2.5.2 Защитные аппараты

Предохранители предназначены для защиты установки от перегрузки и короткого замыкания. Плавкие предохранители являются аппаратами одноразового действия с пофазным отключением защищаемой цепи. Основным элементом их является плавкая вставка, включаемая в рассечку защищаемой цепи, сгорание которой приводит к отключению элемента (рис. 2.53).

Рис. 2.53. Предохранитель ПКТ103-6-160-31,5У3

Конструкции предохранителей различных типов, получивших распространение в электрических цепях выше 1 кВ, и области их применения рассмотрены в [4]. В частности, можно отметить, что высоковольтные предохранители широко применяются для защиты силовых трансформаторов, статических конденсаторов, двигателей и других цепей напряжением 3, 6, 10 и 35 кВ. Предохранители также находят применение для защиты трансформаторов напряжения и т.д.

Ограничители ударного тока. Ограничители ударного тока – это сверхбыстродействующие коммутационные аппараты взрывного действия на большие номинальные токи [4]. Основные конструктивные элементы ограничителя – коммутационный аппарат и шунтирующий его предохранитель специальной конструкции.

Коммутационный аппарат состоит из патрона, внутри которого помещается токонесущий проводник большого сечения с вмонтированным в него пиропатроном. Поджиг пиропатрона осуществляется от разрядного устройства, которое находится вне коммутационного элемента и связано с пиропатроном через разделительный импульсный трансформатор, смонтированный в теле изолятора.

Управление разрядным устройством осуществляется от блока управления, реагирующего на производную изменения тока в защищаемой цепи. Датчиком тока служит трансформатор тока специальной конструкции.

Полное время отключения цепи ограничителем не превышает 5 мс. Ограничители применяются в схемах электроснабжения особо ответственных потребителей, не допускающих перерывов питания.

Разрядники и ограничители перенапряжений. Разрядники предназначены для защиты изоляции электрооборудования и линий электропередач от атмосферных перенапряжений.

Разрядники на номинальные напряжения до 35 кВ устанавливаются в сетях как с изолированной, так и с заземленной нейтралью, а на напряжение 110 кВ – с заземленной нейтралью. Разрядник подключается параллельно защищаемому объекту.

По конструктивному исполнению выпускаются два основных типа разрядников: вентильные (рис. 2.54) и трубчатые.

Разрядник серии РВС (рис. 2.54) состоит из нескольких элементов, каждый из которых содержит блок многократных искровых промежутков и рабочих нелинейных резисторов, заключенных в герметично закрытой фарфоровой покрышке. Рабочий резистор разрядника обладает нелинейной вольтамперной характеристикой. Разрядник устанавливается на изолированном от земли основании для удобства присоединения регистратора срабатывания и для измерения токов проводимости. К крышке верхнего элемента разрядника крепится экранирующее кольцо.

Рис. 2.54. Разрядник вентильный РВС-220

Трубчатый разрядник (рис. 2.55) представляет собой аппарат, состоящий из закрытого искрового промежутка, образованного двумя металлическими электродами внутри винипластовой трубы, на одном конце которой укреплен открытый металлический наконечник.

Рис. 2.55. Трубчатый разрядник РВО-6У1

Внешний искровой промежуток образован стальными стержневыми электродами, один из которых с помощью зажима присоединен к открытому наконечнику. Крепление разрядников осуществляется с помощью хомутов.

Защитное действие разрядника обусловлено тем, что при подходе волны перенапряжения внутренний и внешний искровые промежутки пробиваются раньше, чем волна перенапряжения достигнет опасного для изоляции оборудования значения. По пути пробоя начинает протекать ток промышленной частоты, и на искровых промежутках возникает электрическая дуга. Под воздействием высокой температуры дуги, горящей на внутренних электродах, стенки винипластовой трубы, разлагаясь выделяют большое количество газов, создающих высокое давление. Газы, выходя через открытый наконечник, создают интенсивное дутье, и дуга гасится при переходе тока промышленной частоты через нулевое значение. При этом длительность горения дуги не превышает одного - двух периодов тока промышленной частоты.

В последние годы все шире практикуется замена разрядников на нелинейные ограничители перенапряжений (ОПН), которые являются наиболее современными средствами защиты от перенапряжений, обладающими лучшими защитными характеристиками и массогабаритными показателями [6]. Ограничители предназначены для защиты изоляции электрооборудования переменного тока частотой 50 Гц электрических сетей напряжением от 0,5 до 500 кВ от атмосферных и коммутационных перенапряжений.

В настоящее время проведены разработки, испытания и освоение ОПН на классы напряжения от 0,5 до 220 кВ (ЗАО «ЗЭТО», г. Великие Луки; ЗАО «Феникс», г. Новосибирск и др.). К 2004 г. была закончена разработка и проведены в полном объеме испытания опытно-промышленных образцов ОПН на 330 и 500 кВ.

Большинство конструкций ОПН выполнены на базе существующих полимерных конструкционных материалов (кремнийорганические резиновые смеси, стеклоткани и стеклопластиковые трубы), позволивших создать на их основе ОПН с высокими эксплуатационными и технологическими свойствами:

- высокая механическая прочность в диапазоне температур от минус 60 ^оС до плюс 50 ^оС;

- ударопрочность;

- взрывобезопасность;

- сейсмостойкость.

Ограничители на классы напряжения от 3 до 10 кВ (рис. 2.56) представляют собой монолитную конструкцию. Волоконноусиленный материал наносится непосредственно на колонку оксидноцинковых варисторов с контактами. На изготовленный таким образом блок непосредственно напрессовывается кремнийорганическая резина, обеспечивая высокую степень герметичности.

Рис. 2.56. ОПН-10/11-10(III) УХЛ1

Ограничитель на 220 кВ конструктивно представляет собой высоконелинейный резистор, состоящий из соединенных последовательно дисков оксидно-цинковых варисторов, заключенный в герметичную полимерную изоляционную покрышку (рис. 2.57).

Конструкция ограничителя на 500 кВ (рис. 2.58) представляет собой пять последовательно соединенных этажей. Четыре верхних представляют собой сборку из трех параллельно включенных универсальных модулей. Первый этаж состоит из дополнительных модулей ОПНД.

Рис. 2.57

Рис. 2.58. ОПН 500/333-20(V) IV УХЛ1

Каждый элемент – это последовательный набор нелинейных резисторов, заключенных в изоляционную покрышку из полимерных материалов.