Реакторы

Реактор – это электрический аппарат в виде катушки с неизменной индуктивностью для ограничения токов КЗ и поддержания напряжения на шинах при аварийном режиме.

Г енератор G питает сборные шины 1, от которых отходят линии 2 к потребителю. Возьмем два случая: в первом за выключателем QF1 отсутствует реактор, во втором

за выключателем QF2 установлен реактор L.

При трехфазном КЗ I_к1 определяется в основном индуктивным сопротивлением генератора

(20.1)

Введем понятие относительного индуктивного сопротивления генератора в процентах

(20.2)

где I_ном,Г – номинальный ток генератора. Из (20.1) и (20.2) следует

(20.3)

В этом случае при КЗ напряжение на сборных шинах будет равно нулю и на всех отходящих линиях пропадает напряжение.

Необходимо отметить, что выключатель QF1 должен быть выбран по току КЗ I_к1. Ток КЗ в линии с реактором определяется суммарным сопротивлением генератора:

Рис. 20.2 Распределение напряжения в режимах КЗ и номинальном.

Обычно генератор обслуживает несколько десятков потребителей. Поэтому номинальный ток линии во много раз меньше номинального тока генератора. Длительный ток реактора выбирается равным току линии. Таким образом, I_ном,р <<I_ном,Г.

Реактор обладает исключительно высокой надежностью. Поэтому выбор аппаратуры линии производится по току I_к2 << I_к1, что значительно облегчает и удешевляет распределительное устройство.

Распределение напряжений и векторная диаграмма цепи для номинального режима показаны на рис. 20.2. В режиме КЗ падение напряжения на реакторе I_кХ_р>> I_кХ_г, так как Х_р>>Х_г и напряжение на шинах относительно земли U_ш мало отличается от номинального фазного напряжения U_ном / (рис. 20.2 а). При номинальном режиме Х_р<<Z_н, поэтому падение напряжения на реакторе незначительно (рис. 20.2 б). Ток нагрузки I_н отстает от напряжения U_н на угол φ, поскольку нагрузка активно-индуктивная. Напряжение на шинах U_ш равно напряжению на нагрузке I_кХ_р. При номинальном режиме, когда в цепи протекает номинальный ток нагрузки I_ком, потеря напряжения определяется по формуле

В номинальном режиме обмотка реактора нагревается проходящим током. Мощность, выделяемая обмоткой реактором в виде тепла, составляет несколько киловатт в реакторах на малые токи и нескольких десятков киловатт в реакторах на большие токи (I_ном.р = 2000 А). При прохождении тока КЗ температура реактора быстро повышается. Поэтому в качестве основных параметров реактора вводятся длительный номинальный ток I_ном.р и ток термической стойкости I_т, отнесенный к определенному времени t_т.

Если х_р%>3 %, то наибольший ток, проходящий через реактор,

.

Этот ток берется за основу при расчете термической и электродинамической стойкости реактора.

Если х_р%<3%, то при расчете тока КЗ желательно учитывать сопротивление источника питания.

При расчете электродинамической стойкости за основу берется ударный ток

Одним из основных параметров реактора является его индуктивность L.

.

Реакторы являются одним из средств ограничения токов короткого замыкания. В настоящее время их стараются не применять из-за того, что в нормальном режиме работы на реакторе теряется часть напряжения. Вместо этого применяются трансформаторы с расщепленными обмотками.

Конструкция реакторов

Наиболее распространены бетонные реакторы. На рис.20.3 представлен трехфазный комплект таких реакторов. Из многожильного провода 1 соответствующего сечения намотаны катушки реакторов А, В, С. Заливкой в специальные формы получаются бетонные вертикальные стойки – колонны 2, которые скрепляют между собой отдельные витки катушки. Торцы колонн имеют шпильки с изоляторами 3, 4.

Рис. 20.3 Трехфазный комплект Рис. 20.4 Изменение во времени электординами-

реакторов. ческих усилий, действующих между реакторами.

Для получения необходимой прочности электрической изоляции после затвердевания бетона реактор подвергают интенсивной сушке под вакуумом и пропитке влагостойким изоляционным лаком.

В качестве обмоточного провода используется многожильный медный или алюминиевый кабель большого сечения.

Охлаждение реакторов – естественное.

Бетонные реакторы применяются в закрытых распределительных устройствах при напряжении не выше 35 кВ. Недостатком их является большие габариты размеры и масса. Ведутся работы по уменьшению массы и габаритных размеров за счет применения современных изоляционных материалов.

Основные параметры реакторов

1. Номинальное напряжение − номинальное напряжение сети для работы в которых предназначен реактор и которой нормируется изоляция.

2. Номинальный ток − длительно-допустимый ток через реактор, при котором не происходит его нагрев выше максимально допустимой температуры.

3. Номинальное индуктивное сопротивление реактора

Х_р.= wL = 2 fL.

4. Относительное индуктивное сопротивление реактора, в % − это падение напряжения на реакторе. Показывает какая величина от номинального напряжения принятого за 100% уменьшается на реакторе при протекании через него номинального тока

5. Номинальные потери мощности на фазу, кВт. ∆Р_ном. на активном сопротивлении реактора при протекании через него I_ном.

6. Ток электродинамической стойкости i_гар. для одинарных реакторов или КЗ за одним плечом сдвоенного реактора, гарантированное значение тока, которое может выдержать реактор в указанных случаях и не разрушиться под действием электродинамических сил.

7. Ток электродинамической стойкости при встречных токах короткого замыкания в сдвоенном реакторе.

8. Ток термической стойкости (одинарного реактора или одной ветви сдвоенного реактора) и время его действия.

I_t, та величина I_кз которая в течении времени может протекать через реактор не вызывая его нагрева сверх максимально допустимой температуры.

9. Номинальный коэффициент (магнитной) связи К_св

10. Номинальное индуктивное сопротивление двух ветвей при последовательном соединении

11. Номинальное индуктивное сопротивление одной ветви при встречных токах

Выбор реакторов

1. Условие проверки. По условию необходимого ограничения тока короткого замыкания и дополнительной потери напряжения в нормальном режиме работы

Х_р ≥ Х_р.расч.

2. По напряжению

U_{н.реактора} ≥ U_н.сети

3. По длительной допустимой токовой нагрузке

I_{н.реактора} ≥ I_{прод.расч.}

4. Электродинамическая стойкость

i_гар. ≥ i_у

5. По термической стойкости

На напряжение 6-10 кВ (до 35кВ) − бетонные

выше − масляные реакторы.

Маркировка

Р − __ − U_ном., кВ − I_ном., А, − Х_р., Ом − климатические условие − катег. размещ.

Б − бетонный;

Д − принудительное охлаждение дутьем;

У − предназначен для ступенчатой установки;

Г − для горизонтальной установки (отсутствие для горизонтальной);

С − сдвоенный.

