U=C Iα,

kde U je napätie na odpore nelineárneho odporu ventilovej poistky, I je prúd prechádzajúci cez nelineárny odpor, C je konštanta, číselne rovná odporu pri prúde 1 A, α je ventilový koeficient.

Čím menší je koeficient α, tým menej sa mení napätie na nelineárnom rezistore pri zmene prúdu ním prechádzajúceho a tým menšie je zostávajúce napätie na ventilovej poistke.

Hodnoty zostávajúcich napätí uvedené v pase ventilovej poistky sú uvedené pre normalizované impulzné prúdy. Hodnoty týchto prúdov sú v rozmedzí 3000-10000 A.

Každý prúdový impulz zanecháva v sériovom rezistore stopu deštrukcie - dochádza k rozpadu bariérovej vrstvy jednotlivých karborundových zŕn. Viacnásobný prechod prúdových impulzov vedie k úplnému rozpadu odporu a zničeniu iskriska. K úplnému rozpadu rezistora dôjde tým skôr, čím väčšia je amplitúda a dĺžka prúdového impulzu. Preto je kapacita ventilovej poistky obmedzená. Pri hodnotení priechodnosti ventilových zvodičov sa berie do úvahy priechodnosť sériových rezistorov aj iskrisk.

Odpory musia bez poškodenia vydržať 20 prúdových impulzov s trvaním 20/40 µs s amplitúdou v závislosti od typu zvodiča. Napríklad pre zvodiče prepätia typu RVP a RVO s napätím 3–35 kV je amplitúda prúdu 5000 A, pre typy RVS s napätím 16–220 kV–10 000 A a pre typy RVM a RVMG s napätie 3–500 kV–10 000 A.

Pre zlepšenie ochranných vlastností ventilového zvodiča je potrebné znížiť zostávajúce napätie, čo je možné dosiahnuť znížením ventilového koeficientu α sériového nelineárneho odporu pri súčasnom zvýšení oblúkových vlastností iskrisk.

Zvýšenie vlastností zhášania oblúka iskrísk umožňuje zvýšiť nimi odpojený sprievodný prúd a následne umožňuje znížiť odpor sériového odporu. Technické zdokonaľovanie ventilových zvodičov prebieha v súčasnosti práve týmito spôsobmi.

Treba poznamenať, že v obvode ventilovej poistky je dôležité uzemňovacie zariadenie. Pri absencii uzemnenia nemôže zvodič fungovať.

Uzemnenia ventilovej poistky a ním chráneného zariadenia sú kombinované. V prípadoch, keď je ventilová poistka z nejakého dôvodu oddelená od chráneného zariadenia, jeho hodnota sa normalizuje v závislosti od úrovne izolácie zariadenia.

Inštalácia zvodičov

Po dôkladnej kontrole sa zvodiče nainštalujú na nosné konštrukcie, vyrovnajú a olovnicou s obložením, ak je to potrebné, pod základňu segmentov z oceľového plechu a upevnia sa na podpery pomocou svorky so skrutkami.

