Трубчатый разрядник

Принцип защиты объекта разрядником

Для предотвращения пробоя изоляции подстанций применяются разрядники. Принцип защиты основан на том, что параллельно защищаемому объекту включается разрядник (рис. 1.38, а), т. е. искровой промежуток, вольт-секундная характеристика которого всеми своими точками лежит ниже вольт-секундной характеристики защищаемого объекта (рис. 1.38, б).

а б

Рис. 1.38. Схема включения разрядника (а) и принцип защиты

объекта разрядником (б)

В функцию разрядника входит также гашение дуги сопровождающего тока промышленной частоты, проходящего через разрядник вслед за импульсным пробоем, так как при срабатывании разрядника линия не отключается. Время гашения дуги должно быть достаточно малым, чтобы реле времени релейной защиты смогли отличить срабатывание разрядника от установившегося короткого замыкания на линии. Обычно разрядник гасит дугу сопровождающего тока за один-два полупериода, что меньше времени ожидания релейной защиты.

Трубчатый разрядник является основным средством защиты ЛЭП и вспомогательным средством защиты подстанций, так как имеет крутую вольт-секундную характеристику. Он устанавливается на подходах к подстанциям, в местах пересечения двух ЛЭП и в месте перехода ЛЭП в кабельную линию.

Рис. 1.39. Трубчатый разрядник: S ₁ – внутренний искровой промежуток;

S ₂ – внешний искровой промежуток

Основу разрядника (рис. 1.39) составляет трубка из газогенерирующего материала, которым является винипласт. Один конец трубки заглушён обоймой, к которой прикреплен внутренний стержневой электрод. С противоположной стороны расположена обойма открытого конца. Промежуток S ₁ между стержнем и обоймой открытого конца называется внутренним или дугогасящим. Разрядник отделяется от провода ЛЭП внешним искровым промежутком S ₂ для предотвращения протекания тока утечки и предохранения газогенерирующего материала от разложения.

Работает трубчатый разрядник следующим образом. При воздействии волны атмосферного перенапряжения пробиваются оба искровых промежутка и импульс тока молнии уходит в землю. Вслед за импульсным пробоем возникает короткое замыкание и под воздействием фазного напряжения вспыхивает силовая дуга. От высокой температуры канала дуги переменного тока газогенерирующий материал начинает гореть, интенсивно выделяя газ, давление в камере дутья возрастает до 20 атмосфер. Газы, устремляясь к открытому концу трубки, создают продольное дутье, в результате чего дуга обрывается и гаснет при первом прохождении тока через ноль. При работе разрядника из отверстия трубки раскаленные газы вырываются на расстояние до 3 м и слышен звук, напоминающий выстрел.

Трубчатый разрядник имеет крутую вольт-секундную характеристику (рис. 1.40) из-за длинных искровых промежутков. Срабатывание разрядника происходит в месте встречи волны перенапряжения с вольт-секундной характеристикой. После срабатывания на разряднике остается напряжение, равное произведению амплитуды тока молнии I _м на импульсное сопротивление заземлителя R _и.

Рис. 1.40. Срабатывание трубчатого разрядника

Рис. 1.41. Защита изоляции трубчатым разрядником

Величину внешнего искрового промежутка S ₂ выбирают по условиям защиты изоляции, т.е. изменением S ₂ регулируют пробивное напряжение.

В функцию разрядников входит не только ограничение волны перенапряжения, но и погашение дуги сопровождающего тока. Величина внутреннего искрового промежутка S ₁ устанавливается в соответствии с дугогасящими свойствами разрядника и регулированию не подлежит: чем больше диаметр отверстия и короче S ₁, тем большие токи отключает разрядник.

Для успешного гашения дуги сопровождающего тока необходима интенсивная генерация газа, которая зависит от величины протекающего тока. Разрядники характеризуются нижним и верхним пределами отключаемых токов. Если ток будет ниже нижнего предела, то дуга не погаснет и разрядник сгорит, если ток будет выше верхнего предела, то разрядник разорвет. Поэтому в месте установки разрядника проверяется ток короткого замыкания, он должен быть выше нижнего предела и ниже верхнего предела.

Трубчатый разрядник является лишь вспомогательным средством защиты подстанций, он не защищает изоляция при крутых фронтах волны (рис. 1.41).

Разрядники устанавливаются отверстием вниз, наклонно так, чтобы зоны их выхлопа не пересекались и не попадали на соседние фазы и на заземленные объекты. Кроме того, такое положение разрядника не даст атмосферной влаге скапливаться в канале. Если в канале будет вода, то не произойдет газогенерации и разрядник сгорит.

Разрядник снабжен указателем срабатывания, это металлическая пластина, которая отгибается под действием выхлопных газов. В результате многократного срабатывания канал газогенерирующей трубки выгорает, поэтому при увеличении внутреннего диаметра на 15–20% разрядник заменяется.

Время срабатывания АПВ настроено с задержкой, доли секунды АПВ ждёт, за это время разрядник должен погасить дугу. Если замыкание длительное, то АПВ на короткий промежуток времени отключает линию и вновь подключает её, если за момент этой паузы замыкание не самоустранилось, то после повторного включения линия выключается совсем.

Дата добавления: 2014-12-16