U=C Iα,

kde U je napětí na odporu nelineárního rezistoru ventilové svodiče, I je proud procházející nelineárním rezistorem, C je konstanta, číselně rovna odporu při proudu 1 A, α je ventilový koeficient.

Čím menší je koeficient α, tím méně se mění napětí na nelineárním rezistoru při změně procházejícího proudu a tím menší je zbývající napětí na ventilové bleskojistce.

Hodnoty zbývajících napětí, uvedené v pasportu ventilového svodiče, jsou uvedeny pro normalizované impulsní proudy. Hodnoty těchto proudů se pohybují v rozmezí 3000-10000 A.

Každý proudový impuls zanechá v sériovém rezistoru stopu destrukce - dojde k porušení bariérové ​​vrstvy jednotlivých zrn karborunda. Vícenásobný průchod proudových impulsů vede k úplnému rozpadu odporu a zničení jiskřiště. K úplnému rozpadu rezistoru dojde tím dříve, čím větší je amplituda a délka proudového impulsu. Proto je kapacita ventilové aretace omezena. Při hodnocení průchodnosti ventilových svodičů se bere v úvahu průchodnost sériových rezistorů i jiskřiště.

Odpory musí bez poškození vydržet 20 proudových impulsů o délce 20/40 µs s amplitudou v závislosti na typu svodiče. Například pro svodiče přepětí typů RVP a RVO s napětím 3–35 kV je amplituda proudu 5000 A, pro typy RVS s napětím 16–220 kV–10 000 A a pro typy RVM a RVMG s napětí 3–500 kV–10 000 A.

Pro zlepšení ochranných vlastností ventilové bleskojistky je nutné snížit zbývající napětí, čehož lze dosáhnout snížením ventilového koeficientu α sériového nelineárního rezistoru při současném zvýšení obloukových vlastností jiskřišť.

Zvýšení vlastností zhášení oblouku jiskřišť umožňuje zvýšit jimi odříznutý doprovodný proud a v důsledku toho umožňuje snížit odpor sériového rezistoru. Technické zdokonalování ventilových svodičů probíhá v současnosti právě těmito způsoby.

Je třeba poznamenat, že v obvodu ventilové pojistky je důležité zemnící zařízení. Při absenci uzemnění nemůže svodič fungovat.

Uzemnění ventilové pojistky a jím chráněného zařízení jsou kombinovány. V případech, kdy je ventilová pojistka z nějakého důvodu oddělena od chráněného zařízení, je její hodnota normalizována v závislosti na úrovni izolace zařízení.

Instalace svodičů

Po důkladné kontrole se svodiče nainstalují na nosné konstrukce, vyrovnají a olemují s obložením, je-li to nutné, pod základnu segmentů z ocelového plechu a upevní na podpěry svěrkou se šrouby.

Svodiče přepětí jsou ochranná zařízení. Jsou určeny k ochraně izolace elektrických zařízení před přepětím. Ventilové svodiče se používají v rozvaděčích elektroinstalací a trubkové svodiče se používají na vedení.
Ventilové svodiče se skládají z jiskřišť zapojených do série s pracovním rezistorem s nelineární proudově-napěťovou charakteristikou. U některých svodičů jsou bočníkové odpory zapojeny paralelně s jiskřištěmi, aby se mezi nimi rovnoměrně rozložilo napětí.
V symbolech svodičů znamenají písmena: R - svodič; V - ventil, P - rozvodna (polarizovaná pro DC svodiče); C - stanice; M - s magnetickým foukáním; О - lehká konstrukce; U - unipolární; K - pro omezení spínacích rázů. Čísla následující za písmeny v označení označují napětí svodiče.
Svodiče se vyznačují řadou parametrů.
Napěťová třída svodiče je jmenovitá hodnota síťového napětí, pro které je svodič určen.
Nejvyšší dovolené napětí svodiče je efektivní hodnota nejvyššího napětí garantovaného výrobcem, při které svodič spolehlivě zhasne oblouk.
Průrazné napětí svodiče je největší hodnota plynule rostoucího napětí v okamžiku průrazu svodiče.
Impulzní průrazné napětí svodiče je nejvyšší hodnota impulsního napětí v okamžiku průrazu svodiče pro danou hodnotu doby předvýboje. Doba předvýbití - doba od začátku vzestupu pulzního napětí do průrazu jiskřiště.
Jmenovitý výbojový proud svodiče je hodnota amplitudy pulzního proudu, který prochází svodičem po jeho průrazu.
Vodivý proud svodiče, jehož jiskřiště jsou posunuta odpory, je proud procházející svodičem, když je na něj přivedeno stejnosměrné napětí dané hodnoty. U svodičů, které nemají bočníkové odpory, se v tomto případě měřený proud nazývá svodový proud.
Střídavé svodiče přepětí slouží jako hlavní prostředek k omezení přepětí a ochraně před nimi.
Svodič RVP-6 je znázorněn na Obr. 1. Skládá se z více jiskřišť 12 a sériově zapojených nelineárních vilite rezistorů b, umístěných v porcelánovém pouzdře 7 a stlačených spirálovou pružinou 3. Blok více jiskřišť obsahuje několik jednoduchých jiskřišť zapojených do série, umístěných v papír-baxlitovém válci 4. Jedna jiskra mezera sestává ze dvou tvarovaných mosazných elektrod přilepených k izolační mekanitové nebo elektrokartonové vložce. Nelineární sériový rezistor je vyroben z vilitu (vilitem vypálená směs karborunda s kapalným sklem), který má vlastnosti ventilu, to znamená, že odpor karborunda se mění v závislosti na napětí, které je na něj aplikováno: čím vyšší je použité napětí, tím vyšší snížit jeho odpor a naopak. Počet jiskřišť v bloku a vilitových kotoučích ve sloupku závisí na hodnotě jmenovitého napětí svodiče. Roviny, se kterými disky přicházejí do styku, jsou pokoveny hliníkem pro lepší kontakt a boční plochy vilitových disků jsou pokryty izolačním povlakem, který blokuje cestu svodových proudů. Plstěné nebo plstěné podložky jsou umístěny tak, aby zabránily posunutí vilite disků 5. Vilite není odolný proti vlhkosti a když je vlhký, jeho vlastnosti ventilu se zhoršují. Proto je svodič utěsněn těsněním 2 z ozónu odolné pryže a shora uzavřen kovovým uzávěrem 13. Svodič je spojen s nosnou konstrukcí svorkou 11, s vodiči vedoucími proud - svorníkem 1, a k zemi - kolíkem 9. Svodič se tedy sepne mezi fází elektrické instalace a zemní smyčkou rovnoběžně s chráněnou izolací.