Zvodiče prepätia sú ochranné zariadenia. Sú určené na ochranu izolácie elektrických zariadení pred prepätím. Ventilové zvodiče sa používajú v rozvádzačoch elektrických inštalácií a rúrkové zvodiče sa používajú na elektrických vedeniach.
Ventilové zvodiče pozostávajú z iskrisk zapojených do série s pracovným odporom s nelineárnou prúdovo-napäťovou charakteristikou. V niektorých zvodičoch sú paralelne zapojené paralelné odpory s iskriskovými medzerami, aby sa medzi nimi rovnomerne rozložilo napätie.
V symboloch zvodičov znamenajú písmená: R - zvodič; V - ventil, P - rozvodňa (polarizovaná pre zvodiče jednosmerného prúdu); C - stanica; M - s magnetickým fúkaním; О - ľahká konštrukcia; U - unipolárne; K - na obmedzenie prepätia spínania. Čísla za písmenami v označení označujú napätia zvodičov.
Zvodiče sa vyznačujú množstvom parametrov.
Napäťová trieda zvodiča je menovitá hodnota sieťového napätia, pre ktorú je zvodič určený.
Najvyššie dovolené napätie zvodiča je výrobcom garantovaná efektívna hodnota najvyššieho napätia, pri ktorej zvodič spoľahlivo zhasne oblúk.
Prierazné napätie zvodiča je najväčšia hodnota plynule sa zvyšujúceho napätia v okamihu prierazu zvodiča.
Impulzné prierazné napätie zvodiča je najvyššia hodnota impulzného napätia v okamihu prierazu zvodiče pre danú hodnotu predvýbojového času. Čas predvýbitia - čas od začiatku vzostupu impulzného napätia až po rozpad iskriska.
Menovitý výbojový prúd zvodiča je hodnota amplitúdy impulzného prúdu, ktorý prejde zvodičom po jeho prieraze.
Vodivý prúd zvodiča, ktorého iskriská sú posunuté odpormi, je prúd prechádzajúci cez zvodič, keď je naň privedené jednosmerné napätie danej hodnoty. Pre zvodiče, ktoré nemajú bočné odpory, sa v tomto prípade nameraný prúd nazýva zvodový prúd.
Striedavé zvodiče prepätia slúžia ako hlavný prostriedok na obmedzenie prepätia a ochranu pred nimi.
Zvodič RVP-6 je znázornený na obr. 1. Pozostáva z viacerých iskier 12 a sériovo zapojených nelineárnych vilitových odporov b, umiestnených v porcelánovom puzdre 7 a stlačených špirálovou pružinou 3. Blok viacnásobných iskier obsahuje niekoľko samostatných iskier zapojených do série, umiestnených v papierovo-baxlitovom valci 4. Jednoiskrová medzera pozostáva z dvoch tvarovaných mosadzných elektród prilepených na izolačnú mekanitovú alebo elektrokartónovú rozperu. Nelineárny sériový odpor je vyrobený z vilitu (vilitom vypálená zmes karborunda s tekutým sklom), ktorý má vlastnosti ventilu, to znamená, že odpor karborunda sa mení v závislosti od napätia, ktoré sa naň aplikuje: čím vyššie je aplikované napätie, tým znížiť jeho odpor a naopak. Počet iskier v bloku a kotúčoch vilite v stĺpe závisí od hodnoty menovitého napätia zvodiča. Roviny, s ktorými disky prichádzajú do kontaktu, sú pokovované hliníkom pre lepší kontakt a bočné plochy vilitových diskov sú pokryté izolačným povlakom, ktorý blokuje cestu zvodových prúdov. Aby sa zabránilo posunutiu kotúčov vilite, sú umiestnené plstené alebo plstené podložky 5. Vilite nie je odolný voči vlhkosti a keď je vlhký, jeho vlastnosti ventilu sa zhoršujú. Preto je zvodič utesnený tesnením 2 z gumy odolnej voči ozónu a je zhora uzavretý kovovým uzáverom 13. Zvodič je pripojený k nosnej konštrukcii svorkou 11, k vodičom s prúdom - svorníkom. 1 a k zemi - kolíkom 9. Zvodič sa teda zapína medzi fázou elektrickej inštalácie a zemnou slučkou rovnobežnou s chránenou izoláciou.

Ryža. 1. Zvodič typu RVP-6
V normálnej prevádzke iskriská poskytujú izoláciu medzi fázou a zemou. Akonáhle dôjde k prepätiu, ktoré je nebezpečné pre izoláciu elektroinštalácie, dôjde k poruche iskrísk, v dôsledku čoho je sieť spojená so zemou cez vilitové disky. V tomto okamihu sa na vilite disky aplikuje maximálne napätie, takže ich odpor bude najmenší a zemný poruchový prúd bude najväčší. V dôsledku výboja do zeme klesá napätie v sieti a zvyšuje sa odpor vilitových diskov. Oblúk striedavého prúdu pri prechode nulou zhasne a potom sa opäť obnoví. Keď napätie aplikované na iskrisko nepostačuje na udržanie oblúka na iskriskách, pri prvom prechode prúdu cez nulu sa jeho tok cez iskrisko zastaví.
Modernizovaný zvodič RVP so zmenšeným priemerom iskier a vilitovými kotúčmi so zmenšenými rozmermi a hmotnosťou sa vyrába pod názvom RVO (lightweight valve catcher).