ОПН (ограничители перенапряжений нелинейные)

Назначение

Ограничители перенапряжений нелинейные предназначены для защиты от грозовых и коммутационных перенапряжений электрооборудования класса напряжений 150 кВ, работающего в сети с эффективно заземленной нейтралью. ОПН должен длительно выдерживать напряжение определенного уровня. Эта характеристика называется наибольшим длительно допустимым напряжением – UНРО в кВдейств.Зависимость допустимого напряжения на аппарате от времени его воздействия – временная характеристика. Диапазон времен воздействия, содержащийся в каталогах на ОПН, составляет обычно от 0,1 с до 20 мин.защитные уровни аппарата при воздействии грозовых и коммутационных перенапряжений, характеризуемые вольт-амперной характеристикой (ВАХ) рабочего сопротивления ОПН. ВАХ при воздействии коммутационных волн задается при воздействии достаточно длинной волны 30/60 мкс, ВАХ при воздействии грозовых перенапряжений задается при воздействии как полной волны (8/20 мкс), так и короткой волны (например, 1,2/2,5 мкс).

Таким образом, защитные характеристики аппарата зависят от длительности воздействующих на них волн напряжения.

ОПН-35, ОПН-150 или ОПН-220

ОПН-1-2

ОПН-2,5

ОПН-15

ОПН-25

ОПН-27,5

Принцип действия

Ограничитель представляет собой защитный аппарат, состоящий из последовательно соединенных высоконелинейных оксидноцинковых сопротивлений (варисторов) без искровых промежутков, заключенных в полимерный синтетический корпус. При изготовлении внешней изоляции ограничителей наружной установки применяется высококачественная кремнеорганическая резина.

Общий вид и габаритно-присоединительные размеры даны в рис,1

.

Сверху и снизу корпус ОПН замыкается металлическими фланцами, предназначенными для установки на месте монтажа, и для его присоединения к сети. Фланцы выполняются из коррозийно стойкого металла.

Ограничитель перенапряжения нелинейный комплектуется экранным кольцом

Ограничитель имеет изолирующий вывод для соединения с шиной заземления.

Аппарат комплектуется датчиком тока типа ДТУ-02 и пультом измерения для возможности контроля тока проводимости ОПН в процессе эксплуатации без отключения ОПН от сети. Конструкция и принцип действия датчика тока и конструкция и принцип действия пульта измерения даны в разделе 3 технического описания и инструкции по эксплуатации измерительного устройства для контроля тока проводимости ОПН типа УКТ-02.

Защитное действие ограничителя обусловлено тем, что при возникновении в сети перенапряжения, сопротивление варисторов (вследствие высокой нелинейности) устремляется к нулю в течение наносекунд, и через аппарат начинает протекать значительный импульсный ток. В результате, максимальное значение перенапряжения снижается до уровня безопасного для изоляции защищаемого оборудования. После спада импульса высокое сопротивление аппарата восстанавливается. Количество срабатываний аппарата в течение срока эксплуатации не ограничивается. Вольтамперная характеристика приведена на рисунке 2.

Особенности конструкции

1. Низкий уровень отстающих напряжений;

2. Способность рассеивания большой энергии;

3. большая защищаемая зона;

4. Стабильность характеристики;

5.Отсутствие переходных процессов;

6. Устойчивость к атмосферным загрязнениям;

7. Не требует обслуживания на протяжений всего срока службы 25-30лет;

8. Высокая стойкость вибрации;

9. Экономия площади объема.

Область применения

В последнее время рассматривается возможность повышения надежности эксплуатации линейной изоляции путем установки защитных аппаратов типа ОПН на опорах ВЛ.

Эффективность этой меры, в частности, подтверждается опытом эксплуатации подвесных ОПН в электрических сетях Японии. Так, на двухцепных ВЛ, где ОПН установлены на каждой фазе, двухцепных повреждений не наблюдалось, одноцепные повреждения наблюдались примерно в 60% случаев, а в 40% случаев повреждения линейной изоляции ВЛ отсутствовали. На ВЛ же, не оснащенных подвесными ОПН, в 60% случаев наблюдались двухцепные повреждения, в остальных случаях – одноцепные повреждения.

Возможными объектами такой защиты линейной изоляции от грозовых перенапряжений могут являться высокие переходные пролеты через водоемы и другие преграды на рельефе трассы ВЛ, участки ВЛ с ослабленной изоляцией, двухцепные электропередачи с вертикальной подвеской проводов, участки трассы ВЛ, проходящей через районы с локальной повышенной грозопоражаемостью, а также в гололедных районах, где подвеска тросов нецелесообразна.

Вращающиеся машины(железднодорожный транспорт), сети собственных нужд электрических станций, электрические сети насосных и компрессорных станций магистральных нефте- и газопроводов, сети в системах водоснабжения крупных промышленных центров и др.ОПН-35, ОПН-110 или ОПН-220 ОПН-1-2 ОПН-2,5 ОПН-15ОПН-25 ОПН-27,5

Выбор ОПН

Основные характеристики защитного аппарата типа ОПН предопределяют те предварительные расчеты, которые должны быть проведены при выборе аппаратов. Условия эксплуатации ОПН зависят как от класса напряжения, так и от состава сети.

В связи с этим сети могут быть классифицированы в зависимости от режима заземления нейтрали:

сети среднего напряжения 6–35 кВ с изолированной нейтралью или нейтралью, заземленной через резистор или дугогасящий реактор (ДГР);

сети высокого напряжения (выше 110 кВ), эксплуатируемые при глухозаземленной нейтрали.

Сети средних классов напряжения можно подразделить на: распределительные сети (воздушные, кабельные или воздушно-кабельные) сети, в состав которых входят вращающиеся машины: сети собственных нужд электрических станций, электрические сети насосных и компрессорных станций магистральных нефте- и газопроводов, сети в системах водоснабжения крупных промышленных центров и др.

Параметры проверки

Наибольшее длительно допустимое напряжение на аппарате (UНРО) должно превышать наибольшее рабочее фазное напряжение сети. В случае же, если в течение достаточно длительного времени напряжение в месте установки ОПН превышает наибольшее рабочее напряжение, необходимо, чтобы выполнялось условие:

UНРО kUНР, где k>1. В качестве расчетных воздействий при установке ОПН на шинах или на трансформаторах, не коммутируемых вместе с ВЛ, должны приниматься стационарные режимы при несимметричном КЗ на шинах подстанции. При установке ОПН на подстанции за линейным выключателем (на линии) или на шунтирующем реакторе, в качестве расчетных коммутаций следует принимать включение ненагруженной ВЛ в цикле АПВ с учетом разброса в действии полюсов выключателя или в цикле ОАПВ. В ряде схем следует учитывать также коммутацию одностороннего отключения ВЛ при действии автоматики приращения асинхронного хода.