Rýže. 1. Aretátor typu RVP-6
V normálním provozu poskytují jiskřiště izolaci mezi fází a zemí. Jakmile dojde k přepětí nebezpečnému pro izolaci elektroinstalace, dojde k průrazu jiskřišť, následkem čehož je síť přes vilitové kotouče spojena se zemí. V tuto chvíli je na vilite disky aplikováno maximální napětí, takže jejich odpor bude nejmenší a zemní poruchový proud bude největší. V důsledku výboje do země se snižuje napětí v síti a zvyšuje se odpor vilitových disků. Oblouk střídavého proudu při průchodu nulou zhasne a poté se opět obnoví. Když je napětí přivedené na jiskřiště nedostatečné k udržení oblouku na jiskřištích, při prvním průchodu proudu nulou se jeho tok jiskřištěm zastaví.
Modernizovaný svodič RVP se zmenšeným průměrem jiskřišť a vilitovými kotouči se zmenšenými rozměry a hmotností se vyrábí pod označením RVO (lehká ventilová zachycovač).

2. Svodič typu RVS
Ventilová pojistka RVS (ventilová staniční pojistka) se vyrábí ve formě pěti standardních prvků: RVS-15, RVS-20, RVS-30, RVS-33 a RVS-35. Z těchto prvků jsou dokončeny svodiče pro napětí do 220 kV. Jsou instalovány jeden na druhém a zapojeny do série. Na Obr. 2 znázorňuje prvek RVS sestávající z porcelánového pouzdra 1, uvnitř kterého jsou 2 wilitové kotouče a sady jiskřišť 4, sestávající z několika jednotlivých jiskřišť 3. Každá sada je uzavřena v porcelánovém válci 5. Všechna jiskřiště a wilitové kotouče jsou stlačovány šroubovitými pružinami 6. Porcelánový plášť je z koncových stran uzavřen krytkami, pod kterými je položena těsnící pryž 7. Porcelánový plášť je vyztužen přírubami 8, které slouží k upevnění jiskřiště k nosné konstrukci, resp. jak jej připojit ke sběrnicím nebo drátům. Sady jiskřišť jsou posunuty pomocí odporů 9 ve tvaru podkovy, navržených tak, aby mezi nimi rovnoměrně rozdělovaly napětí.
Na Obr. 3 znázorňuje sadu jiskřišť sestávající ze čtyř jednotlivých jiskřišť. Každé jednotlivé jiskřiště obsahuje dvě tvarované mosazné elektrody 4 oddělené mikanitovou rozpěrkou. Jiskřiště jsou uložena v porcelánovém válci 3, nahoře a dole uzavřeném mosaznými kryty 1. K nim jsou připevněny podkovovité bočníkové odpory 2, vyrobené na bázi karbicidu.

Rýže. 3. Sada jiskřišť svodiče

Rýže. 4. Blok jiskřišť svodiče typu RVM
Pro napětí 35-500 kV byly použity magnetické ventilové svodiče typu RVM. Od ostatních typů jiskřišť se liší přítomností bloků magnetických jiskřišť (obr. 4). Takové standardní bloky jiskřišť doplněné o diskové vilitické odpory se vyrábí pro napětí 35 kV. Blok magnetických jiskřišť sestává ze sady jednotlivých jiskřišť 2 oddělených od sebe prstencovými magnety 3. Jedno jiskřiště je tvořeno dvěma soustředně umístěnými měděnými elektrodami 6 a 8, mezi nimiž je vytvořena prstencová mezera 7. Oblouk vznikající v mezeře se otáčí působením permanentních magnetů vysokou rychlostí, což přispívá k jeho rychlému zhášení Sada permanentních magnetů a jednotlivých jiskřišť je umístěna uvnitř porcelánové pneumatiky 1, uzavřené ocelovými kryty 5. Magnety a měď elektrody jsou pevně stlačeny ocelovou pružinou 4.

Vybíječe- se používají k omezení vznikajících přepětí, aby se usnadnila izolace zařízení. Vzniklá přepětí se dělí do dvou skupin: vnitřní (spínací) a atmosférická.