2. Zvodič typu RVS
Ventilová poistka RVS (zvodič ventilovej stanice) sa vyrába vo forme piatich štandardných prvkov: RVS-15, RVS-20, RVS-30, RVS-33 a RVS-35. Z týchto prvkov sú dokončené zvodiče pre napätie do 220 kV. Sú inštalované jeden na druhom a zapojené do série. Na obr. 2 znázorňuje prvok RVS pozostávajúci z porcelánového puzdra 1, vo vnútri ktorého sú 2 wilitové kotúče a sady iskier 4, pozostávajúce z niekoľkých jednotlivých iskrisk 3. Každá sada je uzavretá v porcelánovom valci 5. Všetky iskriská a wilitové kotúče sú stlačené špirálovými pružinami 6. Porcelánový plášť je z koncových strán uzavretý krytkami, pod ktorými je položená tesniaca guma 7. Porcelánový plášť je vystužený prírubami 8, ktoré slúžia na upevnenie iskriska k nosnej konštrukcii, ako aj ako ho pripojiť k autobusom alebo drôtom. Sady iskrisk sú posunuté pomocou odporov 9 v tvare podkovy, ktoré sú navrhnuté tak, aby medzi nimi rovnomerne rozdeľovali napätie.
Na obr. 3 je znázornená sústava iskrísk pozostávajúca zo štyroch jednotlivých iskrisk. Každé jednotlivé iskrisko obsahuje dve tvarované mosadzné elektródy 4 oddelené mikanitovou rozperou. Iskriská sú umiestnené v porcelánovom valci 3, uzavretom hore a dole mosadzným krytom 1. Na ňom sú pripevnené podkovovité bočníkové odpory 2, vyrobené na báze karbicídu.

Ryža. 3. Sada iskrisk zvodiča

Ryža. 4. Blok iskrisk zvodiča typu RVM
Pre napätie 35-500 kV boli použité magnetické ventilové zvodiče typu RVM. Od ostatných typov iskier sa líšia prítomnosťou blokov magnetických iskier (obr. 4). Takéto štandardné bloky iskier, doplnené o diskové vilitické odpory, sa vyrábajú pre napätie 35 kV. Blok magnetických iskier pozostáva zo sady jednotlivých iskier 2 oddelených od seba prstencovými magnetmi 3. Jedno iskrisko je tvorené dvoma sústredne umiestnenými medenými elektródami 6 a 8, medzi ktorými je vytvorená prstencová medzera 7. Oblúk vznikajúci v medzere sa otáča pôsobením permanentných magnetov vysokou rýchlosťou, čo prispieva k jeho rýchlemu zhášaniu Sada permanentných magnetov a jednotlivých iskier je umiestnená vo vnútri porcelánovej pneumatiky 1, uzavretej oceľovými krytmi 5. Magnety a meď elektródy sú pevne stlačené oceľovou pružinou 4.

Vybíjačky- používajú sa na obmedzenie vznikajúcich prepätí s cieľom uľahčiť izoláciu zariadení. Vzniknuté prepätia sú rozdelené do dvoch skupín: vnútorné (spínacie) a atmosférické.

K prvým dochádza pri spínaní elektrických obvodov (tlmivky, kondenzátory, dlhé vedenia), oblúkových poruchách na zem a iných procesoch. Tie vznikajú pri vystavení atmosférickej elektrine. Závislosť maximálneho impulzného napätia od doby vybíjania sa nazýva voltsekundová charakteristika. Hlavným prvkom zvodiča je iskrisko. Volt-sekunda ha-

Charakteristika tejto medzery (krivka 1 na obr.) musí ležať pod voltsekundovou charakteristikou chráneného zariadenia (krivka 2). Pri výskyte prepätia musí medzera preraziť pred izoláciou chráneného zariadenia. Po prerušení je vedenie uzemnené cez odpor zvodiča. V tomto prípade je napätie na vedení určené prúdom I prechádzajúcim cez zvodič, odporom zvodiča a uzemnením. Čím nižšie sú tieto odpory, tým účinnejšie sú prepätia obmedzené, t.j. čím väčší je rozdiel medzi možným 4) a obmedzený zvodič prepätia (krivka 3). Napätie na zvodiči počas toku prúdového impulzu danej hodnoty a tvaru sa nazýva zostávajúce napätie. Čím je toto napätie nižšie, tým je zvodič kvalitnejší.

