XII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2020

Начнем с того, что вообще такое разрядник.

Разрядник – это защитный аппарат, предназначен для защиты изоляции электрооборудования от перенапряжений.

Бывает восемь видов разрядников:

Вентильные разрядники

Трубчатые разрядник

Ограничители перенапряжений нелинейные

Газовый разрядник

Магнитовентильный разрядник

Мультикамерный разрядник

Роговый разрядник

Разрядник длинно-искровой

Расскажу кратко о некоторых разрядниках.

Вентильные разрядники состоят из набора многократно повторяющихся искровых промежутков и нелинейных сопротивлений.

Во время работы электроды искрового промежутка снимают перенапряжения, а резисторы гасят дугу фазного напряжения.

Резисторы состоят из набора вилитовых дисков. Вилит – это запеченная смесь карбида кальция с жидким стеклом. Вентильный разрядник имеет более высокое напряжение пробоя.[1]

Провод фазы линии ВН (высокого напряжения) подключается к болту на крышке. Заземляющий проводник присоединяется к чугунному основанию разрядника непосредственно или через счетчик срабатываний.

Когда происходит электрическая дуга, она гасится искровым промежутком.

Они работают тихо. Вентильные разрядники выполняются на напряжения до 220 кВ и предназначены для защиты изоляции электрооборудования от атмосферных перенапряжений. [2]

Газовые разрядники являются незаменимыми элементами защиты от разрядов и электрических помех. Они позволяют поглощать мощные и длительные импульсы с которыми не справляются другие ограничительные элементы.

Основными параметрами газоразрядников являются динамическое и статическое напряжение срабатывания, номинальный и импульсный ток разряда, напряжение во включенном состоянии, сопротивление изоляции, собственная емкость в состоянии покоя, параметры эксплуатационного ресурса. Каждый из параметров нуждается в особом пояснении.

Во время работы в газовом разряднике корпус наполняется инертным газом. В газовом разряднике дугу гасят инертные газы.

Более высокое пробивное напряжение  у газовых разрядников. Они хороши тем, что газы не вступают в реакции, тем самым продлевают жизнь электродам.

Электрический разряд происходит в закрытом пространстве, заполненном инертными газами. Технология электрического разряда в газонаполненной среде позволяет обеспечить лучшие характеристики скорости срабатывания и гашения разрядника. Напряжение пробоя газонаполненного разрядника – от 60 В до 5 кВ. В сигнальных электрических цепях соответствующего напряжения в качестве разрядника может использоваться миниатюрная неоновая лампа.

Магнитовентильный разрядник РВМГ состоит из нескольких последовательных блоков с магнитным искровым промежутком и соответствующего числа вилитовых дисков. Каждый блок магнитных искровых промежутков представляет собой поочередное соединение единичных искровых промежутков и постоянных магнитов, заключенное в фарфоровый цилиндр.

При пробое в единичных искровых промежутках возникает дуга, которая за счет действия МП (магнитного поля), создаваемого кольцевым магнитом, начинает вращаться с большой скоростью, что обеспечивает более быстрое дугогашение.

Мультикамерные разрядники предназначены:

– для защиты ВЛ от аварийных отключений, возникающих вследствие воздействия индуктированных перенапряжений, обратных перекрытий и прямых ударов молнии в фазные провода;

– для снижения амплитуд и длительностей набегающих на подстанции волн молниевых перенапряжений в результате обеспечения их среза до уровня безопасного для аппаратов молниезащиты подстанции.

Разрядник состоит из двух частей, напоминающих тороидальные экраны, поэтому разрядник получил название РМК экранного типа для ВЛ-35 кВ.

Электросетевые компании, нефте- и газодобывающая отрасль, рассматривается возможность использования на железной дороге, в том числе высокоскоростных магистралях.

Актуально для ЛЭП с грозотросом и без него, так как обеспечивается защита от всех вредных последствий удара молнии: при прямом ударе молнии в фазный провод, при обратных перекрытиях, при индуктированных перенапряжениях.

При воздействии на МКС импульса грозового перенапряжения происходит последовательный пробой искровых промежутков. В дальнейшем под действием приложенного напряжения сети в камерах начинает нарастать ток, в дальнейшем вынос дуги из разрядного промежутка.

Способность дугогасительных камер выводить дугу за пределы МКС позволяет обеспечить рассеивание большей части энергии протекающих токов в окружающем пространстве.

Верхний экран устанавливается на серьгу гирлянды, нижний – на ушко. Основание экранов выполнено из изоляционного материала и интегрируется в МКС методом вулканизации в пресс-форме, что в результате создаёт единую монолитную конструкцию.

Для монтажа разрядника на анкерной опоре с натяжной подвеской требуется применение дополнительной гирлянды из трёх тарельчатых изоляторов с поддерживающей арматурой. Разрядник монтируется по аналогии с поддерживающей подвеской.

Ограничитель перенапряжения нелинейный (ОПН)это элемент защиты без искровых промежутков. Активная часть ОПН состоит из легированного металла, при подаче напряжения он ведет себя как множество последовательно соединенных варисторов.

Ограничители перенапряжений нелинейные с полимерной внешней изоляцией предназначены для защиты от коммутационных и атмосферных перенапряжений изоляции электрооборудования подстанций и сетей на классы напряжения 0,38 и 0,66 кВ.