Все эти расчеты в настоящее время целесообразно производить с помощью соответствующих программ, в том числе широко используемой в мировой практике исследования электромагнитных переходных процессов в электрических сетях программы EMTP (ATP). При проведении расчетов необходимо регистрировать как максимумы токов в ОПН, так и удельную энергию, поглощаемую в аппаратах в течение переходного процесса. Выбор характеристик ОПН в сетях высоких классов напряжения изложен в документе, изданном РАО «ЕЭС России» [1].

Трубчатые разрядники

Назначение

При работе электрических установок возникают напря­жения, которые могут значительно превышать номинальные значения (перенапряжения). Эти перенапряжения могут пробить электрическую изоляцию элементов оборудования и вывести установку из строя. Чтобы избежать пробоя элек­трической изоляции, она должна выдерживать эти перена­пряжения, однако габаритные размеры оборудования полу­чаются чрезмерно большими, так как перенапряжения мо­гут быть в 6—8 раз больше номинального напряжения. С целью облегчения изоляции возникающие перенапряже­ния ограничивают с помощью разрядников и изоляцию обо­рудования выбирают по этому ограниченному значению перенапряжений. Возникающие перенапряжения делят на две группы: внутренние (коммутационные) и атмосферные. Первые возникают при коммутации электрических цепей (катушек индуктивностей, конденсаторов, длинных линий),

дуговых замыканиях на землю и других процессах. Они ха­рактеризуются относительно низкой частотой воздействую­щего напряжения (до 1000 Гц) и длительностью воздейст­вия до 1 с. Вторые возникают при воздействии ат­мосферного электричества, имеют импульсный характер воздействующих напряжений и малую длительность (де­сятки микросекунд). Электрическая прочность изоляции при импульсах зависит от формы импульса, его амплитуды. Зависимость максимального напряжения импульса от вре­мени разряда называется вольт-секундной характеристикой. Для изоляции с неоднородным электрическим полем ха­рактерна резко падающая вольт-секундная характеристика. При равномерном поле вольт-секунд­ная характеристика пологая и идет почти параллельно оси вре­мени.

Основным элементом разряд­ника является искровой про­межуток. Вольт-секундная ха­рактеристика этого промежутка (кривая 1 на рис. 21.1) должна лежать ниже вольт-секундной ха­рактеристики защищаемого обо­рудования (кривая 2). При появ­лении перенапряжения промежу­ток должен пробиться раньше, чем изоляция защищаемого оборудования. После пробоя линия заземляется через соп­ротивление разрядника. При этом напряжение на линии оп­ределяется током /, проходящим через разрядник, сопро­тивлениями разрядника и заземления R_3. Чем меньше эти сопротивления, тем эффективнее ограничиваются перена­пряжения, т. е. больше разница между возможным (кри­вая 4) и ограниченным разрядником перенапряжением (кривая 3). Во время пробоя через разрядник протекает импульс тока.

Напряжение на разряднике при протекании импульса тока данного значения и формы называется остающимся напряжением. Чем меньше это напряжение, тем лучше качество разрядника.

рис 21.1. Согласование характеристик разрядника и защищаемого оборудования

После прохождения импульса тока искровой промежу­ток оказывается ионизированным и легко пробивается но­минальным фазным напряжением. Возникает КЗ на землю, при котором через разрядник протекает ток промышленной частоты, который называется сопровождающим. Сопровождающий ток может изменяться в широких пре­делах.

Чтобы избежать выключения оборудования от релейной защиты, этот ток должен быть отключен разрядником в воз­можно малое время (около полупериода промышленной частоты).

К разрядникам предъявляются следующие требования.

1. Вольт-секундная характеристика разрядника должна идти ниже характеристики защищаемого объекта и долж­на быть пологой.

2. Искровой промежуток разрядника должен иметь опре­деленную гарантированную электрическую прочность при промышленной частоте (50 Гц) и при импульсах.

3. Остающееся напряжение на разряднике, характери­зующее его ограничивающую способность, не должно до­стигать опасных для изоляции оборудования значений.

4. Сопровождающий ток частотой 50 Гц должен отклю­чаться за минимальное время.

5. Разрядник должен допускать большое число сраба­тываний без осмотра и ремонта. РТВ()-Х-Х/ХУ1: РТ - разрядник трубчатый; В - винипластовый; Ф – фибробакелитовый. Х - номинальное напряжение, кВ (10; 20; 35; 110); Х - нижний предел тока отключения, кА (0,5; 2; 2,5); Х - верхний предел тока отключения, кА (2,5; 10; 12,5); У1 - климатическое исполнение и категория размещения по ГОСТ 15150-69.

Принцип действия

Трубчатый разрядник (рис.21.2) при нормальной работе установки отделен от линии воздушным промежутком S₂. При появлении перена­пряжения пробиваются промежут­ки S1 и S2 и импульсный ток от­водится в землю. После прохож­дения импульсного тока по разряднику течет сопровождающий ток промышленной частоты.

Рис. 21.2. Трубчатый разрядник

В уз­ком канале обоймы (трубки) 1 из газогенерирующего материала (винипласта или фибры) в проме­жутке S1 между электродами 2 и 3 загорается дуга. Внутри обоймы поднимается давление. Образующиеся газы могут выходить через отверстие в кольцевом электроде 3.

При прохождении тока через нуль происходит гашение дуги под действием охлаждения промежутка S1 газами, выходящими из разряд­ника.

В заземленном электроде 4 имеется буферный объем 5, где накап­ливается потенциальная энергия сжатого газа. При проходе тока через нуль создается газовое дутье из буферного объема, что способствует эффективному гашению дуги.

Предельный отключаемый ток промышленной частоты определяет­ся механической прочностью обоймы и составляет 10 кА для фибробакелитовой обоймы и 20 кА для винипластовой, упрочненной стеклотка­нью на эпоксидной смоле. Сопровождающий ток частотой 50 Гц опре­деляется местом расположения разрядника и меняется в довольно широком диапазоне в зависимости от режима работы энергосистемы. Поэтому должны быть известны минимальные и максимальные значе­ния тока КЗ в месте установки разрядника.

Минимальный ток разрядника определяется гасящей способностью трубки. Чем меньше диаметр выхлопного канала, чем больше его длина, тем меньше нижний предел отключаемого тока. Однако при больших токах в трубке возникает высокое давление. При недостаточной меха­нической прочности трубки может произойти разрушение разрядника. В настоящее время выпускаются винипластовые разрядники высокой прочности с наибольшим отключаемым током до 20 кА.

Работа трубчатого разрядника сопровождается сильным звуковым эффектом и выбросом газов. Так, зона выброса газов разрядника РТВ-110 имеет вид конуса с диаметром 3,5 и высотой 2,2 м. При раз­мещении разрядников необходимо, чтобы в эту зону не попадали эле­менты, находящиеся под высоким потенциалом.

