- •Факультет электротехнический
- •1. Разряды в газах
- •1.1.Общая характеристика газовой изоляции
- •1.2.Виды ионизации в газе
- •1.2.1.Ударная ионизация
- •1.2.2. Фотоионизация в объеме газа
- •1.2.3. Термическая ионизация
- •1.2.4.Ионизация на поверхности электродов
- •1.2.5. Лавина электронов
- •1.3.Разряд в однородном поле. Закон пашена.
- •1.3.1. Формирование разряда. Условие самостоятельности
- •1.3.2. Разрядное напряжение. Закон пашена
- •1.4.Разряж в неоднородном поле
- •1.4.1.Слабонеоднородные и резконеоднородные поля
- •1.4.2.Условие самостоятельности разряда в слабо неоднородном поле. Закон подобия разрядов.
- •1.4.3.Разряд в резко неоднородном поле. Влияние полярности
- •1.4.4.Барьеры в резко неоднородном поле.
- •1.5.Молния
- •1.5.1.Структура времени разряда
- •1.5.2. Вольт-секундные характеристики
- •2.Коронный разряд на линиях электропередачи
- •2.1.Корона на проводах при постоянном напряжении
- •2.2.Корона на проводах при переменном напряжении
- •3. Разряд в воздухе вдоль поверхности твердого диэлектрика
- •3.1. Разряд вдоль поверхности в однородном поле
- •3.2.Разряд вдоль поверхности в резконеоднородном поле
- •3.3. Разряд вдоль смоченной дождем или загрязненной и увлажненной поверхности
- •4. Изоляция воздушных линий электропередачи и распределительных устройств
- •4.1. Общие сведения
- •4.2. Разрядные характеристики линейных и аппаратных изоляторов
- •4.3. Выбор изоляторов для линий и ру
- •4.4. Определение минимальных изоляционных расстояний на опорах
- •4.5. Изоляционные расстояния в распределительных устройствах
- •5. Внутренняя изоляция
- •5.1.Общая характеристика внутренней изоляции
- •5.2.Длительная электрическая прочность внутренней изоляции
- •5.3.Кратковременная электрическая прочность внутренней изоляции
- •5.4.Методы испытания изоляции
- •6. Грозовые (атмосферные) перенапряжения
- •6.1.Интенсивность грозовой деятельности
- •6.2.Защита от прямых ударов молнии с помощью молниеотводов
- •6.2.1. Зоны защиты стержневых молниеотводов
- •6.2.2.3Оны защиты тросовых молниеотводов
- •6.2.3. Рекомендуемые способы грозозащиты линий различного номинального напряжения
- •6.2.4.Грозозащита подстанций
- •6.2.5. Грозозащита генераторов соединенных непосредственно с воздушными линиями
- •7.Внутренние перенапряжения в электрических системах.
- •7.1. Общие положения
- •7.2. Защита от внутренних перенапряжений
- •8. Разрядники
- •8.1. Назначение и классификация разрядников
- •8.2. Основные элементы вентильных разрядников серий рвс и рвп
- •8.3. Конструкции и характеристики трубчатых разрядников
- •Литература
8. Разрядники
8.1. Назначение и классификация разрядников
Разрядники служат для ограничения атмосферных перенапряжений, воздействующих на изоляцию линии и подстанций. Основным элементом разрядника является искровой промежуток ИП, отделяющий рабочий провод от заземления. Проходящая волна высокой амплитуды вызывает срабатывание искрового промежутка, который срезает волну перенапряжения.
В функцию разрядника входит не только ограничение волны перенапряжения, но и гашение дуги сопровождающего тока промышленной частоты, протекающего через искровой промежуток вслед за импульсным пробоем. Разрядники с гашением сопровождающего тока подразделяются на вентильные и трубчатые.
8.2. Основные элементы вентильных разрядников серий рвс и рвп
Вентильные разрядники (РВ) предназначаются для защиты подстанционной изоляции. В настоящее время уровни изоляции трансформаторов и аппаратов устанавливаются в соответствии с защитными характеристиками, вентильных разрядников. Вентильные разрядники приобретают в силу этого большое экономическое значение; защитные свойства разрядников оказывают непосредственное влияние на стоимость высоковольтного оборудования. Электропромышленность в послевоенные годы выпускает для сетей 3—220 кв вентильные раз рядники серии РВС и РВП, известные под названием, «вилитовые».
Основными элементами вентильного разрядника являются искровой промежуток и рабочее сопротивление. Искровой промежуток срезает волну опасного перенапряжения. Протекающий вслед за пробоем искрового промежутка импульсный ток создает на рабочем сопротивлении подъем напряжения. Это напряжение, воздействующее на изоляцию, не должно существенно превышать пробивного напряжения искрового промежутка, так как иначе защитное действие разрядника было 6ы снижено.
Импульсные токи, протекающие через вентильные разрядники, могут достигать нескольких тысяч ампер, а в разрядниках распределительных сетей, где отсутствует надежная защита линейных подходов, в редких случаях даже десятков тысяч ампер.