K prvním dochází při spínání elektrických obvodů (tlumivky, kondenzátory, dlouhá vedení), obloukových poruchách na zemi a dalších procesech. Ty vznikají při vystavení atmosférické elektřině. Závislost maximálního pulzního napětí na době vybíjení se nazývá voltsekundová charakteristika. Hlavním prvkem svodiče je jiskřiště. Volt-sekunda ha-

Charakteristika této mezery (křivka 1 na obr.) musí ležet pod voltsekundovou charakteristikou chráněného zařízení (křivka 2). Při vzniku přepětí musí mezera prorazit dříve, než dojde k izolaci chráněného zařízení. Po průrazu je vedení uzemněno přes odpor svodiče. Napětí na vedení je v tomto případě určeno proudem I procházejícím svodičem, odporem svodiče a uzemněním. Čím nižší jsou tyto odpory, tím účinněji jsou přepětí omezována, tj. čím větší je rozdíl mezi možnými (křivkami 4) a omezený svodič přepětí (křivka 3). Napětí na svodiči při toku proudového impulsu dané hodnoty a tvaru se nazývá zbytkové napětí. Čím je toto napětí nižší, tím je svodič kvalitnější.

Trubkové jiskřiště je jiskřiště doplněné o zhášecí zařízení s nuceným oběhem, ve formě trubky z plynotvorného materiálu (vlákno, vinylový plast), tzn. oblouk doprovodného zkratového proudu je vypnut v důsledku intenzivního vývinu plynu trubicí při zvýšené hoření t.

1-trubková, 2-tyčová elektroda, 3-prstencová elektroda, 4-uzemněná elektroda, kde je vyrovnávací objem5, kde se akumuluje potenciální energie stlačeného plynu. Při průchodu proudu nulou se z objemu nárazníku vytvoří proud plynu, který přispívá k účinnému uhašení oblouku. S 1 , S 2 - jiskřiště. Specifickou nevýhodou TR je přítomnost výfukové zóny, která je nebezpečná pro zařízení a personál údržby. U TS je mezera tvořena tyčovými elektrodami se strmou voltsekundovou charakteristikou z důvodu velké nehomogenity elektrického pole. V tomto ohledu je TR použitelný: pro ochranu přiblížení k p/st; zařízení ochrany nízkého výkonu p / st 3-10 kV; ochranný kontakt sítě střídavého proudu.

Zachycovače ventilů. Hlavními prvky jsou vilitové kroužky, jiskřiště a provozní odpory. Tyto prvky jsou umístěny uvnitř porcelánového pouzdra , který má od konců speciální příruby pro upevnění a připojení svodiče. Plášť svodiče je na koncích utěsněn pomocí desek a těsnících pryžových těsnění. Když dojde k záblesku, prorazí se postupně spojené bloky jiskřišť. V tomto případě se proudový impuls přes pracovní odpory uzavře k zemi. Výsledný následný proud je omezen provozními odpory, které vytvářejí podmínky pro zhášení oblouku následného proudu. R těchto rezistorů je velké v Uwork a prudce klesá v U. Vilite se používá jako materiál pro nelineární odpory s koeficientem nelinearity 0,1-0,2. Pracovní odpory jsou vyrobeny ve formě disků. Následovat budou připojení s jedním jiskřištěm pro zlepšení podmínek zhášení oblouku. Tvar elektrod poskytuje rovnoměrné elektrické pole, což umožňuje získat plochou volt-sekundovou charakteristiku. Objevení se náboje v uzavřeném objemu jiskřiště při krátkém trvání proudového impulsu je obtížné. Pro usnadnění ionizace jiskřiště je mezi elektrody umístěna mikanitová vložka.

OPN - používají rezistory s velkou nelinearitou (0,04) na bázi oxidu zinečnatého (pro 110-500 kV). Tyto odpory umožňují omezit spínání U na úrovni (1,65-1,8) Uf a bleskových odporů na úrovni (2,2-2,4) Uf. Konstrukce svodiče přepětí se provádí sériovou nebo paralelní sadou odporových disků a u Uworking h / z má jeden paralelní sloupec odporů proud n * 0,01 mA, tzn. není potřeba jiskřiště. Doprovodný proud protékající po vypnutí zařízení je malý (miliampéry), stejně jako výkon rozptýlený v rezistorech. To umožňuje odmítnout sekvenční připojení několika jiskřišť a umožňuje připojení svodiče přepětí přímo k chráněnému zařízení, což výrazně zvyšuje spolehlivost provozu.

28.09.2015

Zařízení, vzhled

Bez ohledu na typ mají svodiče nutně jiskřiště, stejně jako odpory: pracovní a bočníkové. Dále je konstrukce uložena v porcelánové skříni a uzavřena ve všech přírubách pomocí armovacích malt. Takto je vidíme v rozvodnách a rozvaděčích.

Používají se barvy a emaily odolné proti vlhkosti, které jsou umístěny na vrchu výztuže. Svodiče se liší třídním napětím, které určuje počet mikanitových podložek (jsou z nich vyrobeny jiskřiště) a také jejich poměrem k odporu pracovního rezistoru.

Při provozu rozváděče, kdy se napětí zvyšuje až k průrazu, odpor pracovního odporu naopak klesá, což ukazuje na jeho nelinearitu.

Jako základ pro pracovní rezistor se používají disky Vilite (zřídka - tervit). Vyznačují se takovou vlastností, jako je hygroskopicita, která vysvětluje potřebu těsnosti pouzdra svodiče a spojovacích spojů.