Rúrkové iskrisko je iskrisko doplnené o nútené zhášacie zariadenie vo forme rúrky z plynotvorného materiálu (vlákno, vinylový plast), t.j. oblúk sprievodného skratového prúdu je vypnutý v dôsledku intenzívneho vývinu plynu rúrkou pri zvýšenom horiacom t.

1-rúrka, 2-tyčová elektróda, 3-prstencová elektróda, 4-uzemnená elektróda, kde je vyrovnávací objem5, kde sa akumuluje potenciálna energia stlačeného plynu. Pri prechode prúdu cez nulu sa z objemu nárazníka vytvorí výbuch plynu, ktorý prispieva k efektívnemu zhášaniu oblúka. S 1 , S 2 - iskriská. Špecifickou nevýhodou TR je prítomnosť výfukovej zóny, ktorá je nebezpečná pre zariadenia a personál údržby. V TS je medzera tvorená tyčovými elektródami so strmou voltsekundovou charakteristikou v dôsledku veľkej nehomogenity elektrického poľa. V tomto ohľade je TR použiteľný: na ochranu priblížení k p / st; nízkoenergetické ochranné zariadenia p / st 3-10 kV; ochranný kontakt siete striedavého prúdu.

Zachycovače ventilov. Hlavnými prvkami sú vilitové krúžky, iskriská a prevádzkové odpory. Tieto prvky sú umiestnené vo vnútri porcelánového puzdra , ktorý má z koncov špeciálne príruby na upevnenie a pripojenie zvodiča. Plášť zvodiča je na koncoch utesnený pomocou doštičiek a tesniacich gumových tesnení. Keď dôjde k záblesku, postupne spojené bloky iskier prerazia. V tomto prípade sa prúdový impulz cez pracovné odpory uzavrie k zemi. Výsledný následný prúd je obmedzený prevádzkovými odpormi, ktoré vytvárajú podmienky na zhasnutie oblúka následného prúdu. R týchto rezistorov je veľké pri Uwork a prudko klesá pri U. Vilite sa používa ako materiál pre nelineárne odpory s koeficientom nelinearity 0,1-0,2. Pracovné odpory sú vyrobené vo forme diskov. Nasledujú spojenia s jedným iskriskom pre zlepšenie podmienok zhášania oblúka. Tvar elektród poskytuje rovnomerné elektrické pole, čo umožňuje získať plochú volt-sekundovú charakteristiku. Výskyt náboja v uzavretom objeme iskriska pri krátkom trvaní prúdového impulzu je obtiažny. Na uľahčenie ionizácie iskriska je medzi elektródy umiestnená mikanitová vložka.

OPN - používajú rezistory s veľkou nelinearitou (0,04) na báze oxidu zinočnatého (pre 110-500 kV). Tieto odpory umožňujú obmedziť spínanie U na úrovni (1,65-1,8) Uf a bleskových odporov na úrovni (2,2-2,4) Uf. Konštrukcia zvodiča prepätia sa vykonáva pomocou série alebo paralelnej sady odporových diskov a pri Uworking h / z má jeden paralelný stĺpec odporov prúd n * 0,01 mA, t.j. nie je potreba iskriska. Sprievodný prúd tečúci po vypnutí zariadenia je malý (miliampéry), rovnako ako výkon rozptýlený v rezistoroch. To umožňuje odmietnuť postupné zapojenie viacerých iskier a umožňuje pripojiť zvodič prepätia priamo k chránenému zariadeniu, čo výrazne zvyšuje spoľahlivosť prevádzky.

28.09.2015

Zariadenie, vzhľad

Bez ohľadu na typ majú zvodiče nevyhnutne iskriská, ako aj odpory: pracovné a posunovacie. Ďalej je konštrukcia umiestnená v porcelánovom kufri a uzavretá vo všetkých prírubách pomocou výstužných mált. Takto ich vidíme v rozvodniach a rozvodniach.

Používa sa farba a email odolný voči vlhkosti, ktoré sú umiestnené na vrchu výstuže. Zvodiče sa líšia triednym napätím, ktoré určuje počet mikanitových podložiek (vyrábajú sa z nich iskriská), ako aj ich pomer s odporom pracovného odporu.

Počas prevádzky rozvádzača, keď sa napätie zvyšuje na prieraz, odpor pracovného odporu naopak klesá, čo naznačuje jeho nelinearitu.