Большой диапазон возможных импульсных токов означает, что напряжение на рабочем сопротивлении должно быть связано с током нелинейной зависимостью, так, чтобы повышение тока приводило только к незначительному повышению напряжения на сопротивлении. Соответствующей «вентильной» характеристикой обладает материал вилит.
Тело вилитовых сопротивлений состоит из зерен электротехнического карборунда, скрепленных керамической массой, которая носит название связки. Отдельные зерна соприкасаются между собой; площадь соприкосновения не превышает десятой части поверхности зерна.
Многочисленные исследования показали, что зерна карборунда обладают резко выраженной нелинейной характеристикой.
Рабочие сопротивления вентильных разрядников выполняются обычно в форме дисков из карборундовых порошков (зернистой массы) с кварцевой связкой (материал оцелит), глинистой связкой с добавлением графитового порошка (материал тирит), со связкой из органического стекла (материал вилит) и другими видами связки.
После прохождения волны перенапряжения разрядник оказывается приключенным к рабочему напряжению провода. Снижение напряжения приводит к резкому возрастанию сопротивления и ограничению тока промышленной частоты, протекающего через разрядник (сопровождающего тока), до нескольких десятков ампер.
Рис. 35 Единичный искровой промежуток вентильного разрядника.
К искровым промежуткам вентильных разрядников предъявляются требования: а) обладать пологой вольт-секундной характеристикой; б) гасить дугу сопровождающего тока 90—80 А. Требованиям пп. «а» и «б» удовлетворяют многократные искровые промежутки, единичный элемент которых показан на рис. 35. Разрядный промежуток образуется двумя латунными штампованными шайбами, разделенными миканитовой прокладкой толщиной 0,5—1,0 мм. Электрическое поле между электродами близко к равномерному. При приложении импульсного напряжения на грани контактов латунных электродов с миканитовой прокладкой возникает свечение, активизирующее межэлектродное пространство. Равномерное поле и подсвечивание являются необходимыми и достаточными условиями для пологой формы вольт-секундной характеристики промежутка. Эта характеристика (нижняя и верхняя огибающие) приведена на рис, 36. Коэффициент импульса единичного промежутка равен примерно единице.
Рис. 36 Импульсные разрядные напряжения единичного искрового промежутка.
Гашение искровым промежутком сопровождающего тока промышленной частоты происходит при первом прохождении тока нулевое значение.
Серия разрядников РВС построена на принципе унификации деталей и стандартности характеристик элементов. Номенклатура серии состоит из шести единиц, отвечающих номинальным напряжениям 15, 20, 33, 35 и 60 кв. Из различных комбинаций этих элементов собираются разрядники для всех классов напряжений (рис. 37).
Каждый элемент разрядника содержит искровые промежутки и блоки вилитовых дисков — рабочее сопротивление. Группа из единичных промежутков, помешенная в фарфоровый цилиндр, образует стандартный комплект промежутков (рис. 38).
Фарфоровый цилиндр с комплектом промежутков имеет две бронзовые крышки с вырезанными в них пружинящими контактами. Крышки не имеют жесткого крепления к цилиндру. К крышкам цилиндра прикрепляется комплект керамических сопротивлений, шунтирующий искровые промежутки.
Рабочие сопротивления разрядника состоят из блоков вилитовых дисков. Диски связываются в блоки с помощью керамической обмазки. Контакт между блоками осуществляется через металлизированные торцовые поверхности дисков.
Вилит невлагостоек и во влажной атмосфере происходит ухудшение его характеристик. Поэтому конструкций с вилитовыми сопротивлениями должны быть герметизированы.
Рис. 37 Вентильные разрядники РВС на напряжения 35—220 кв.
Размещение внутренних деталей в элементе РВС-20 показано на Рис.39. Искровой промежуток РВ разбит на две части, между которыми (в центре чехла) размещены блоки рабочего сопротивления. В верхней части чехла находится сжимающая все детали спиральная коническая пружина. Для уменьшения индуктивности разрядника пружина шунтируется медной лентой.
Рис. 38. Стандартный элемент искрового промежутка разрядника типа
РВС.
1 — единичный искровой промежуток; 2 — латунная крышка; 3 — подковообразное карборундовое сопротивление; 4 — цилиндр.
Рис. 39. Размещение внутренних деталей в разряднике РВС-20.
Для подстанций 3—10 кв с 1960 г. выпускаются облегченные разрядники серии РВП. Эти разрядники имеют рабочие сопротивления, составленные из вилитовых дисков диаметром 55 мм. Искровые промежутки имеют ту же конструкцию, что и в разрядниках РВС. Изоляционные прокладки намечено изготовлять из электрокартона (вместо миканита). Все разрядники РВП не имеют шунтирующих сопротивлений. Распределение напряжения по единичным промежуткам управляется их собственными емкостями. Разрядники РВП снабжаются хомутом для крепления их на конструкциях опор и подстанций. Они могут работать также, будучи подвешенными к проводу.
Лекция 17.