Hlavní typy svodičů

• Svodiče RVN, RVO, RVE, RVP a RVS se používají výhradně k ochraně rozváděčů a jiných vysokonapěťových zařízení před poruchami při bouřce. Posledně jmenované mají oproti spínacím kratší dobu trvání pulsu, což je u těchto typů zařízení důležité, protože jejich možnosti jsou omezeny schopností uhasit oblouk s jiskřištěm. Všechny závěry vycházejí ze složení těchto svodičů: konstrukce se skládá z jiskřišť zapojených za sebou a pracovního odporu.
• RVRD, RVMG a RVM: tyto svodiče na jakémkoli rozváděči jsou schopny uhasit oblouk. Možnost je dosažena díky magnetickému poli, které působí z permanentních magnetů: v jiskřišti se oblouk natáhne a zmizí. Zařízení tohoto typu jsou schopna nejen chránit spínací přístroje nebo jiná vysokonapěťová zařízení před ničivými účinky výbojů blesku, ale také chránit před krátkodobými spínacími přepětími.
• Svodiče RVMK budou nejlepší ochranou proti spínacím přepětím, mají v konstrukci tyto moduly:
• jiskra, skládající se výhradně z jiskřišť,
• ventil, který je reprezentován pouze odpory,
• hlavní, kde jsou umístěny jak pracovní odpory, tak jiskřiště.

Uspořádání a princip činnosti svodičů

1. Všeobecné informace

Trubkové svodiče

Zachycovače ventilů

DC svodiče

Přepěťové ochrany

Dlouhé jiskřiště

1. Všeobecné informace

Při provozu elektrických instalací vznikají napětí, která mohou výrazně překročit jmenovité hodnoty (přepětí). Tato přepětí mohou prorazit elektrickou izolaci součástí zařízení a znemožnit instalaci. Aby nedošlo k porušení elektrické izolace, musí odolat těmto přepětím, avšak celkové rozměry zařízení jsou příliš velké, protože přepětí mohou být 6-8krát vyšší než jmenovité napětí. Pro usnadnění izolace jsou výsledná přepětí omezena pomocí svodičů a izolace zařízení se volí podle této omezené hodnoty přepětí. Vzniklá přepětí se dělí do dvou skupin: vnitřní (spínací) a atmosférická. K prvním dochází při spínání elektrických obvodů (tlumivky, kondenzátory, dlouhá vedení), obloukových poruchách na zemi a dalších procesech. Vyznačují se relativně nízkou frekvencí aplikovaného napětí (do 1000 Hz) a dobou expozice do 1s. Ty vznikají vlivem atmosférické elektřiny, mají pulzní charakter působících napětí a krátké trvání (desítky mikrosekund). Elektrická pevnost izolace při pulzech závisí na tvaru pulzu, jeho amplitudě. Závislost maximálního pulzního napětí na době vybíjení se nazývá voltsekundová charakteristika. Pro izolaci s nestejnoměrným elektrickým polem je charakteristická prudce klesající voltsekundová charakteristika. Při rovnoměrném poli je voltsekundová charakteristika plochá a probíhá téměř rovnoběžně s časovou osou.

Obr. 1. Shoda charakteristik svodiče a chráněného zařízení

elektroinstalace svodiče přepětí

Hlavním prvkem svodiče je jiskřiště. Voltsekundová charakteristika této mezery (křivka 1 na obr. 1) musí ležet pod voltsekundovou charakteristikou chráněného zařízení (křivka 2). Při vzniku přepětí musí mezera prorazit dříve, než dojde k izolaci chráněného zařízení. Po průrazu je vedení uzemněno přes odpor svodiče. Napětí na vedení je v tomto případě určeno proudem I procházejícím svodičem, odporem svodiče a uzemněním Rg. Čím nižší jsou tyto odpory, tím efektivněji se omezují přepětí, tzn. rozdíl mezi možným přepětím (křivka 4) a přepětím omezeným svodičem (křivka 3) je větší. Při průrazu protéká jiskřištěm proudový impuls.

Napětí na svodiči při toku proudového impulsu dané hodnoty a tvaru se nazývá zbytkové napětí. Čím je toto napětí nižší, tím je svodič kvalitnější. Po průchodu proudového impulsu se jiskřiště ukáže jako ionizované a snadno se prolomí jmenovitým fázovým napětím. Dojde ke zkratu se zemí, při kterém svodičem protéká proud průmyslové frekvence, který se nazývá doprovodný. Následný proud se může měnit v širokém rozsahu. Aby nedošlo k vypnutí zařízení od reléové ochrany, musí být tento proud vypnut svodičem v co nejkratším čase (asi půl cyklu průmyslové frekvence).

Na svodiče jsou kladeny následující požadavky.

Voltsekundová charakteristika svodiče musí být pod charakteristikou chráněného objektu a musí být plochá.

Jiskřiště svodiče musí mít určitou garantovanou elektrickou pevnost při průmyslové frekvenci (50 Hz) a při pulzech.

Zbývající napětí na svodiči, které charakterizuje jeho mezní kapacitu, by nemělo dosahovat nebezpečných hodnot pro izolaci zařízení.

Následný proud o frekvenci 50 Hz musí být vypnut během minimální doby.

Svodič musí umožňovat velký počet operací bez kontroly a opravy.

Obr.2. Označení svodičů

Na schématech elektrických obvodů v Rusku jsou svodiče označeny podle GOST 2.727-68.

