Вентильные разрядники

Защитное действие вентильного разрядника обуславливаются тем, что при появлении опасного для изоляции перенапряжения, происходит искровое пробитие, а протекающий ток, вследствие нелинейности сопротивления не создает опасного повышения напряжения.

Основными элементами разрядника являются:

• Многократный искровой промежуток, зашунтированный высокоумный сопротивлениями и резистор r.

Рис

Искровые промежутки (3) образованы латунными дисками (4) и расположены в фарфоровом корпусе (5). Крышки (6) несут функцию электродов одного комплекта. Количество искровых промежутков в разряднике устанавливается из расчета 1 искровой промежуток на 1 кВ фазного напряжения разрядника.

Искровой промежуток (3) имеет однородное поле. Его величина (1мм) рассчитано на 1 кВ.

Специальные калибровочные меконитовые прокладки (2) обеспечивают необходимый зазор, где прокладки соединяют с электродами (4) возникает корона, облучающая искровой промежуток, что улучшает его вольт-секундные характеристики. В разрядниках применяют вилит.

Тело вилитовых дисков состоит из зерен электротехнического карборунда, с крепленной керамической массой на основе жидкого стекла. При термической обработке зерен образуется запорный слой, состоящий их окиси крепления. При небольшом напряжении, удельное сопротивление запорного слоя толщиной 10^-5 см составляет 10⁶…10⁸ Ом/см. Удельное сопротивление самого карборунда невелико, - около 1 Ом/см. При малых токах все напряжения ложится на запарный слой.

С ростом импульсного тока растет напряженность электрического поля и при некотором её значении, сопротивления слоя падает.

С появлением высокой проводимости ВАХ разрядника претерпевает резкий излом.

Работа разрядника: при появлении перенапряжения, пробиваются последовательно включенные блоки искровых промежутков. Импульс тока при этом, через рабочие резисторы R, замыкается на землю.

Типичная ВАХ вилитового резистора: при небольших токах, сопротивления велико, напряжения линейно растет с ростом тока – область А.

При больших токах сопротивления резко уменьшается, напряжение резко уменьшается, напряжение практически не растет – область В.

Рабочие резисторы изготавливаются в виде дисков диаметром от 10 до 15 см и высотой от 2 до 6 см.

Вилит очень гигроскопичен, для его защиты цилиндрическая поверхность дисков покрывается изолирующей обмазкой. При прохождении токов температура дисков повышается. При протекании импульса тока большой амплитуды, на малой длительности (10 мкс) резисторы не успевают разогреться. При длительном протекании даже небольших токов промышленной частоты, температура моет превысить допустимое значение, диски теряют свои вентильные свойства и разрядник выходит из строя. Предельно допустима амплитуда импульса тока для диска диаметром 100 мм – равна 10 кВ, при длительности 40 мкс. Допустимая амплитуда прямоугольного импульса длительностью 2000 мкс не превышает 150 А. Такие токи, диск без повреждения пропускает 20-30 раз.

После прохождения импульса через разрядник, начинает протекать еще и сопровождающий ток. По мере приближения тока к нулевому значению сопротивления вилита резко увеличивается, что обеспечивает гашение сопровождающего тока при первом его переходе через «0» позволяет погасить дугу в искровом промежутке без специальных дугогасительных устройств.

Экспериментально установлено, что 20 одиночных искровых промежутков способен отключить сопровождающий ток амплитудой 80-100 А дуги действующих значений напряжения 1-1,5 кВ. Отсюда и выбор числа промежутков.

Внутреннее напряжение низкочастотны и длятся до 1 секунды. У вилита малая термическая стойкость, поэтому внутренние перенапряжения он не тянет. Для этой цели используют тервит, обладающий большей термической стойкостью и большим показателем нелинейности.

Тервитовые диски используются в комбинированных разрядниках, которые служат защитой от коммутационных и атмосферных перенапряжений.

Рис

При внутренних, работают оба нелинейных резистора НР1 и НР2.

При атмосферных, из-за большого тока, напряжение на НР2 пробивает ИП2, напряжение на защищаемой линии снижается (кривая 2).

Разрядник работает бесшумно, число срабатываний фиксируется специальным регистратором.