Вентильные разрядники

Вентильные разрядники предназначены для защиты изоляции электрооборудования станций и подстанций от грозовых и внутренних перенапряжений. Вольт-секундная характеристика вентильного разрядника хорошо согласуется с вольт-секундной характеристикой изоляции и должна лежать на 20−25 % ниже ее. Поэтому вентильные разрядники должны быть установлены на всех подстанциях 35 кВ и выше, если к ним подходят воздушные линии [1] (рис.1.7).Основными элементами вентильного разрядника являются многократный искровой промежуток (ИП) и соединенный последовательно с ним резистор (НР) с нелинейной вольт-амперной характеристикой. При набегании на разрядник грозового импульса происходит пробой искрового промежутка и к изоляции защищаемого электрооборудования прикладывается напряжение равное падению напряжения на нелинейном сопротивлении при протекании через него импульсного тока (остающееся напряжение Uост), безопасное для изоляции. Затем искровой промежуток должен разорвать дугу, возникшую при протекании по образовавшемуся каналу тока промышленной частоты.

Рис. 1.7. Защита изоляции электрооборудования подстанции вентильным разрядником

Все вентильные разрядники согласно ГОСТ 16357−83 разделены на

4 группы:

I. РВТ, РВРД;

II. РВМ, РВМГ, РВМК;

III. РВС;

IV. РВО (рис. 1.8а).

I (тяжелый режим) – для защиты от грозовых и коммутационных перенапряжений. II, III, IV (легкий режим) – в основном (кроме РВМК) для защиты от грозовых перенапряжений. Они имеют высокое пробивное напряжение (чем больше цифра, тем выше пробивное напряжение), поэтому отстроены от коммутационных перенапряжений.

Основу нелинейного сопротивления составляет электротехнический карборунд SiC. Он содержит 70 % Si и 30 % С (по массе). В разрядниках применяются диски из вилита и тервита. Вилитовые диски изготавливают из зерен карбита кремния и связующего (эмульсии мела в жидком стекле). Из этой массы прессуют диски и обжигают при температуре 380 ^oC.

При изготовлении тервитовых дисков в качестве связующего используется эмульсия глинозема в жидком стекле. Тервитовые диски обжигаются при температуре 1280−1300 ^oC. При этом часть запорных пленок выгорает, что повышает пропускную способность материала, но уменьшает степень нелинейности. Поэтому тервит можно использовать для гашения коммутационных токов.

Конструкция искрового промежутка зависит от группы разрядника. Простейший искровой промежуток имеют разрядники III и IV групп, отличающийся только диаметром электродов

Он состоит из двух латунных электродов, разделенных миканитовой шайбой. Электрическое поле между основными электродами близко к однородному. Для уменьшения пробивного напряжения между основными электродами применены вспомогательные электроды, между которыми при более низком напряжении возникает скользящий разряд, заряженные частицы которого попадают в основной промежуток и облегчают его пробой. Гашение сопровождающего тока происходит за счет охлаждения дуги холодными массивными электродами. Ток гашения искрового промежутка диаметром 55 мм − 80−100 А.

Искровые промежутки разрядников II группы должны разрывать большие токи, поэтому в них применен другой принцип гашения дуги. Он состоит из двух медных электродов (диска и кольца), расположенных между кольцевыми постоянными магнитами. Пробой промежутка происходит в самом узком месте, а затем дуга под действием магнитного поля начинает вращаться, хорошо охлаждается и гаснет при первом прохождении тока через ноль. Такой промежуток способен погасить ток до 250 А.

Искровой промежуток разрядников I группы состоит из двух медных электродов и керамической камеры, расположенной между кольцевыми постоянными магнитами. Дуга загорается в узком месте, под действием магнитного поля растягивается, загоняется в узкие щели, интенсивно деионизируется и гасится. Разрядники I группы способны гасить токи до 800