2.13.2. Трубчатые разрядники

Принципиальная схема устройства и включения труб­чатого разрядника (ТР) показана на рис. 2.8. 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. 2.8. 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).

2.13.3. Вентильные разрядники

Вентильные разрядники (схема включения рис.2.9) являются другой разновидностью искровых промежутков, отличающихся слабой неоднородностью электрического поля и нелинейным резистором для гашения дуги. Защитная функция вентильным разрядником выполняется так же, как и простым искровым промежутком, но в связи с однородностью электрического поля вольт-секундная характеристика разрядника существенно лучше, чем у трубчатого, и меньше статистический разброс пробивных напряжений.

Отключение возникшего короткого замыкания производится с помощью нелинейного резистора, включенного последовательно с искровым промежутком. Сопротивление этого резистора велико при рабочем напряжении и резко снижается при повышенном напряжении. Нелинейные резисторы выполняются в виде дисков, состоящих из карборундового порошка (SiC) и связующего материала.

Рис. 2.9. Схема включения вентильного разрядника

Простейший единичный промежуток вентильного разрядника показан на рис.2.10, а. Промежуток составлен двумя латунными электродами, разделенными миканитовой шайбой.

Рис. 2.10. Единичный искровой промежуток (а) и вид вольт-секундной характеристики разрядника с многократным искровым промежутком (б)

Единичные промежутки включаются последовательно друг с другом для улучшения гашения дуги, которая нестабильна в небольшом промежутке с холодными электродами. У многократного искрового промежутка, однако, происходит неравномерное распределение напряжения на отдельных промежутках, аналогично гирлянде изоляторов, что приводит к снижению пробивного напряжения при малых временах порядка 2-4 мкс (рис. 4, б).

Вентильные разрядники характеризуются:

1. номинальным напряжением;

2. наибольшим допустимым длительным напряженим на разряднике;

3. пробивным напряжением на частоте 50 Гц (обычно действующее значение);

4. остающимся напряжением на сопротивлении резистора при определенном импульсном токе (от 5 до 14 кА, в зависимости от типа разрядника), называемом током координации (рис.2.11).

5) напряжением гашения – это наибольшее напряжение промышленной частоты на разряднике, при котором надежно обрывается сопровождающий ток (ток гашения).

6) пропускной способностью, то есть минимальным количеством нормированных импульсов тока, которые разрядник должен выдержать без существенного изменения его свойств. Это количество обычно равно 20.

Рис.2.11. Вольтамперная характеристика резистора вентильного разрядника (а) и напряжение на вентильном разряднике при его срабатывании (б)