать трубчатые разрядники с разными пределами отключаемых токов. Выпускаются трубчатые разрядники типа РТ, РТФ, (с фибробакелитовыми трубками), РТВ (с трубками из винипласта) и РТВУ (винипластовые усиленные).