Защитная характеристика разрядника в значительной степени за­висит от вольт-секундной характеристики искрового промежутка. В трубчатом разряднике промежуток образован стержневыми электро­дами, имеющими крутую вольт-секундную характеристику из-за боль­шой неоднородности электрического поля. В то же время электрическое поле в защищаемых аппаратах и оборудовании стремятся сделать рав­номерным с целью более полного использования изоляционных матери­алов и уменьшения габаритов и массы. При равномерном поле вольт-секундная характеристика получается пологой, практически мало зави­сящей от времени. В связи с этим трубчатые разрядники, имеющие крутую вольт-секундную характеристику, непригодны для защиты подстанционного оборудования. Обычно с их помощью защищается только линейная изоляция (изоляция, создаваемая подвесными изоляторами). При выборе трубчатого разрядника необходимо рассчитать возможный минимальный и максимальный ток КЗ в месте установки и по этим то­кам выбрать соответствующий разрядник. Номинальное напряжение разрядника должно соответствовать номинальному напряжению сети. Размеры внутреннего S1 и внешнего S₂ промежутков (рис. 21.2) выби­раются по специальным таблицам.

Особенности конструкции

ФИБРОБАКЕЛИТОВЫЕ ТРУБЧАТЫЕ РАЗРЯДНИКИ ТИПА РТФ

Трубчатые разрядники типа РТФ (разрядник трубчатый фибробакелитовый) на все классы напряжения от 3 до 110 кВ почти одинаковы по конструкции и различаются только размерами. Кроме основных типов, раз­работано несколько подтипов фибробакелитовых труб­чатых разрядников на одно и то же номинальное на­пряжение, но с различными пределами обрываемых то­ков промышленной частоты, в которых гарантируется надежное гашение дуги сопровождающего тока.

Трубчатые разрядники различаются также своими защитными характеристиками.

На рис. 2-1 приведена конструкция фибробакелитового трубчатого разрядника типа РТФ. Основным элементом фибробакелитового трубчатого разрядника является тонкостен­ная дугогасительная трубка из фибры, упрочненная несколькими слоями бакелизированной бумаги. Упрочнение трубки необходимо для того, чтобы она могла вы­держать высокие внутренние давления, возникающие при работе трубчатого разрядника.

Фибробакелитовая трубка — наиболее ответственная деталь трубчатого разрядника. Она обеспечивает гаше­ние электрической дуги, возникшей после разряда между электродами, и к ней крепятся все остальные детали трубчатого разрядника. Один конец дугогасительной трубки армируется при помощи обкатки обоймой, переходящей в газовый резервуар, второй конец арми­руется выхлопной обоймой — наконечником. Обойма с газовым резервуаром и наконечник изготавливаются из цельнотянутых стальных труб.

Для предотвращения прорыва газов из газового ре­зервуара в возможные неплотности между обоймой и фибробакелитовой трубкой в конструкцию введены спе­циальные конусная гайка и втулка. Конус в гайке об­легчает истечение газов из газового резервуара.

Характерной особенностью фибробакелитовых труб­чатых разрядников является наличие у них большого газового резервуара у закрытого конца трубчатого раз­рядника.

Внутри дугогасительной трубки помещается стержне­вой электрод, который крепится ко дну резервуара на резьбе для того, чтобы можно было его заменять при сильном обгорании в процессе эксплуатации. Вторым электродом внутреннего искрового промежутка являет­ся пластинчатый электрод — стальная шайба с отвер­стиями в виде «звездочки», прижатая к торцу дугога­сительной трубки и приваренная к наконечнику. Звезд­чатые отверстия в электроде сделаны для того, чтобы не тормозить выхлоп газов при разработке открытого конца дугогасительной трубки.

Фибробакелитовые трубчатые разрядники могут кре­питься при монтаже только за резервуар.

ВИНИПЛАСТОВЫЕ ТРУБЧАТЫЕ РАЗРЯДНИКИ ТИПА РТВ

Трубчатые разрядники типа РТВ (разрядник трубча­тый винипластовый) на все классы напряжения от 6 до 110 кВ одинаковы по конструкции и различаются только размерами.

Рис. 2-3. Винипластовые трубчатые разрядники типа РТВ. 1 — винипластовая трубка; 2 — обойма закрытого конца (сталь); 3 —обойма открытого конца (сталь); 4 — пластинчатый электрод «звездочка» (сталь); 5 — стержневой электрод (сталь); 6 — ушко для крепления электрода внешнего искрового промежутка; 7 — ука­затель срабатывания (сталь); 8 — хомуты для крепления разряд­ника (сталь); 9 — прокладка (винипласт); 10 — электрод внешнего искрового промежутка с отверстием для крепления удлинителя (сталь).

Для генерирования газа в трубчатых разрядниках типа РТВ служит толстостенная трубка, изготовленная из винипласта, обладающая необходимой механической прочностью для того, чтобы выдерживать высокие вну­тренние давления, возникающие при работе трубчатого разрядника.

Дугогасительная трубка армируется по концам дву­мя стальными оцинкованными обоймами из цельнотя­нутых стальных труб при помощи обкатки по двум кольцевым проточкам с предварительной промазкой обойм перхлорвиниловым лаком. После 4—5 ч суш­ки при комнатной температуре перхлорвиниловый лак, заполнив все имеющиеся пустоты по проточкам между обоймами и трубкой, затвердевает, предотвращая возможный прорыв газов в этих местах при работе трубчатого разрядника.

Характерной особенностью винипластовых трубчатых разрядников является отсутствие у них газового резер­вуара у закрытого конца трубчатого разрядника.

Внутри дугогасительной трубки помещается стержне­вой электрод, который крепится при помощи резьбы в хвостовике внешнего электрода, ввернутого в свою очередь в обойму закрытого конца трубчатого разряд­ника.

Для предотвращения соприкосновения конца стерж­невого электрода со стенками дуготасительного канала на небольшом расстоянии от его конца (50—80 мм) выштампованы специальные центрирующие усики, ис­ключающие соприкосновение конца раскаленного стерж­невого электрода со стенкой дугогасительного канала, что вызывало бы в случае их отсутствия прогар стен­ки и быстрый выход трубчатого разрядника из строя.

Вторым электродом внутреннего искрового проме­жутка является пластинчатый электрод — стальная шайба с отверстиями в виде «звездочки», прижатая к торцу дугогасительной трубки специальным кольцевым уступом в выхлопной обойме. Звездчатые отверстия в электроде сделаны для того, чтобы не тормозить вы­хлоп газов при разработке открытого конца дугогаси­тельной трубки.

Длина винипластового трубчатого разрядника уста­навливается из условия предотвращения перекрытия по внешней поверхности трубки.

Винипластовые трубчатые разрядники могут кре­питься при монтаже за любую обойму. На внешнем электроде имеется нарезное отверстие для крепления рога; на выхлопной обойме приваривается ушко с на­резным отверстием (не менее М10).