Obecné označení svodiče

Trubkový zachycovač

Ventil svodiče přepětí a magnetický ventil

Průmysl vyrábí ventilové zachycovače řad RN, RVN, RNA, RVO, RVS, RVT, RVMG, RVRD, RVM, RVMA, RMVU a trubkové.

Svodič RN - nízké napětí, je určen k ochraně před atmosférickým přepětím, izolace elektrických zařízení o napětí 0,5 kV.

Svodič RVN - ventil, pro ochranu před atmosférickým přepětím izolace elektrických zařízení.

RC svodič je určen k ochraně zařízení pro sledování izolace vysokonapěťových vývodek transformátorů.

Svodič RVRD je ventilem ovládaný svodič s napínacím obloukem určený k ochraně izolace elektrických strojů před atmosférickými a krátkodobými vnitřními přepětími.

Svodič RMVU je ventilový, magnetický, unipolární, určený k ochraně před přepěťovou izolací trakčních elektrických zařízení ve stejnosměrných instalacích.

Svodič RA - řada A, je určen k ochraně před přepětím budicích vinutí velkých synchronních strojů (turbinogenerátory, hydrogenerátory a kompenzátory) se jmenovitým budicím proudem do 3000 A.

Aretátor RVO - ventilová lehká konstrukce; svodič RVS - ventilová stanice; svodič RVT - ventil, omezující proud; svodič PC - ventil pro ochranu elektrických instalací pro zemědělské účely; svodiče řady RVM, RVMG, RVMA, RVMK - svodiče ventilového typu s magnetickým zhášením oblouku, modifikace G a A, kombinované, určené k ochraně proti atmosférickým a krátkodobým vnitřním přepětím (v rámci kapacity svodičů) izolace el. zařízení elektráren a rozvoden střídavého proudu o jmenovitém napětí 15 -500 kV.

Trubkové svodiče RTV a RTF - vinylové plastové nebo vlákno-bakelitové, určené k ochraně před atmosférickým přepětím izolace elektrických vedení a s dalšími prostředky ochrany k ochraně izolace elektrických zařízení stanic a rozvoden s napětím 3, 6, 10, 35, 110 kV.

Trubkové svodiče

Obr.3. Trubkový zachycovač

Trubkové jiskřiště (obr. 3) je při běžném provozu instalace odděleno od vedení vzduchovou mezerou S2. Když dojde k přepětí, mezery S1 a S2 se prolomí a pulzní proud je vybit do země. Po průchodu pulzního proudu svodičem protéká doprovodný proud průmyslové frekvence. V úzkém kanálu držáku (trubice) 1 plynotvorného materiálu (vinylového plastu nebo vlákna) v mezeře SI mezi elektrodami 2 a 3 se zapálí oblouk. Uvnitř klece se vytváří tlak. Výsledné plyny mohou vystupovat otvorem v prstencové elektrodě 3. Když proud prochází nulou, oblouk zhasne v důsledku ochlazení mezery SI plyny opouštějícími jiskřiště. V uzemněné elektrodě 4 je vyrovnávací prostor 5, kde se akumuluje potenciální energie stlačeného plynu. Při průchodu proudu nulou se z objemu nárazníku vytvoří proud plynu, který přispívá k účinnému uhašení oblouku.

Mezní přerušovaný proud průmyslové frekvence je dán mechanickou pevností držáku a je 10 kA pro vlákno-bakelitový držák a 20 kA pro vinylový plast, vyztužený skelným vláknem na epoxidové pryskyřici. Doprovodný proud o frekvenci 50 Hz je dán umístěním svodiče a pohybuje se v dosti širokém rozmezí v závislosti na provozním režimu elektrizační soustavy. Proto musí být známy minimální a maximální hodnoty zkratového proudu v místě instalace svodiče.

Minimální proud svodiče je určen zhášecí kapacitou trubice. Čím menší je průměr výfukového kanálu, tím větší je jeho délka, tím nižší je spodní mez vypínaného proudu. Při vysokých proudech však v trubici vzniká vysoký tlak. Pokud je mechanická pevnost trubky nedostatečná, může dojít ke zničení svodiče. V současné době se vyrábí vysokopevnostní vinylové plastové svodiče s nejvyšším vypínacím proudem do 20 kA.

Provoz trubkového jiskřiště je doprovázen silným zvukovým efektem a uvolňováním plynů. Emisní zóna plynu svodiče PTB-I10 má tedy tvar kužele o průměru 3,5 a výšce 2,2 m. Při umístění svodičů je nutné, aby do této zóny nespadaly prvky pod vysokým potenciálem.

Ochranná charakteristika svodiče do značné míry závisí na voltsekundové charakteristice jiskřiště. V trubicovém jiskřišti je mezera tvořena tyčovými elektrodami, které mají strmou voltsekundovou charakteristiku z důvodu velké nehomogenity elektrického pole. Současně se usiluje o sjednocení elektrického pole v chráněných zařízeních a zařízeních, aby se lépe využily izolační materiály a snížily se rozměry a hmotnost. Při rovnoměrném poli se voltsekundová charakteristika ukazuje jako plochá, prakticky málo závislá na čase. V tomto ohledu jsou trubkové svodiče se strmou voltsekundovou charakteristikou pro ochranu zařízení rozvoden nevhodné. Obvykle se jimi chrání pouze izolace vedení (izolace zajištěná závěsnými izolátory). Při výběru trubicového svodiče je nutné vypočítat možný minimální a maximální zkratový proud v místě instalace a vybrat vhodný svodič pro tyto proudy. Jmenovité napětí svodiče musí odpovídat jmenovitému napětí sítě. Rozměry vnitřních mezer S1 a vnějších S2 se volí podle speciálních tabulek.

