15. Устройство и назначение вентильных разрядников I гр
Разрядники I группы (для тяжелого режима) предназначены для ограничения грозовых и внутренних перенапряжений на вращающихся электрических машинах (рис.15.1).
Рис.15.1. Место включения разрядников I гр
В разрядниках I группы применяются диски из тервита (рис. 12.1,c). Тервитовые диски изготавливают из зерен карбита кремния и связующего (эмульсии глинозема в жидком стекле). Тервитовые диски обжигаются при температуре 1280-1300 oC. При этом часть запорных пленок выгорает, что повышает пропускную способность материала, но уменьшает степень нелинейности. Поэтому тервит можно использовать для гашения коммутационных токов. Искровой промежуток разрядников I группы состоит (рис. 15.2) из двух медных электродов и керамической камеры, расположенной между кольцевыми постоянными магнитами. Дуга загорается в узком месте, под действием магнитного поля растягивается, загоняется в узкие щели, интенсивно деионизируется и гасится. Разрядники I группы способны гасить токи до 800 А.
Рис. 15.2. Конструкция искрового промежутка разрядника РВРД и разрядник РВРД-10 .
16. Как меняется напряжение на вентильном разряднике при его срабатывнии (изобразите графически)?
Если к подстанции подходят ЛЭП, то для защиты изоляции электрооборудования подстанции (в первую очередь изоляции трансформатора) перед трансформатором необходимо поставить вентильный разрядник (или ОПН) (рис. 16.1.).
Рис. 16.1. Защита подстанции вентильным разрядником
Изобразим напряжение на вентильном разряднике (2) и на трансформаторе (3) при набегании грозовой волны (1) с ЛЭП (рис. 16.2). Суммарное напряжение на разряднике необходимо получать при сложении падающей волны и отраженной от узла 1, поэтому напряжение на разряднике нарастает быстрее, чем у падающей волны. При напряжении Uимп происходит пробой искрового промежутка разрядника и на разряднике остается напряжение, равное падению напряжения на нелинейном сопротивлении при протекании через него импульсного тока (остающееся напряжение Uост). Напряжение на трансформаторе (3) будет складываться из напряжения на вентильном разряднике Uост и колебаний, возникающих в контуре РВ – трансформатор. Таким образом, на изоляцию трансформатора воздействует напряжение Umax, превышающее Uост : Umax= Uост+∆U, где ∆U, - приращение напряжения, значение которого зависит от взаимного удаления вентильного разрядника и защищаемого объекта (ℓ). Причем, чем больше ℓ, тем больше приращение ∆U. Если ℓ > ℓкр, то на изоляции трансформатора напряжение превысит допустимое. Величину ℓкр можно определить в ПУЭ [1].
Рис. 16.1. Напряжение на вентильном разряднике (2) и на трансформаторе (3) при набегании грозовой волны (1) с ЛЭП
17. Устройство и назначение ограничителей напряжения
Разработанные в 70-е годы в СССР и за рубежом резисторы на основе окиси цинка (ZnO) обладают значительно большей нелинейностью, чем резисторы на основе карборунда. Это позволило создать новый тип защитного аппарата без искрового промежутка (рис.16.1) - нелинейный ограничитель перенапряжений (ОПН).
Рис.17.1. Защита электрооборудования подстанции с помощью ОПН
Оксидно-цинковая (металлооксидная) керамика - это нелинейный материал, получаемый в результате высокотемпературного обжига (1280-13000С) смеси состоящей из окиси цинка (ZnO) и некоторого количества оксида другого металла: висмута, сурьмы, кобальта, марганца и т.п. (масса самой весомой из добавок составляет менее 4% массы оксида цинка) (рис.17.2). Коэффициент нелинейности оксидно-цинковой керамики составляет α=0,02-0,1 и зависит от сочетания добавок к оксиду цинка и от температуры обжига материала. Нелинейность резистора ОПН значительно выше нелинейности резистора разрядника.
Такая высокая нелинейность обусловливает похождение при рабочем напряжении через нелинейные резисторы тока порядка долей миллиампера, что позволило исключить искровой промежуток и подключить резистор ОПН непосредственно к сети. Такой ток безопасен для резистора.
Применительно к ОПН отсутствуют понятия напряжения срабатывания и напряжения гашения. Когда напряжение на ОПН увеличивается, то ток через ограничитель непрерывно возрастает без задержки согласно вольт-амперной характеристике (рис.17.2). Пробоя не происходит, резисторы постепенно переходят в проводящее состояние. Когда перенапряжение затухает, ток снова уменьшается в соответствии с характеристикой и гашения сопровождающего тока не наблюдается.
Ограничители перенапряжения имеют ряд преимуществ по сравнению с разрядниками:
- меньшие габариты;
- ограничивают грозовые и коммутационные перенапряжения (большинство разрядников только грозовые);
- ниже уровень ограничения перенапряжений (грозовых до 2,0-2,4 Uф, коммутационных до 1,65-1,8 Uф );
- большие пропускные токи.