Трубчатые разрядники.
Защитные аппараты, обеспечивающие не только защиту изоляции от перенапряжений, но и гашение дуги сопровождающего тока в течение времени меньшего, чем время действия релейной защиты, получили название защитных разрядников. В настоящее время к ним относятся РТ, РВ и РДИ.
В трубчатых разрядниках гашение дуги сопровождающего тока происходит в результате интенсивного продольного дутья. Принципиальная схема устройства и включения РТ показана на рис. 7.22.
Рис. 7.22. Устройство трубчатого разрядника
Основу разрядника составляет трубка 1 из газогенерирующего материала (фибробакелит, винипласт). Один конец трубки заглушён металлической крышкой, на которой укреплен внутренний стержневой электрод 2. На открытом конце трубки расположен другой электрод в виде кольца 3. Промежуток l1 между стержневым и кольцевым электродами называется внутренним, или дугогасящим, промежутком. Трубка отделяется от провода фазы внешним искровым промежутком l2, иначе газогенерирующий материал трубки постоянно разлагался бы под действием токов утечки.
Защитное действие РТ характеризуется его вольт-секундной характеристикой и сопротивлением заземления. Вольт-секундная характеристика определяет напряжение срабатывания разрядника, а сопротивление заземления – остающееся на разряднике после его срабатывания импульсное напряжение. Вольт-секундная характеристика зависит от длины внешнего и внутреннего промежутков разрядника и имеет вид, характерный для промежутков с резконеоднородным полем. Длина внешнего искрового промежутка выбирается по условиям защиты изоляции и может регулироваться в определенных пределах. Длина внутреннего искрового промежутка устанавливается в соответствии с дугогасящими свойствами разрядника и регулированию не подлежит.
При воздействии на РТ импульса грозового перенапряжения оба промежутка пробиваются (перекрытие по внешней поверхности не может произойти, поскольку разрядное расстояние по этой поверхности много больше длины внутреннего промежутка) и происходит ограничение импульса напряжения на защищаемой изоляции. После окончания грозового импульса по каналам разряда пробитых промежутков проходит сопровождающий ток рабочей частоты. 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 охлаждается. Баланс подводимой электрической и теряемой тепловой энергий нарушается, и дуга гаснет обычно при первом же прохождении тока через нулевое значение. Срабатывание разрядника сопровождается выхлопом раскаленных газов и звуком, напоминающим выстрел.
Для успешного гашения дуги сопровождающего тока необходимо достаточно интенсивное генерирование газа в трубке, которое зависит от проходящего тока. Поэтому имеется нижний предел токов, которые надежно отключаются трубчатым разрядником. При больших токах слишком интенсивное газообразование может привести к чрезмерному повышению давления и разрыву трубки или срыву наконечников. Поэтому для трубчатых разрядников устанавливается также верхний предел отключаемых токов, при котором гашение дуги еще не может сопровождаться механическим повреждением разрядника. Значения верхнего и нижнего пределов отключаемых токов зависят от размеров внутреннего канала разрядника. Уменьшение длины внутреннего промежутка, а также увеличение диаметра канала разрядника приводят к смещению обоих пределов отключаемых токов в сторону больших значений.
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. Для этого в зону выхлопа не должны попадать токоведущие части других фаз, заземленные конструкции, а также зоны выхлопов разрядников, защищающих другие фазы.
Крутая вольт-секундная характеристика и наличие зоны выхлопа не позволяют использовать трубчатые разрядники для защиты подстанционного оборудования. Основное их применение – это защита линейных подходов к подстанциям, электрооборудования маломощных подстанций 3–10 кВ и участков пересечения линий различного номинального напряжения. В последнее время их постепенно заменяют РВ или ОПН.