Zachycovače ventilů

Rýže. 4. Ventilová pojistka (a) a její jiskřiště ve zvětšeném měřítku (b) Obr.

Svodič přepětí typu PBC-1O (stacionární svodič přepětí pro 10 kV) je znázorněn na obr. 4a. Hlavními prvky jsou vilitové kroužky 1, jiskřiště 2 a provozní odpory 3. Tyto prvky jsou umístěny uvnitř porcelánového pouzdra 4, které má na koncích speciální příruby 5 pro montáž a připojení jiskřiště. Provozní odpory 3 mění své charakteristiky za přítomnosti vlhkosti. Navíc vlhkost, usazující se na stěnách a částech uvnitř svodiče, zhoršuje jeho izolaci a vytváří možnost překrytí. Aby se zabránilo pronikání vlhkosti, je plášť svodiče na koncích utěsněn pomocí desek 6 a těsnících pryžových těsnění 7.

Práce svodiče probíhá v následujícím pořadí. Při vzniku přepětí prorazí tři sériově zapojené bloky jiskřišť 2 (obr. 4b). V tomto případě se proudový impuls přes pracovní odpory uzavře k zemi. Výsledný následný proud je omezen provozními odpory, které vytvářejí podmínky pro zhášení oblouku následného proudu.

Po průrazu jiskřiště napětí na svodiči

Pokud je odpor svodiče Rr určený provozními odpory lineární, pak se napětí na svodiči zvyšuje úměrně proudu a může být vyšší než přípustná hodnota pro chráněné zařízení. Pro omezení napětí Ur je odpor Rr nelineární a s rostoucím proudem klesá. Vztah mezi napětím a proudem je v tomto případě vyjádřen jako

kde A je konstanta charakterizující napětí na odporu Rp při proudu 1 A; α - index nelinearity. Ideální je případ, kdy α=0, protože napětí Up nezávisí na proudu.

Popsané svodiče se nazývají ventilové, protože při pulzních proudech jejich odpor prudce klesá, což umožňuje propustit velký proud s relativně malým úbytkem napětí.

Obr.5. Voltampérová charakteristika vilitického rezistoru

Vilite je široce používán jako materiál pro nelineární rezistory. V oblasti vysokých proudů je jeho index nelinearity α=0,13-0,2. Typická proudově napěťová charakteristika rezistoru vilite je znázorněna na obr. 5,a. Při malých proudech je odpor Rp velký a napětí roste lineárně s rostoucím proudem (oblast A). Při vysokých proudech odpor prudce klesá a napětí Ur se téměř nezvyšuje (oblast B).

Vilite je založen na zrnech karborundu SiC s měrným odporem asi 10-2 Ohm m. Na povrchu karborundových zrn se vytvoří film oxidu křemičitého SiO2 o tloušťce 10-7 m, jehož odpor závisí na napětí, které je na něj přiloženo. Při nízkém napětí je měrný odpor fólie 104–106 Ohm m. S nárůstem přiloženého napětí odpor fólie prudce klesá, odpor určují především zrna karborundu a úbytek napětí je omezen.

Pracovní rezistory jsou vyrobeny ve formě kotoučů o průměru 0,1-0,15 m a výšce (20-60) 10-3 m. Pomocí tekutého skla jsou karborundová zrna navzájem pevně spojena.

Vilite je velmi hygroskopický. Pro ochranu před vlhkostí je válcový povrch kotoučů pokryt izolačním povlakem. Koncové plochy jsou kontaktní a pokovené.

Obvykle je několik pracovních rezistorů ve formě disků zapojeno do série (obr. 3a ukazuje 10 disků). U n disků zbývající napětí

Pro snížení zbývajícího napětí by měl být počet disků n co nejmenší.

Při průchodu proudu se teplota kotoučů zvyšuje. Když protéká proudový impuls o velké amplitudě, ale krátkého trvání (desítky mikrosekund), rezistory se nestihnou zahřát na vysokou teplotu. Při dlouhém průtoku i malých proudů průmyslové frekvence (jeden půlcyklus se rovná 10 ms) může teplota překročit přípustnou hodnotu, disky ztrácejí ventilové vlastnosti a svodič selže.

Maximální přípustná amplituda proudového impulsu pro kotouč o průměru 100 mm je 10 kA s dobou trvání impulsu 40 μs. Přípustná amplituda obdélníkového impulsu s dobou trvání 2000 μs nepřesahuje 150 A. Disk projde takové proudy 20-30krát bez poškození.

Po průchodu pulzního proudu svodičem začne protékat doprovodný proud, kterým je proud silové frekvence. Jak se proud blíží nule, odpor vadnutí prudce roste, což vede ke zkreslení sinusového tvaru proudu. Zvýšení odporu obvodu vede ke snížení proudu a fázového úhlu φ mezi proudem a napětím (φ-> 0). Obrázek 5b ukazuje průběhy proudu v pracovním rezistoru. Zde 1 je napětí zdroje 50 Hz; 2 - křivka proudu obvodu, určená indukčním odporem X; 3 -křivka proudu určená pracovním rezistorem (Rр>>X). V důsledku nelinearity rezistoru Rp se snižuje zpětné napětí (napětí napájecí frekvence). Snížení rychlosti přibližování proudu k nule snižuje výkon oblouku v oblasti nulového proudu. To vše usnadňuje proces uhašení hořícího oblouku mezi elektrodami výbojové mezery. Díky použití mosazných elektrod v jiskřištích se po průchodu proudu nulou v blízkosti každé katody vytvoří mezera, jejíž elektrická pevnost je 1,5 kV. To zajišťuje zhasnutí následného proudu při prvním průchodu proudu nulou a umožňuje uhasit oblouk v jiskřištích bez použití speciálních zhášecích zařízení.

