книги из ГПНТБ / Гессен В.Ю. Защита сельских электрических сетей от аварий

лении вследствие протекания импульсного тока (остаю­ щимся напряжением разрядника). Остающееся напряже­ ние на разряднике при прохождении расчетного импульс­ ного тока не должно превышать величин:

Заметим, что остающееся напряжение на разрядни­ ках 10 кВ значительно меньше импульсных испытатель­ ных напряжений для установок напряжением 10 кВ , которое установлено для различных элементов изоляции в пределах от 75 до 100 кВ . Д л я электроустановок н. н. разрядники ограничивают перенапряжение до величины, при которой исключено перекрытие по воздуху с про­ водки на людей, не находящихся в непосредственной бли­ зости к проводам.

Сопровождающий ток, который может пройти через разрядник под действием напряжения сети, должен быть погашен при первом ж е прохождении через нулевое значение. В противном случае разрядник будет поврежден. Рабочее сопротивление разрядника в значительной сте­ пени ограничивает величину сопровождающего тока, обусловленного рабочим напряжением. У вентильных разрядников РВП-10 и РС-10 амплитуда сопровождаю­ щего тока никогда не превышает 80 А. При таком токе многократный искровой промежуток успешно справля­ ется с гашением дуги, и сопровождающий ток обрывается при первом переходе через нулевое значение.

Импульсные пробивные напряжения вентильных раз­ рядников на 10 кВ — не более 48 кВ при предразрядном времени 2—20 мкс, разрядников РВН - 0,5 — не более 5,5 кВ при 2—10 мкс.

В тех точках электрической сети напряжением 10 кВ, где ток короткого замыкания меньше 100 А, следует применять разрядники РС-10, поскольку при малых токах короткого замыкания, обусловленных индуктив­ ностью сети, возможны случаи отказов в гашении дуги сопровождающего тока разрядниками РВП-10. В осталь­ ном разрядники РВП-10 и РС-10 одинаковы.

Вентильные разрядники РВП-10 или РС-10 устанав­ ливают по возможности ближе к трансформатору. В комп­ лектных распределительных устройствах для установки

51

Вентильные разрядники всех напряжений должны быть постоянно включены. Прежние правила об отключе­ нии Р В на зимний период не оправдали себя и сейчас не действуют. Отключение РВ допускается в открытых распределительных устройствах в районах, подвержен­ ных ураганным ветрам или гололеду, а также в зонах интенсивного загрязнения атмосферы.

При эксплуатации вентильных разрядников должно производиться измерение сопротивления разрядника ме­

должно быть не менее 10 МОм. Если при измерении мегом­ метром обнаружено, что сопротивление разрядника по сравнению с предыдущим измерением изменилось на 30% и более, необходимо измерить ток проводимости или ток утечки разрядника при выпрямленном напряжении. Величина тока утечки не должна превышать величину, указанную предприятием-поставщиком. Д л я разрядников

не должен превышать 2 мкА при 6 кВ . После монтажа раз­ рядников и в дальнейшем один раз в 6 лет следует опреде­ лять пробивное напряжение при частоте 50 Гц. Д л я раз­ рядников РВП-10 и РС-10 действующее значение пробив­ ного напряжения при частоте 50 Гц в соответствии с тре­ бованием стандарта должно находиться в пределах 26—30,5 кВ .

Импульсная пропускная способность разрядников ограничена. Д л я разрядников на 10 кВ пропускная способность составляет 5 кА при определенной форме импульса. Если энергия будет больше, разрядник может разрушиться. В случае удара молнии вблизи места уста­ новки -разрядника, вообще говоря, возможны амплитуды тока через разрядник, превышающие 5 кА, хотя вероят­ ность такого явления и невелика. Кроме установки вентильных разрядников, для ограничения амплитуды волн на первой и третьей опорах, подходящих к ТП воз­ душных линий, ставят комплекты трубчатых разрядни-

52

ков — аппаратов более дешевых и выпускаемых в боль­ ших количествах.

Трубчатые разрядники. Трубчатый разрядник (РТ) состоит из искрового промежутка, расположенного в труб­ ке из газогенерирующего материала, и внешнего (отде­ лительного) искрового промежутка (рнс. 15). При воз­ действии волны -перенапряжения промежутки пробива­ ются, й импульсный ток отводится в землю. По каналу импульсного пробоя искровых промежутков создается путь для сопровождающего тока промышленной частоты.

Обычно волна перенапряжения распространяется одно­

жения повлечет за собой возникновение сопровождающего тока во всех РТ, будет трехфазное короткое замыкание. В одной фазе в момент прихода волны перенапряжения мгновенное значение напряжения частоты 50 Гц может быть равным нулю или незначительно отличающимся от нуля. Тогда в этой фазе сопровождающий ток после про­

никнет двухфазное к. з.