В связи с высокой влагостойкостью и атмосферостойкостью винипласта трубчатые разрядники типа РТВ не требуют сезонной профилактики — покрытия наружной поверхности трубок какими-либо защитными покровны­ми лаками.

Дугогасительный канал, разлагаясь под действием электрической дуги, сохраняет свою поверхность относи­тельно чистой и долго сохраняет свои газогенерирующие свойства.

ВИНИПЛАСТОВЫЕ ТРУБЧАТЫЕ РАЗРЯДНИКИ ТИПА РТВУ

Рис. 2-6. Винипластовые усиленные трубчатые разрядники типа РТВУ.

/ — винипластовая трубка; 2 — стеклоэпоксид; 3 — обойма закрытого конца (сталь); 4 — обойма открытого конца (сталь); 5 — пластинчатый электрод «звездочка» (сталь); 6 — стержневой электрод (сталь); 7 — ушко для крепления электрода внешнего искрового промежутка; 8 — указатель срабатывания (сталь); 9 — хомуты для крепления разрядни­ка (сталь); 10 — прокладка (винипласт); 11 — электрод внешнего искро­вого промежутка с отверстием для крепления удлинителя (сталь)

Серия мощных трубчатых разрядников типа РТВУ (разрядник трубчатый винипластовый усиленный) на напряжение 35—110 кВ разработана в ВЭИ в 1958— 1962 гг. Разрядники этого типа предназначены для за­щиты узлов мощных энергосистем с токами короткого замыкания до 20—30 кА_действ.

По исследованиям ВЭИ, динамическая прочность мо­нолитных толстостенных винипластовых труб, из кото­рых изготавливаются дугогасительные трубки трубча­тых разрядников, растет пропорционально радиальной толщине стенки до 6—8 мм; при дальнейшем моно­тонном наращивании толщины стенки (рис, 2-7) линей­ная зависимость нарушается, и даже значительное уве­личение толщины стенки трубы сопровождается лишь незначительным повышением ее динамический прочности.

Об этом же говорят прямые измерения импульсных давлений в трубчатых разрядниках. При статическом нагружении винипластовые трубы с внутренним диамет­ром 14 мм при толщине стенки 5 мм выдерживают дав­ления до 420 ат. Динамические нагружения, разрушаю­щие, например, винипластовые трубчатые разрядники типа РТВ за время 0,003—0,004 сек при попытке обрыва ими тока порядка 12 кА_действ, составляют 300— 320 ат, причем дугогасительные трубки этих разрядников

55—14 _{оп с} имеют уже радиальную толщину стенки (20,5 мм).

Исследования показали, что динамическая прочность труб в существующих конструкциях винипластовых труб­чатых разрядников использована полностью. Динамиче­ские нагрузки, возникающие внутри монолитных толсто­стенных труб, воспринимаются одновременно не всей толщей их стенок, а только близлежащими к внутрен­ней поверхности слоями, и только после нарушения их целостности нагрузка перекладывается на более отда­ленные слои.

Рис. 2-7. Динамическая прочность винипластовых труб в зависимости от толщины стенки трубы.

1- динамическая прочность винипластовой трубы с внутренним диаметром 11 мм;

2- динамическая прочность винипластовой трубы с внутренним диаметром 14 мм.

Повышение механической прочности винипластовых трубчатых разрядников было достигнуто путём арми­рования тонкостенной винипластовой дугогасительной трубки, предна­значенной только для целей генерирования газа, упрочняющей многослойной обмот­кой из стекловолокнистого материала с по­следующей пропиткой ее влагостойкой и атмосферостойкой эпо­ксидной смолой и даль­нейшим отверждением композиции. Способность термореактивных смол в жидком состоя­ния заполнить все сво­бодные промежутки по­зволяет получать после окончания полного про­цесса полимеризации глубинных слоев моно­литную конструкцию, в которой практически отсутствуют газовые включения. Благодаря этому достигается высокая диэлектрическая прочность изоляции.

Промежутки между стеклянными нитями позволяют отверждённой смоле как бы заклепками сшивать отдель­ные слои стеклоткани, увеличивая тем самым механиче­скую связь между отдельными слоями. Стеклоэпоксид, нанесенный на винипластовую трубку, хорошо обраба­тывается, шлифуется и полируется.

Упрочненная дугогасительная трубка армируется по концам двумя стальными оцинкованными обоймами из цельнотянутых стальных труб (ГОСТ 8734-58) при по­мощи обкатки по двум кольцевым проточкам. Для по­лучения более прочного и плотного соединения, исключающего продув газов, концы упрочненной дугогасйтельной трубки перед посадкой обойм смазываются эпоксидным компаундом холодного отверждения марки КЭХ-1.

Область применения

ПРИМЕНЕНИЕ ТРУБЧАТЫХ РАЗРЯДНИКОВ ДЛЯ ЗАЩИТЫ ИЗОЛЯЦИИ ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ

Трубчатыми разрядниками в случае применения их для защиты изоляции линий электропередач 3—220 кВ в настоящее время защищаются места пересечений ли­ний электропередач между собой, отдельные металличе­ские и железобетонные опоры, деревянные опоры, у ко­торых древесина тела опоры зашунтирована металличе­скими растяжками, деревянные опоры, на которых за­канчивается трос, а древесина зашунтирована заземля­ющими спусками от троса к заземлителям, кабельные концевые муфты в местах перехода воздушных линий в кабель, транспозиционные деревянные опоры с ослаб­ленной междуфазовой изоляцией, линейные разъедини­тели и особо часто поражаемые нормальные деревян­ные опоры, выявленные на линии в процессе эксплуата­ции.

Линии электропередач 3—220 кВ на деревянных опо­рах имеют высокую грозоупорность и при грозах редко отключаются.

Высокий уровень изоляции этих линий по отношению к земле дает возможность волнам атмосферных перена­пряжений с большими амплитудами распространяться далеко по их проводам.

Места с ослабленной изоляцией на таких линиях перекрываются как при близких поражениях линии, так и при отдаленных, и в течение грозового сезона дают большое количество отключений линий. Надежная за­щита трубчатыми разрядниками ослабленных мест, по­дробно перечисляемых ниже, дает значительный эффект и настоятельно рекомендуется как у нас, так и за рубежом.

1. Наиболее часто встречающимся местом с ослаб­ленной изоляцией на линиях электропередач являются воздушные промежутки между проводами пересекаю­щихся линий. Перекрытия таких промежутков нежелательны не только потому, что они вызывают отключе­ния линий, но и потому, что они приводят к поврежде­ниям оборудования.

Перекрытия между линиями высокого напряжения и линиями низкого напряжения и связи представляют прямую опасность для людей.

В том случае, когда перекрытия происходят между линиями высокого напряжения, возникающие короткие замыкания расстраивают работу релейных защит и со­провождаются системными авариями.