Ako základ pre pracovný odpor sa používajú disky Vilite (zriedka - tervit). Vyznačujú sa takou vlastnosťou, ako je hygroskopickosť, čo vysvetľuje potrebu tesnosti krytu zvodiča a spojovacích spojov.

Hlavné typy zvodičov

• Zvodiče RVN, RVO, RVE, RVP a RVS slúžia výhradne na ochranu rozvádzačov a iných vysokonapäťových zariadení pred poruchami počas búrky. Posledné menované majú v porovnaní so spínacími kratšiu dobu trvania impulzu, čo je pre tieto typy zariadení dôležité, pretože ich možnosti sú obmedzené schopnosťou uhasiť oblúk s iskriskovými medzerami. Všetky závery vyplývajú zo zloženia takýchto zvodičov: konštrukcia pozostáva z po sebe prepojených iskier a pracovného odporu.
• RVRD, RVMG a RVM: tieto zvodiče na akomkoľvek rozvádzači sú schopné uhasiť oblúk. Možnosť je dosiahnutá vďaka magnetickému poľu, ktoré pôsobí z permanentných magnetov: v iskrisku sa oblúk natiahne a zmizne. Zariadenia tohto typu sú schopné nielen chrániť rozvádzače alebo iné vysokonapäťové zariadenia pred ničivými účinkami výbojov blesku, ale aj chrániť pred krátkodobými spínacími prepätiami.
• Zvodiče RVMK budú najlepšou ochranou pred spínacími prepätiami, majú v prevedení tieto moduly:
• iskra pozostávajúca výlučne z iskier,
• ventil, ktorý je reprezentovaný iba odpormi,
• hlavný, kde sú umiestnené pracovné odpory aj iskriská.

Usporiadanie a princíp činnosti zvodičov

1. Všeobecné informácie

Rúrkové zvodiče

Zachycovače ventilov

Zvodiče jednosmerného prúdu

Zvodiče prepätia

Dlhé iskry

1. Všeobecné informácie

Počas prevádzky elektrických inštalácií vznikajú napätia, ktoré môžu výrazne prekročiť nominálne hodnoty (prepätie). Tieto prepätia môžu preraziť elektrickú izoláciu komponentov zariadenia a znemožniť inštaláciu. Aby nedošlo k poruche elektrickej izolácie, musí odolať týmto prepätiam, avšak celkové rozmery zariadenia sú príliš veľké, pretože prepätia môžu byť 6-8 krát vyššie ako menovité napätie. Pre uľahčenie izolácie sú výsledné prepätia obmedzené pomocou zvodičov a izolácia zariadenia sa volí podľa tejto limitovanej hodnoty prepätia. Vzniknuté prepätia sú rozdelené do dvoch skupín: vnútorné (spínacie) a atmosférické. K prvým dochádza pri spínaní elektrických obvodov (tlmivky, kondenzátory, dlhé vedenia), oblúkových poruchách na zem a iných procesoch. Vyznačujú sa relatívne nízkou frekvenciou aplikovaného napätia (do 1000 Hz) a dobou expozície do 1 s. Tie vznikajú pod vplyvom atmosférickej elektriny, majú pulzný charakter pôsobiacich napätí a krátke trvanie (desiatky mikrosekúnd). Elektrická pevnosť izolácie počas impulzov závisí od tvaru impulzu, jeho amplitúdy. Závislosť maximálneho impulzného napätia od doby vybíjania sa nazýva voltsekundová charakteristika. Pre izoláciu s nerovnomerným elektrickým poľom je charakteristická prudko klesajúca voltsekundová charakteristika. Pri rovnomernom poli je voltsekundová charakteristika plochá a prebieha takmer paralelne s časovou osou.

Obr.1. Zhoda charakteristík zvodiča a chráneného zariadenia

elektroinštalácia zvodičov prepätia

Hlavným prvkom zvodiča je iskrisko. Voltsekundová charakteristika tejto medzery (krivka 1 na obr. 1) musí ležať pod voltsekundovou charakteristikou chráneného zariadenia (krivka 2). Pri výskyte prepätia musí medzera preraziť pred izoláciou chráneného zariadenia. Po prerušení je vedenie uzemnené cez odpor zvodiča. V tomto prípade je napätie na vedení určené prúdom I prechádzajúcim zvodičom, odporom zvodiča a uzemnenia Rg. Čím sú tieto odpory nižšie, tým sú prepätia účinnejšie obmedzené, t.j. rozdiel medzi možným prepätím (krivka 4) a prepätím obmedzeným zvodičom (krivka 3) je väčší. Počas prierazu cez iskrisko preteká prúdový impulz.