Zařízení jiskřiště ventilové bleskojistky je zřejmé z obr. 4,b. Tvar elektrod poskytuje rovnoměrné elektrické pole, což umožňuje získat plochou volt-sekundovou charakteristiku. Předpokládá se, že vzdálenost mezi elektrodami je (0,5-1) 10-3 m.

Objevení se náboje v uzavřeném objemu jiskřiště při krátkém trvání proudového impulsu je obtížné. Pro usnadnění ionizace jiskřiště je mezi elektrody umístěna mikanitová vložka. Protože dielektrická konstanta vzduchu je mnohem menší než dielektrická konstanta slídy, která je součástí mikanitu, vznikají v téměř elektrodovém objemu vzduchu vysoké gradienty elektrického pole, které způsobují jeho počáteční ionizaci. Vzniklé elektrony vedou k rychlému vytvoření výboje ve středu jiskřiště.

Experimentálně bylo zjištěno, že jediné jiskřiště je schopno vypnout doprovodný proud s amplitudou 80-100 A při efektivní hodnotě napětí 1-1,5 kV. Počet jednotlivých mezer se volí na základě tohoto napětí. Počet kotoučů pracovního odporu by měl být takový, aby maximální hodnota proudu nepřesáhla 80-100 A. V tomto případě oblouk zhasne za půlperiodu.

Aby bylo zajištěno rovnoměrné zatížení při průmyslové frekvenci, jsou mezery posunuty nelineárními odpory 1 (obr. 4). Tepelná stabilita kotoučů je navržena tak, aby procházely následným proudem po dobu jednoho nebo dvou polovičních cyklů.

Vnitřní rázy jsou nízkofrekvenční povahy a mohou trvat až 1 s. Vzhledem k nízké tepelné stabilitě nelze vilite použít k omezení vnitřních přepětí. K omezení vnitřních přepětí se používá materiál tervit podobný vilitu, který má vysoký tepelný odpor a zvýšený index nelinearity α=0,15-0,29.

Obr.6. Kombinovaný svodič s tervitovými odpory

Kotouče Tervit se používají v kombinovaných svodičích (obr. 6, a), určených k ochraně před vnitřním (spínacím) i vnějším (atmosférickým) přepětím. Oba nelineární rezistory NR1 a NR2 pracují s vnitřními přepětími (křivka 1 a obr. 6b). Při atmosférických přepětích vlivem vysokého proudu napětí na HP2 prorazí mezeru IP2 a napětí na chráněném vedení klesá (křivka 2).

Zachycovače ventilů pracují tiše. Počet operací zaznamenává speciální zapisovač, který je zapojen mezi spodní výstup svodiče a zem. Nejspolehlivější jsou elektromagnetické zapisovače, jejichž kotva při průchodu pulzního proudu působí na rohatkový mechanismus počítacího zařízení.

Pomocí jiskřišť znázorněných na obr. 4, b, nelze vypnout proudy 200-250 A. V tomto případě se k uhašení oblouku používají magnetické tryskací komory s permanentním magnetem. Oblouk, který vzniká v jiskřišti, je působením magnetického pole zaháněn keramickými stroji do úzké štěrbiny. Na tomto principu byla vytvořena jiskřiště pro napětí do 500 kV. Zvětšení průměru kotoučů až na 150 mm umožňuje zvýšit jejich tepelný odpor. Kombinované magnetické ventilové svodiče tak umožňují omezit jak vnitřní, tak i atmosférická přepětí.

Hlavní vlastnosti ventilového zachycovače:

Zhášecí napětí Ugash je nejvyšší výkonové frekvenční napětí přivedené na svodič, při kterém je doprovodný proud spolehlivě přerušen. Toto napětí je určeno vlastnostmi svodiče. Napětí napájecí frekvence přivedené na svodič závisí na parametrech obvodu. Pokud se při zkratu na kostru jedné fáze objeví přepětí na volných fázích, pak zhášecí napětí aplikované na svodič je určeno rovnicí

kde Kz je koeficient závislý na způsobu uzemnění neutrálu; Jmenovité - jmenovité síťové napětí sítě. Pro instalace s uzemněným neutrálem Kz = 0,8, pro izolovaný neutrál Kz \u003d l,l.

Zhášecí proud Igash, který se vztahuje k doprovodnému proudu odpovídajícímu zhášecímu napětí Ugash.

Obloukový efekt jiskřiště je charakterizován koeficientem

kde Upr je průrazné napětí s frekvencí 50 Hz jiskřiště.

Ochranný účinek nelineárního rezistoru je charakterizován ochranným faktorem

kde Ures je napětí na svodiči při pulzním proudu 5-14 kA. Toto napětí by mělo být o 20-25% nižší než vybíjecí napětí chráněné izolace.

4.DC svodiče

Obr.7. DC svodič

Ventilové svodiče lze použít k ochraně instalací před stejnosměrnými přepětími. Uhasit stejnosměrný oblouk je však mnohem obtížnější než střídavý. Pro použití téměř elektrodového úbytku napětí je zapotřebí velmi velký počet jiskřišť, protože napětí na každém páru elektrod by nemělo překročit 20–30 V.