При перекрытиях между линиями разных номиналь­ных напряжений в сеть с более низким напряжением попадает более высокое напряжение, которое поврежда­ет оборудование.

Перекрытия воздушных промежутков между прово­дами пересекающихся линий могут происходить или при прямом ударе молнии в пролет пересечения, или от набегающей волны по проводам, как указано на рис. 6-8.

Рис. 6-8. Расчетная схема защиты пересечений линий элек­тропередачи на деревянных опорах без троса между собой.

При выборе величины воздушных промежутков меж­ду проводами линий электропередач 110—220 кВ, пересекающихся между собой и с линиями более низких на­пряжений, исходят из условия прямого удара в пролет пересечения, как более жесткого требования.

Для выбора расстояний между проводами линий 35 кВ и ниже принимают во внимание только набегаю­щие волны с линии.

При прямом ударе молнии в пролет пересечения на­пряжение в месте удара будет повышаться по мере на­растания тока молнии до тех пор, пока не придет к по­раженной точке отраженная волна с обратным знаком от соседних опор. Следовательно, чем скорее возвратит­ся отраженная волна, тем меньше будет напряжение в пораженной точке и тем меньше нужно расстояние между проводами. Возвращение отраженной волны за­висит от электрической прочности изоляции опоры; чем она ниже, тем скорее произойдет по ней разряд, тем ско­рее возвратится отраженная волна. Для снижения раз­рядного напряжения линейной изоляции на опоры, огра­ничивающие пролет пересечения, устанавливаются труб­чатые разрядники.

Пересечения должны защищаться трубчатыми разрядниками, уста­навливаемыми на деревянных опорах, ограничивающих пролеты пересечения линий.

В том случае, когда пересечение линий находится не далее 40 м от опоры, трубчатые разрядники устанав­ливаются только на одной этой ближайшей опоре.

Трубчатые разрядники устанавливаются на опорах обеих линий, как секущей, так и пересекаемой, если они не имеют тросовой защиты. При наличии тросовой за­щиты трубчатые разрядники не устанавливаются.

Расстояния между проводами при пересечении ли­ний электропередачи 35 кв и ниже выбираются, исходя из условий набегания волн с линии. Минимальное рас­стояние для этих линий принимается равным 2 м.

Защита пересечений линий 35 кВ и ниже осуществ­ляется трубчатыми разрядниками, устанавливаемыми на опорах, ограничивающих пролет пересечения.

2. Отдельные металлические, железобетонные или де­ревянные опоры с металлическими растяжками в линиях на деревянных опорах имеют более слабую изоляцию по отношению к земле, чем остальные опоры.

Для защиты ослабленной изоляции на таких опорах устанавливаются трубчатые разрядники.

Если нельзя установить трубчатые разрядники непо­средственно на защищаемой опоре, их можно разме­стить на соседних опорах с обеих сторон, что снижает надежность защиты.

3. Деревянные опоры, на которых заканчивается трос, имеют древесину опор, зашунтированную зазем­ляющими спусками от троса. Поэтому они являются ме­стами с ослабленной изоляцией на линии и так же, как металлические и железобетонные опоры, подлежат за­щите трубчатыми разрядниками.

4. При пересечениях линий электропередач между собой с железными дорогами и при прохождении по за­строенной местности воздушные линии часто перехо­дят в кабельные.

Концевые муфты кабелей, как правило, имеют в не­сколько раз более низкую изоляцию по отношению к земле, чем провода воздушных линий. Поэтому все по­добные переходы (концевые кабельные муфты) защища­ются трубчатыми разрядниками, расположенными на одной и той же опоре с кабельной муфтой. Для сниже­ния разности потенциалов между жилами кабеля и корпусом кабельной концевой муфты заземляющие спуски трубчатых разрядников должны соединяться с корпусом кабельной муфты кратчайшим путем, что по­вышает надежность защиты.

5. На транспозиционных деревянных однотраверсных опорах меняются местами провода различных фаз. При этом древесина траверсы между фазами исключает­ся, что приводит к ослаблений междуфазовой изоляции на этой опоре по сравнению с нормальными анкерными и промежуточными деревянными опорами.

Для защиты междуфазовой изоляции на этой опоре устанавливаются трубчатые разрядники на каждой фазе.

При высоких удельных сопротивлениях грунтов иног­да не заземляют трубчатые разрядники, устанавливае­мые на транспозиционных деревянных опорах, а только электрически соединяют вместе те концы их, которые подлежат заземлению.

Работа трубчатых разрядников без заземления в се­тях с заземленной нейтралью утяжеляется в тех случа­ях, когда они срабатывают на всех трех фазах. Трубча­тый разрядник, который первым гасит дугу, может оказаться включенным на полуторное фазовое напря­жение и не погасить дуги. Поэтому для повышения на­дежности работы трубчатые разрядники, устанавливае­мые на транспозиционных деревянных опорах, целесо­образно заземлять.

6. На линиях электропередач 3—6—10 кВ весьма ча­сто от основной магистрали делают отпайки через ли­нейные (столбовые) разъединители, устанавливаемые на опорах на высоте 10 м от земли. Эти разъединители, как правило, имеют общую металлическую раму для всех трех фаз и привод управления разъединителями. По правилам техники безопас­ности привод должен быть заземлен; тем са­мым заземляется рама разъединителей и шун­тируется древесина опо­ры, на которой установ­лены линейные разъ­единители.

Таким образом, на линии создается точка с ослабленной изоляци­ей по отношению к зем­ле, которая также дол­жна защищаться труб­чатыми разрядниками.

7. На некоторых ли­ниях электропередач, на деревянных опорах име­ются участки, очень часто поражаемые мол­нией. Удары молнии на сравнительно ограни­ченном участке (5— 8 км) и в одни и те же опоры иногда повторяются несколько лет подряд. Такая избирательность разрядов молнии, вероятно, объясняется рельефом местности и проводимостью грунтов, по которым идет трасса линии электропередачи. Весьма часто такая избирательная поражаемость наблю­дается в поймах рек и оврагах. Установка трубчатых разрядников через две-три опоры на таких участках ли­ний дает значительный эффект — сокращает в три—пять раз количество их грозовых отключений. Поэтому целе­сообразно такие участки защищать трубчатыми разряд­никами.

8. При поражениях молнией высоких металлических опор под тросом величина потенциала вершины опоры определяется не только величиной сопротивления ее за­земления, но и величиной индуктивности самой опоры. Поэтому защитный уровень специальных высоких (бо­лее 30 м) переходных опор через реки, ущелья и пр. оказывается ниже обычных опор.

Повышение защитного уровня таких опор может быть произведено снижением сопротивления их зазем­ления, повышением их изоляции (увеличением числа изоляторов в гирлянде) или одновременным примене­нием обоих названных мероприятий.

