9 Апарати захисту від перенапруг: принцип дії, особливості конструкції, вади та переваги. Загальні вимоги до розрядників

Апарати захисту від перенапруги. Під перенапругою розуміють зростання до небезпечних значень різних потенціалів на ізоляції. Перенапруги бувають: грозовими (атмосферними) та внутрішніми.

Внутрішні напруги бувають резонансні та коммутаційні. Резонансні напруги виникають в результаті зміни співвідношень між L та С кола при несприятливій комбінації схеми, параметрів та режимів мережі. Такі перенапруги можуть тривалий час,аж до зміни схеми або режиму роботи. Коммутаційні перенапруги виникають при нормальних та аварійних коммутаціях і можуть тривати від кількох тисячних, до кількох сотих частин секунди.

Захист ізоляцій електрообладнання підстанцій та ліній електропередачі від грозових та внутрішніх перенапруг здійснюється розрядниками або обмежувачів перенапруг.

Основним елементом розрядника є іскровий проміжок, що відокремлює струмовідний елемент установки від контура уземлення.

При перенапрузі виникає пробій в проміжку та зріст хвилі перенапруги. У функцію розрядника також входить гасіння дуги супроводжувального струму промислової частини, який протікає проміжком слідом за імпульсним пробоєм. Час від ходу хвилі перенапруг до іскрового проміжку до пробою називається перед розрядним часом. Залежність максимальної розрядної напруги від перед розрядного часу називається вольт-секундною характеристикою розрядника. Крутість ВСХ визначається конструкцією іскрових проміжків. Напруга на розряднику при протіканні імпульсу називається залишковою напругою. Чим менше ця напруга, тим краще якість розрядника. До розрядників висуваються умови:

1. ВСХ розрядника повинна йти нижче характеристики об’єкта захисту та повинна бути пологою;

2. іскровий проміжок розрядника повинен мати певну електор. міцність при промисловій частоті та при імпульсах;

3. напруга, яка залишається на розряднику, не повинна сягати небезпечних для ізоляції значень;

4. супроводжувальний струм повинен вимикатися за мінімальний час;

5. розрядники повинні мати велику кількість спрацювань без огляду та ремонту.

Розрядники поділяються на трубчасті та вентильні.

Трубчасті розрядники. Вони призначені для захисту ізоляції ЛЕП. Вони складаються із зовнішнього іскрового проміжку та трубки з газогенеруючого матеріалу, у якій знаходиться внутрішній іскровий проміжок. ЗІП захищає трубку від постійного впливу високої напруги.

В залежності від матеріалу трубки розрядники ділять на фібро бакелітові (3кВ, 6кВ, 10кВ, 35кВ) та вініпластові (6 – 35кВ). на напругу 110 кВ розрядник має комбіновану трубку. РГВС – 110.

У трубчастому розряднику струм промислової частоти обмежується лише опором лінії та ущемлення. Тому розрядник характеризується струмом вимикання, який має свої межі.

Робота ТР супроводжується звуковим та світловим ефектами, обумовленим викидом розжарених газів.

ТР має круту ВСХ (через неоднорідності електричного поля), що робить їх непридатними для захисту обладнання ЕС та ПС, яке має пологу характеристику.

Вентельні розрядники. ВР призначені для захисту ізоляції електрообладнання та трансформаторів при напрузі понад 1кВ. ВР складається з кількох послідовно з’єднаних проміжків та нелінійних резисторів. У деяких розрядниках паралельно іскровим проміжкам приєднуються шунтувальні резистори та КНДР, що дають можливість керувати розподілом напруг різної тривалості по іскровим проміжкам.

При протіканні максимального струму нелінійний опір має бути мінімальним, а при протіканні супроводжувальних струмів нелінійний резистор збільшує опір, зменшуючи струм до значень, при яких іскрові проміжки будуть гасити дугу супроводжувального струму.

Згідно з ДСТУ всі вентильні розрядники поділяють на:

1. Важкий режим РВТ, РВРД;

2. Легкий режим РВМ, РВМГ;

3. Легкий режим РВС;

4. Легкий режим РВС, РВГ, РВМ.

У ВР використовують такі типи іскрових проміжків:

1. іскровий проміжок з нерухомою дугою;

2. іскровий проміжок з дугою, що обертається;

3. іскровий проміжок з дугою, що розтягується.

Для виготовлення нелінійних резисторів використовують матеріали на основі карбіду кремнію. Резистори – у вигляді дисків діаметром до 10÷15 см завтовшки 1-6см.

В залежності від місту SiC, а також використаного зв’язуючого розрізняють: віліт (84%), тервіт (82%), тіріт (72%).

Обмежувачі перенапруг нелінійні (ОПН).

Вентильні розрядники мають такі недоліки:

1. нестабільність захисних характеристик, яка обумовлена розкидом напруги спрацювання іскрових проміжків та її зниження після багаторазового впливу імпульсів струму;

2. зниження пробивної напруги розрядників при зволожені забрудненої поверхні покришки;

3. неможливість контролю напруги пробою;

4. нестабільність захисних характеристик внаслідок впливу температури на ВАХ нелінійних резисторів та їх деградація під впливом імпульсів струму;

5. поглинання надмірної енергії з мережі при протіканні супроводжувального струму.

Використання ОПН дозволяє усунути ці вади. ОПН відрізняється від вентильного розрядника тільки відсутністю іскрових проміжків і матеріалом резисторів (оксидн.-цинкова кераміка).

14