Ограничители перенапряжений устанавливаются в сетях переменного тока частотой 50 Гц с глухо заземленной нейтралью и включаются параллельно защищаемому объекту.

Ограничители перенапряжений являются: возможность глубокого ограничения перенапряжения, в том числе междуфазных, малые габариты, позволяющие использовать их в качестве опорных изоляционных колон, большая пропускная способность.

Они комплектуются в виде параллельно соединенных колонок из дисков диаметром 28 и высотой 8 мм. Применительно к ОПН отсутствует понятие напряжения гашения.

Применение ОПН позволяет глубоко ограничивать также и междуфазные перенапряжения. Для этого может быть использована схема с искровыми промежутками. В нормальном режиме каждый резистор включен на фазное напряжение. При коммутационных перенапряжениях, которые всегда несимметричны, пробиваются искровые промежутки. С восстановлением нормального режима ток в искровых промежутках уменьшается до миллиампер и дуга в них гаснет.

В трубчатых разрядниках применяют молниеотводы, они полностью не исключают поражения молнией электроустановок, особенно ЛЭП, так как вероятность прорыва молнии для ВЛ может быть сравнительно высока, и, кроме того, они часто выполняются вообще без тросовой защиты. Волны перенапряжений, возникающие на линиях при ударах молнии, доходят до подстанций и могут представлять опасность для изоляции установленного там оборудования.

Для предупреждения повреждения какой-либо изоляционной конструкции параллельно ей включают искровой промежуток, вольт-секундная. При соблюдении этого условия падение волны перенапряжения вызовет во всех случаях пробой искрового промежутка с последующим резким падением напряжения на искровой промежуток и защищаемой изоляции. Вслед за импульсным током через искровой промежуток начнет протекать ток, обусловленный напряжением промышленной частоты электроустановки (ЭУ),  сопровождающий ток.[4]

В установках с заземленной нейтралью или при пробое искрового промежутка в двух-трех фазах дуга сопровождающего тока самостоятельно может и не погаснуть, и импульсный пробой в этом случае перейдет в устойчивое КЗ, что приведет к отключению установки. Поэтому, чтобы избежать такого отключения установки, необходимо обеспечить гашение дуги сопровождающего тока через искровой промежуток.

Устройства, которые обеспечивают не только защиту изоляции от перенапряжений, но и гашение дуги сопровождающего тока в течение времени, меньшего, чем время действия релейной защиты, называют защитными разрядниками в отличие от обычных искровых промежутков, которые принято называть защитными промежутками (ПЗ).

В трубчатых разрядниках гашение дуги осуществляется за счет создания интенсивного продольного дутья. Для работы в сетях с очень большими отключаемыми токами (до 30 кА) выпускаются усиленные разрядники типа РТВУ, повышенная механическая прочность которых достигается путем обмотки винипластовой трубки слоями стеклоленты, пропитанной атмосферостойким эпоксидным компаундом.

Импульсная пропускная способность трубчатых разрядников, которые пропускают через себя практически весь ток молнии при ударе ее в линию, достаточно высока и составляет 30-70 кА.

Выбор трубчатых разрядников производится по номинальному напряжению сети и пределам токов короткого замыкания сети в точке их установки. Найденные пределы тока КЗ должны укладываться в пределы отключаемых токов трубчатого разрядника.

Трубчатые разрядники выпускаются на напряжения от 3 до 220 кВ, отключаемые токи лежат в пределах от 0,2-7 и 1,5-30 кА при напряжении 3-35 кВ до 0,4-7 и 2,2-30 кА при напряжении 110 кВ. Разрядник на 220 кВ состоит из двух трубчатых разрядников на 110 кВ, соединенных между собой стальной обоймой с выхлопными патрубками.[3]

Недостатком является зона выхлопа, крутой срез волны перенапряжения, замыкание на землю и особенно крутая вольт-секундная характеристика, исключающая возможность широкого применения трубчатых разрядников в качестве аппарата защиты подстанционного оборудования, а также наличие предельных отключаемых токов.

Благодаря своей простоте и низкой стоимости трубчатые разрядники широко применяются в качестве вспомогательных средств защиты подстанций, для защиты маломощных и малоответственных подстанций, а также отдельных участков линий.

В настоящее время трубчатые и вентильные разрядники постепенно заменяют на нелинейные ограничители напряжений (ОПН). Они представляют собой последовательно соединенные металлооксидные варисторы (нелинейные резисторы) без искровых промежутков, заключенные в фарфоровый или полимерный корпус.

Список использованной литературы

 ГОСТ 16357-83, Разрядники вентильные переменного тока на номинальные напряжения от 3,0 до 500 кВ. Технические требования. Государственный Комитет СССР по стандартам. Издательство стандартов, 1983.

Шишман Д.В., Бронфман А.И., Пружинина В.И., Савельев В.П. Вентильные разрядники высокого напряжения. Энергия, Ленинградское отделение, 1971

ГОСТ 11475-69, Разрядники трубчатые для защиты изоляции электрооборудования переменного тока напряжения от 3 до 220 кВ. Технические требования. Государственный Комитет СССР по стандартам. Издательство стандартов, 1976

Справочник по электроснабжению железных дорог. Под редакцией К.Г. Маркварда Москва, Транспорт, 1980