Однако во многих случаях оказывается более целе­сообразным вместо усиления изоляции и снижения со­противления заземления на таких опорах устанавли­вать трубчатые разрядники. На высоких опорах без тро­са защита гирлянд изоляторов должна осуществляться только с помощью трубчатых разрядников.

9. Все воздушные линии электропередач 35—220 кВ в настоящее время оснащаются устройствами автома­тического повторного включения (АПВ), которые в 90— 95% случаев удерживают в работе отключающиеся линии. Для повышения грузоупорности таких линий целесообразно применять устройства АПВ в сочетании с трубчатыми разрядниками.

ПРИМЕНЕНИЕ ТРУБЧАТЫХ РАЗРЯДНИКОВ В СХЕМАХ ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ ПОДСТАНЦИЙ

Защиту электрооборудования мощных подстанций со стороны линий электропередач 35—110 кВ от набегаю­щих волн атмосферных перенапряжений рекомендуется осуществлять по схеме, приведенной на рис. 6-11.

Рис. 6-11. Нормальная схема защиты подходов линий к подстанциям 35—110—220 кв.

Эта схема применяется для защиты подстанций, к ко­торым подходят воздушные линии электропередачи на деревянных опорах, не защищенные тросом, но имею­щие трос на подходе. Трубчатый разрядник РТ1, уста­навливаемый на опоре в начале тросового подхода (со стороны линии), должен ограничить амплитуду набега­ющих волн на подстанцию до величины, при которой импульсный ток молнии (I_Р), проходящий через вен­тильный разрядник, не превышал бы нормированную ве­личину (5—10 ка_макс)- Величина его в значительной степени зависит от величины сопротивления заземления (Я₃), трубчатого разрядника РТ1 и величины тока (/м), проходящего через него.

Защита мощных подстанций со стороны 3—6— 10 кВ должна быть выполнена по схеме рис. 6-14. Под­ходы линий 3—6—10 кВ к подстанциям от прямых уда­ров молнии ,не защищаются, ограничение амплитуд и крутизна волн, набегающих с линии, осуществляется труб­чатыми разрядниками, установленными на подходах. Трубчатый разрядник РТ1 устанавливается на расстоя­нии 180—200 м от подстанции, обычно на третьей или четвертой опоре. Сопротивление заземления его не долж­но превышать 10 Ом. Он срезает волны, набегающие с линии. Трубчатый разрядник РТ2 в схеме с воздушным подходом защищает отключенный разъединитель и вы­ключатель и является резервной защитой при ударах молнии на участке линии между трубчатыми разрядни­ками РТ₁ и РТ₂.

Рис. 6-14. Схема защиты мощных подстанций со стороны 3—10 кВ (R_И — импульсное сопротивление заземления).

а — с воздушным подходом; б — с кабельной вставкой на подходе; в — с реактором на фидере.

ПРИМЕНЕНИЕ ТРУБЧАТЫХ РАЗРЯДНИКОВ В СХЕМАХ ЗАЩИТЫ ОБОРУДОВАНИЯ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ

В связи с наличием на станциях генераторов, рабо­тающих на воздушные сети без трансформации напря­жения, и в связи с их низкой импульсной прочностью — в 2—2,5 раза меньшей, чем у трансформаторов того же класса напряжения, защита станций от атмосферных пе­ренапряжений весьма усложняется.

Для защиты генераторов с воздушными подходами линий действующими «Руководящими указаниями по за­щите от перенапряжений электротехнических установок переменного тока 3—220 кВ» рекомендуется при­менять схему рис. 6-15, в которой весьма большое вни­мание уделяется защите подходов к станции. Подход каждой линии к станции защищается от прямых ударов молнии стержневыми молниеотводами и от набегающих волн с линий — тремя комплектами трубчатых разрядни­ков: РТ₁, РТ₂ и РТ₃.

Рис. 6-15. Схема грозозащиты машины с воздуш­ным подходом, защищенным стержневыми мол­ниеотводами.

Трубчатые разрядники РТ₁ устанавливаются в начале защищенного подхода и предназначаются для среза электромагнитных волн, поступающих с линии на защи­щенный подход. Величина сопротивления заземления этих разрядников (R₃) определяется в зависимости от длины защищенного подхода (/) из следующих соотно­шений:

Для облегчения выполнения заземляющих устройств трубчатых разрядников РТ₁ в середине защищенного подхода желательно устанавливать (второй комплект трубчатых разрядников РТ₂. Тогда величина сопротив­ления заземления (К₃) складывается из двух параллель­но соединенных заземлений трубчатых разрядников РТ\ и РТ₂.

Трубчатый разрядник РТ₃ устанавливается на вводе линии и служит для защиты линейного разъединителя или выключателя.

ВЫБОР ТРУБЧАТЫХ РАЗРЯДНИКОВ

Выбор трубчатых разрядников осуществляется по:

1. Напряжению сети U_Н.РАЗР = U_{Н. СЕТИ}

2.

3. По отключающей способности

4. По месту установки и расстоянию до защищающего объекта

Для каждой точки электрической сети, где устанав­ливаются трубчатые разрядники, учитываются следующие факторы, определяющие выбор трубчатого разрядника:

а) номинальное напряжение сети;

б) величина тока короткого замыкания в этой точке сети;

в) режим работы нейтрали сети;

г) разрядные характеристики защищаемой изоляции.

Величина тока короткого замыкания в той точке се­ти, где предполагается установить трубчатый разрядник, должна лежать внутри диапазона обрываемых токов, указанных на заводском щитке трубчатого разрядника.

Величина тока короткого замыкания в месте уста­новки трубчатого разрядника зависит от:

а) мощности станций, которые питают место корот­кого замыкания;

б) времени с начала работы трубчатых разрядников;

в) электрической удаленности станций от места уста­новки трубчатого разрядника, т. е. от величины сопро­тивлений элементов электрической цепи, включенных между станциями и местом установки трубчатого раз­рядника;

г) количества сработавших трубчатых разрядников (на одной, двух или трех фазах);

д) величины сопротивления заземления трубчатых разрядников при их срабатывании на одной фазе или на нескольких фазах, но на разных опорах.

Переходный процесс в сети при возникновении ко­роткого замыкания длится около 2—3 сек. При этом че­рез 0,2—0,3 сек на величине тока короткого замыкания начинает сказываться действие автоматических регуля­торов напряжения (АРН) генераторов. Так как трубча­тые разрядники, как правило, отключают ток коротко­го замыкания за один-два полупериода, то действие АРН не учитывается. Рассматривается наибольшее действующее значение полного тока короткого замыка­ния, который имеет место через 0,01 сек.

Рис. 7-1. Кривые изменения тока короткого за­мыкания за первые 5—10 полупериодов.

1 — полный ток короткого замыкания; 2 — апериоди­ческая составляющая тока к. з.; 3 — периодическая составляющая тока к. з.