Возможен случай, когда волна перенапряжения вызо­ вет срабатывание РТ не во всех фазах. Падение напряжения iR3, обусловленное импульсным током i через сработавшие разрядники и сопротивлением зазем­ ления R3, окажется приложенным к заземленному элегс-

53

троду разрядника другой фазы. Под действием возник­ шего перепада напряжения может произойти обратное срабатывание Р Т (рис. 16). При обратном срабатывании возникает волна с практически отвесным фронтом. Такие волны чрезвычайно опасны для витковой изоляции транс­ форматоров.

Дутье газами, образующимися в трубке под действием высокой температуры электрической дуги сопровождаю-

2

Рис. 16. Образование волны с отвесным фронтом при обратном срабатывании трубчатого разрядника:

щего тока, обеспечивает ее гашение. Газы, генерируемые трубкой при горении дуги, с силой устремляются наружу, выбрасывая ионизированные частицы и пламя из полости разрядника. В качестве газогенерирующего материала применяют фибру или винипласт. Д л я создания необхо­ димой прочности разрядникам с фибровой дугогасительной трубкой поверх фибры делается плотная обмотка из бакелизированной бумаги. Обмотанная трубка подвер­ гается термообработке. В результате получается доста­ точно прочная фибробакелитовая трубка. Фибробакелитовые разрядники покрывают лаком, чтобы обеспечить необходимую электрическую прочность по поверхности между электродами и влагостойкость. Винипластовые

54

трубки не требуют дополнительного упрочнения и какойлибо обработки поверхности трубки.

Гашение дуги сопровождающего тока трубчатыми разрядниками обычно происходитзаодин-два полупериода частоты 50 Гц. В сельских электроустановках с малыми токами короткого замыкания допускается затягивание процесса гашения дуги до шести полупериодов.

Перенапряжение, воздействующее на изоляцию до момента пробоя трубчатых разрядников, зависит от величины импульсного пробивного напряжения разряд­ ника, которая определяется главным образом расстоя­ нием между электродами искровых промежутков. После пробоя искровых промежутков на изоляцию действует напряжение iR3. Поэтому для надежной защиты изоляции необходимо обеспечивать достаточно низкие значения сопротивлений заземления для трубчатых разрядников.

Чтобы трубка постоянно не подвергалась воздействию напряжения, предусмотрен внешний искровой промежу­ ток. Его величина установлена стандартом, и для электро­ установок на номинальное напряжение 10 кВ составляет 15 мм. Отдельные типы разрядников на 10 кВ рассчитаны на работу с внешним промежутком 25 мм. При этом им­ пульсное пробивное напряжение разрядника должно быть

выходящие по величине за определенные пределы для каждого типа разрядников. При малых токах количество генерируемых газов может оказаться недостаточным для создания необходимого давления в трубке, ионизирован­ ные газы будут оставаться внутри разрядника и для гашения дуги сопровождающего тока не будет условий. В этом случае разрядник может сгореть. При больших токах в трубке может создаться чрезмерное выделение газов, давление внутри разрядника превысит его меха­

напряжение в киловольтах, а знаменатель — предельные значения отключаемых токов в килоамперах. В обозна­ чении фибробакелитовых Р Т букву Ф не всегда указывают. Д л я электроустановок на номинальное напряжение 10 кВ

55

выпускают четыре разновидности трубчатых разрядни­ ков: РТВ-10/0,5—4, РТВ-10/2—12, РТФ-10/0,2—1 и РТ-10/0,5—5.

При каждом • отключении сопровождающего тока внутренний диаметр дугогасителы-гой трубки увеличива­ ется вследствие выгорания материала стенок. Конструк­ ция трубчатых разрядников должна предусматривать возможность проверки диаметра дугогасительного канала. У разрядников типа РТФ-10/0,2—1 прежних выпусков этой возможности нет. Заглушка с отверстием диаметром

Рис. 17. Установка трубчатых разрядников на промежуточных опорах ВЛ 10 кВ (типовые конструкции):

Змм не дает доступа к дугогасительному каналу, первона­ чальный диаметр которого составляет 8 мм. Чтобы не оставить в эксплуатации разрядники с износившимся дугогасительным каналом, когда нет возможности изме­ рить его диаметр,' учитывают количество срабатываний Р Т по указателю срабатываний. Если указатель распрям­ лен — разрядник работал. После восьми срабатываний разрядник следует снять с эксплуатации. Если ток ко­ роткого замыкания в месте установки разрядника бли­ зок к верхнему пределу отключаемого тока, можно до­ пустить десять срабатываний.

После каждого срабатывания указатель возвращают в исходное положение, а когда указатель придет в негод­ ность или сгорит, на открытый выхлопной конец разряд­ ника надевают марлевый чехол, целость которого служит показателем того, что разрядник не работал,

56

В тех случаях, когда имеется возможность проверки диаметра дугогасительного канала, разрядник снимают с эксплуатации в случае увеличения внутреннего диаметра канала за предел, указанный предприятием-поставщиком в его информационных материалах. Д л я разрядников выпуска 1969 г. и более ранних лет диаметр дугогаситель­ ного канала не должен превышать 8 мм для РТВ-10/0,5—4 и 14 м м ' д л я РТ-10/0,5—5 и РТВ-10/2—12. Диаметр проверяют на расстоянии 10—15 мм от кольцевого-элек­ трода при помощи калиброванного щупа.