Pro zhášení oblouku je vhodné použít magnetické foukání pomocí permanentních magnetů. Výsledná elektrodynamická síla posouvá oblouk vysokou rychlostí v úzké štěrbině z izolačního materiálu odolného proti oblouku. V důsledku intenzivního ochlazování oblouku se zvyšuje jeho odpor a proud se zastaví.

Ventilová bleskojistka pro síť o napětí 3 kV DC je na obr. 7. Obr. Pracovní odpor 1 sestává ze dvou wilitových kotoučů spojených se dvěma jiskřišti 2 s magnetickým potlačením oblouku. Spolehlivého kontaktu mezi mezerami a kotouči je dosaženo pomocí pružiny 3, která je rovněž prvkem vedoucím proud. Hlavní prvky svodiče jsou umístěny v porcelánovém pouzdře 6, které je zespodu uzavřeno víkem 7. Utěsnění svodiče je provedeno víkem 4 s pryžovým těsněním 5.

Přepěťové ochrany

Na bázi oxidu zinečnatého, který má výraznou nelinearitu charakteristiky proud-napětí, byla vyvinuta řada nelineárních supresorů přepětí (SPD) pro jmenovité napětí 110-500 kV.

Svodič přepětí je nelineární rezistor s vysokým koeficientem nelinearity a=0,04 (proti 0,1 -0,2 pro vilit). Je připojen paralelně k chráněnému objektu (mezi potenciálním výstupem a zemí) bez výbojových mezer. Vzhledem k velké nelinearitě při jmenovitém fázovém napětí protéká svodičem přepětí zanedbatelný proud 1 mA. S rostoucím napětím prudce klesá odpor svodiče přepětí, zvyšuje se jím protékající proud. Při napětí 2,2Uf proud 10 4A. Po průchodu napěťového impulsu je proud v obvodu svodiče určen fázovým napětím sítě.

Obr.8. Voltampérová charakteristika omezovače OPN-500

SPD omezují spínací přepětí na úroveň 1,8Uf a atmosférická přepětí na (2-2,4)Uf. Z proudově-napěťové charakteristiky OPN-500 (obr. 8) je vidět, že při poklesu přepětí z 2Uf na Uf se proud protékající odpory sníží o 10 6jednou. Doprovodný proud protékající po vypnutí zařízení je malý (miliampéry), stejně jako výkon rozptýlený v rezistorech. To umožňuje odmítnout sekvenční připojení několika jiskřišť a umožňuje připojení svodiče přepětí přímo k chráněnému zařízení, což výrazně zvyšuje spolehlivost provozu.

Vysoká nelinearita svodičových odporů (pro vysoké proudy α ≈0,04) může výrazně snížit přepětí a zmenšit rozměry zařízení, zejména při napětí 750 a 1150 kV.

Dlouhé jiskřiště

Autoři myšlenky RDI Georgy Viktorovich Podporkin, doktor technických věd, profesor Polytechnické univerzity v St. Petersburgu, senior člen IEEE, a Alexander Dmitrievich Sivaev, kandidát technických věd, zahájili první experimenty s cílem vyvinout dlouhé jiskry. již v roce 1989 a v roce 1992 získal osvědčení o autorství.

Obr.9. Schéma dlouhého jiskřiště

Princip činnosti svodiče je založen na využití efektu klouzavého výboje, který zajišťuje velkou délku pulzního přesahu přes povrch svodiče a díky tomu zamezení přechodu pulzního přesahu do elektrického oblouku průmyslového frekvenčního proudu. Výbojový prvek RDI, podél kterého se vyvíjí klouzavý výboj, má délku několikanásobně větší, než je délka izolátoru chráněného vedení. Konstrukce svodiče zajišťuje jeho nižší impulzní elektrickou pevnost ve srovnání s chráněnou izolací. Hlavním rysem dlouhého jiskřiště je, že díky velké délce pokrytí pulzním bleskem je pravděpodobnost vytvoření zkratového oblouku snížena na nulu.

Existují různé modifikace RDI, které se liší účelem a vlastnostmi venkovního vedení, na kterém jsou použity.

Hlavní výhodou RDI je, že výboj se vyvíjí podél zařízení vzduchem a ne uvnitř něj. To umožňuje výrazně zvýšit životnost produktů a zvýšit jejich spolehlivost.

Svodič s dlouhou jiskrou (RDIP)

RDIP-10 je určen k ochraně venkovního elektrického vedení s napětím 6-10 kV třífázového střídavého proudu s chráněnými a holými vodiči před indukovanými přepětími a jejich následky a je určen pro venkovní provoz při okolní teplotě minus 60 °C na plus 50 °C po dobu 30 let.

Modulární lapač dlouhých jisker (RDIM)

RDIM je určen k ochraně před přímým úderem blesku a indukovaným přepětím nadzemního elektrického vedení (VL) a přístupů k rozvodnám s napětím 6, 10 kV třífázového střídavého proudu s holými a chráněnými vodiči.

RDIM má nejlepší volt-sekundové charakteristiky, a proto je vhodné jej používat k ochraně úseků vedení vystavených přímým úderům blesku a také k ochraně přístupů k trakčním rozvodnám.

RDIM se skládá ze dvou kusů kabelu s kabelem z odporového materiálu. Kabelové segmenty jsou naskládány dohromady tak, že jsou vytvořeny tři bitové moduly 1, 2, 3.