На рис. 7-1 показаны кривые изменений тока короткого замы­кания в точке, удаленной от источников питания, за время, равное полупериодам с момента его возникновения. Из рис. 7-1 видно, что кривая полного тока короткого замыкания (Iкз) в на­чале процесса в первые 4—5 полупериодов смещена относительно оси времени. Смещение обусловлено тем, что переход от нормаль­ного режима к режиму короткого замыкания в цепи, содержащей активное и индуктивное сопротивления, не может произойти мгно­венно, а происходит постепенно. Магнитный поток индуктивности

сцепленный с контуром электрического тока, обладает инерцией — при всяких изменениях он стремится остаться неизменным и при увеличении тока наводит э. д. с., направленную против этого тока. В начальный момент ток в цепи сохраняет свою величину благодаря появлению свободного тока с противоположным направлением что приводит к смещению полного тока относительно оси времени. Пол­ный ток короткого замыкания может быть разложен на две состав­ляющие:

а) свободный апериодический ток /_а;

б) вынужденный периодический ток /_п.

Трубчатые разрядники обычно отключают ток корот­кого замыкания при первом — втором переходе его через нулевое значение. Поэтому при выборе типа трубчатого разрядника по обрываемым токам нужно руководство­ваться величиной действующего значения тока короткого замыкания в первый полупериод. (При этом верхний пре­дел тока, обрываемого трубчатым разрядником, указан­ный на заводском щитке трубчатого разрядника, должен быть больше максимального действующего значения то­ка короткого замыкания (с учетом апериодической со­ставляющей) в той точке сети, где устанавливается дан­ный трубчатый разрядник, а нижний предел—не больше минимального возможного в данной точке сети зна­чения тока короткого замыкания (без учета апериоди­ческой составляющей). В практике для выбора трубча­тых разрядников пользуются теми значениями токов короткого замыкания, которые даются расчетными отде­лами и группами настройки релейных защит и проверки аппаратуры высокого напряжения. Обычно для одно­фазного, двухфазного и трехфазного токов короткого замыкания определяются:

1) действующее значение периодической составляю­щей тока короткого замыкания при времени t=0 (время первого полупериода);

2) действующее значение периодической составляю­щей тока короткого замыкания при t = 0,1 сек (время действия отключающей аппаратуры);

3) действующее значение периодической составляю­щей установившегося тока короткого замыкания при t = 3—5 сек.

При выборе трубчатых разрядников учитывается ре­жим работы нейтрали сети, в которой будут работать трубчатые разрядники. Для сети с изолированной или компенсированной нейтралью выбор трубчатых разрядников производится по наибольшему току двух- или трехфазного замыкания на землю. Для сети с заземлен­ной нейтралью выбор трубчатых разрядников произво­дится по наибольшим токам однофазного и многофазно­го коротких замыканий на землю.

При выборе трубчатых разрядников для сети с изо­лированной нейтралью следует иметь в виду, что весьма малые токи, соответствующие значениям тока однофаз­ного замыкания на землю, трубчатыми разрядниками гасятся, хотя это и не указывается на их заводском щит­ке. На основании многолетнего эксплуатационного опыта можно считать, что трубчатые разрядники в сетях 6 и 10 кВ отключают емкостные токи до 80—90 А, а в сетях 20 и 35 кВ — до 15 А.

В сетях с заземленной нейтралью при срабатывании трубчатого разрядника на одной фазе, через него про­ходит ток однофазного короткого замыкания, величина которого, кроме сопротивления цепи до трубчатого раз­рядника, определяется также величиной сопротивления заземляющего устройства; Сопротивление заземления трубчатого разрядника в некоторых случаях может огра­ничить величину однофазного тока короткого замыкания настолько, что она окажется меньше тока нижнего пре­дела трубчатого разрядника, и трубчатый разрядник не сможет его оборвать. Длительное горение дуги в трубча­том разряднике приведет к выгоранию газогенерирующей трубки трубчатого разрядника и к перекрытию по поверхности.

Приближенный расчет величины периодической составляющей однофазного тока короткого замыкания можно производить по формуле:

где U — линейное номинальное напряжение сети, кВ;R, X — активное и реактивное сопротивления одной фазы цепи короткого замыкания, Ом.

Рис. 7-2. Зависимость величины тока однофаз­ного короткого замыкания ( )и отноше­ния полного тока трехфазного короткого замы­кания к симметричной составляющей тока одно­фазного короткого замыкания от ве­личины сопротивления заземления (R3) в ме­сте короткого замыкания.

Точка А вблизи источника питания; точка Б удалена от источника питания.

Рис. 7-3. Зависимость величины сопротивления дуги в трубчатом разряднике 6 кВ от величины обрываемого тока.

1 - полный ток к. з.; 2 — периодическая составляю­щая тока к. з.

Рекомендуется выбирать следую­щие величины сопротивления заземления трубчатых раз­рядников:

1. Трубчатые разрядники, установленные на опорах линии электропередач, должны иметь величину импульс­ного сопротивления заземления около 10—20 Ом.

2. Трубчатые разрядники, установленные на опорах подходов линии электропередач к подстанции, должны иметь величину импульсного сопротивления заземления для средних грунтов не более 10 Ом.

3. Трубчатые разрядники, устанавливаемые на опо­рах подходов линий к подстанциям и станциям с вра­щающимися машинами, присоединенными к шинам дан­ного номинального напряжения, должны иметь величи­ну импульсного сопротивления заземления около 3—5 Ом.

При выборе трубчатых разрядников должно быть учтено их номинальное напряжение — оно должно лежать выше величины возможных внутренних перена­пряжений. Пробивное напряжение трубча­тых разрядников определяется величиной внешнего и внутреннего искровых промежутков. В электрическом отношении искровые промежутки представляют собой две последовательно включенные емкости, и приложен­ное напряжение распределяется обратно пропорциональ­но величинам их емкостей. Определяющую роль в вели­чине пробивного напряжения трубчатых разрядников играет величина внешнего искрового промежутка.

При выборе трубчатых разрядников в каждом кон­кретном случае должна проверяться надежность защи­ты путем сравнения вольт-секундных характеристик изоляции и трубчатых разрядников и согласовываться регулировкой внешних искровых промежутков трубча­тых разрядников. После выбора величины внешнего искрового промежутка трубчатого разрядника прове­ряется надежность защиты путем сравнения вольт-се­кундной характеристики трубчатого разрядника и защи­щаемой им изоляции. Вольт-секундная характеристика трубчатого разрядника должна лежать ниже вольт-секундной характеристики защищаемой изоляции не ме­нее, чем на 25—30% своего разрядного напряжения. Обе вольт-секундные характеристики должны на всем протяжении идти параллельно и не иметь пересечений. За вольт-секундную характеристику изоляции прини­мается нижняя огибающая разбросов ее пробивных на­пряжений.