Трубчатые разрядники можно крепить как за откры­

выхлопа разрядников (рис. 18), в которой не допускается располагать какие-либо фарфоровые и металлические' детали, а также детали из органической изоляции. Не допускается также пересечение зон выхлопа рядом нахо­ дящихся разрядников, если их выхлопные обоймы не за­ землены. Д л я разрядников напряжением 10 кВ длина зо­ ны выхлопа по направлению оси разрядника (считая от обоймы) — размер А равен 1,5 м; размер Б — 1м; раз­ мер В — 0,2 м.

Осмотр трубчатых разрядников производят при обхо­ дах ВЛ, обращая внимание на указатель срабатывания, на целость Р Т и на состояние внешнего искрового про­ межутка. Сработавшие трубчатые разрядники по окон­ чании грозового сезона снимают и подвергают проверке. Остальные Р Т снимают с опор для проверки один раз в три года.

Чтобы выбрать тип трубчатых разрядников, рассчиты­ вают ток к. з. в месте предполагаемой установки РТ . Верхний предел отключаемого тока должен быть не менее ударного тока трехполюсного короткого замыкания,

57

нижний предел отключаемого тока Р Т должен быть не больше наименьшего возможного значения тока двух­ полюсного к. з.

Искровые промежутки. Защитные искровые проме­ жутки (ПЗ) в сетях напряжением 10 кВ применяют вместо трубчатых разрядников (РТ), когда величина тока корот­ кого замыкания в месте, где требуется установка гро­ зозащитного аппарата, оказывается вне диапазона токов, отключаемых трубчатым разрядником. В сельских распре­ делительных сетях часто встречаются участки, где ток короткого замыкания меньше 200 А — нижнего предела тока, отключаемого разрядником РТФ - 10/0,2 — 1 .

П З представляет собой воздушный промежуток между двумя электродами. Один электрод.соединяют с фазным проводом, другой — заземляют. Иногда заземленный электрод приближают на определенное, расстояние к месту крепления провода. В этом случае другим электродом служит провод В Л . Волна перенапряжения срезается при пробое междуэлектродного промежутка так же, как при срабатывании Р Т , но с гашением сопровождающего тока П З справляется неудовлетворительно. В том, довольно узком, диапазоне токов короткого замыкания, когда П З вообще способен погасить дугу сопровождающего тока, процесс гашения дуги затягивается до нескольких десятых долей секунды. Такая продолжительность к. з. не всегда приемлема. В остальных случаях дуга сопровождающего тока может устойчиво гореть между электродами искро­ вого промежутка, пока линия не будет отключена.

Применение П З согласно ПУЭ допускается только при наличии на линии автоматического повторного вклю­ чения (АПВ). При этом ограничение волн перенапряже­ ния обеспечивается П З , а гашение дуги сопровождаю­ щего тока отключением линии и повторным ее вклю­ чением.

В электроустановках напряжением 10 кВ электроды П З выполняют в виде рогов (рис. 19). Пробивное напря­ жение П З определяется наименьшим расстоянием между электродами (А). Согласно ПУЭ, размер А рекомендуется 60 мм, и в этом случае импульсное пробивное напряжение оказывается более высоким, чем у Р Т . Чтобы импульсное пробивное напряжение П З довести до уровня пробивного напряжения, установленного стандартом для Р Т , между­ электродное расстояние принимают 40—45 мм. Когда П З является единственным защитным аппаратом какого-либо

58

элемента электропередачи, можно уменьшить междуэлек­ тродное расстояние до 30 мм. При этом величина импульс­ ного пробивного на­ пряжения будет за­ нимать промежуточ­ ное значение между пробивными напряже­ ниями РВ и РТ .

В эксплуатации важно сохранить ста­ бильность пробивного напряжения П З . Д л я этого требуется жест­ кое взаимное распо­ ложение электродов; кроме того, должна быть устранена воз­ можность оплавления электродов в месте,

.определяющем про­ бивное напряжение. Последнее достигает­ ся тем, что дуга со­ провождающего тока, возникнув между бли­ жайшими точками электродов, под дей­ ствием потока раска­ ленных газов переме­ щается кверху и не успевает оплавить по­ верхность электродов в месте, наиболее важ­ ном для стабильной работы.

П е р е м е щ а я с ь вверх, дуга становит­ ся длиннее, и условия ее охлаждения улуч­ шаются. Это способ­

ствует погасанию дуги • и при благоприятных условиях она может погаснуть.

Чтобы исключить случаи действия защиты при закора­ чивании роговых электродов птицами, предусматривают

59

в заземляющем спуске каждой фазы дополнительные

Рис. 21. Защита пересечения воздуш­ ных линий:

/ — волна, набегающая на пролет пересе­ чения, 2 — наименьшее расстояние м е ж д у проводами п е р е с е к а ю щ и х с я В Л .

60