Napätie na zvodiči počas toku prúdového impulzu danej hodnoty a tvaru sa nazýva zostávajúce napätie. Čím je toto napätie nižšie, tým je zvodič kvalitnejší. Po prechode prúdového impulzu sa iskrisko ukáže ako ionizované a ľahko sa prelomí menovitým fázovým napätím. Dochádza ku skratu k zemi, pri ktorej cez zvodič preteká prúd priemyselnej frekvencie, ktorý sa nazýva sprievodný. Následný prúd sa môže meniť v širokom rozsahu. Aby nedošlo k vypnutiu zariadenia z reléovej ochrany, musí byť tento prúd vypnutý zvodičom v čo najkratšom čase (asi pol taktu priemyselnej frekvencie).

Na zvodiče sú kladené nasledujúce požiadavky.

Voltsekundová charakteristika zvodiča musí ísť pod charakteristiku chráneného objektu a musí byť plochá.

Iskrisko zvodiča musí mať určitú garantovanú elektrickú pevnosť pri priemyselnej frekvencii (50 Hz) a pri impulzoch.

Zvyšné napätie na zvodiči, ktoré charakterizuje jeho medznú kapacitu, by nemalo dosahovať nebezpečné hodnoty pre izoláciu zariadenia.

Následný prúd s frekvenciou 50 Hz musí byť vypnutý v minimálnom čase.

Zvodič musí umožňovať veľké množstvo operácií bez kontroly a opravy.

Obr.2. Označenie zvodičov

Na schémach elektrických obvodov v Rusku sú zvodiče označené podľa GOST 2.727-68.

Všeobecné označenie zvodiča

Rúrkový zvodič

Ventil prepäťovej ochrany a magnetický ventil

Priemysel vyrába ventilové zvodiče série RN, RVN, RNA, RVO, RVS, RVT, RVMG, RVRD, RVM, RVMA, RMVU a rúrkové.

Zvodič RN - nízke napätie, určený na ochranu pred atmosférickým prepätím, izolácia elektrických zariadení s napätím 0,5 kV.

Zvodič RVN - ventil, na ochranu pred atmosférickým prepätím izolácie elektrických zariadení.

RC zvodič je určený na ochranu zariadení na monitorovanie izolácie vysokonapäťových vývodiek transformátorov.

Zvodič RVRD je ventilom ovládaný zvodič s napínacím oblúkom určený na ochranu izolácie elektrických strojov pred atmosférickými a krátkodobými vnútornými prepätiami.

Zvodič RMVU je ventilový, magnetický, unipolárny, určený na ochranu pred prepäťovou izoláciou trakčných elektrických zariadení v DC inštaláciách.

Zvodič RA - séria A, je určený na ochranu proti prepätiu budiacich vinutí veľkých synchrónnych strojov (turbínogenerátory, hydrogenerátory a kompenzátory) s menovitým budiacim prúdom do 3000 A.

Arrester RVO - ventilová odľahčená konštrukcia; zvodič RVS - ventilová stanica; zvodič RVT - ventil, obmedzujúci prúd; zvodič PC - ventil na ochranu elektrických inštalácií pre poľnohospodárske účely; zvodiče rady RVM, RVMG, RVMA, RVMK - zvodiče ventilového typu s magnetickým zhášaním oblúka, modifikácie G a A, kombinované, určené na ochranu proti atmosférickým a krátkodobým vnútorným prepätiam (v rámci kapacity zvodičov) izolácie zariadenia elektrických elektrární a rozvodní striedavého prúdu s menovitým napätím 15 -500 kV.

Rúrkové zvodiče RTV a RTF - vinylové plastové alebo vlákno-bakelitové, určené na ochranu pred atmosférickým prepätím izolácie elektrických vedení a s inými prostriedkami ochrany na ochranu izolácie elektrických zariadení staníc a rozvodní s napätím 3, 6, 10, 35, 110 kV.

Rúrkové zvodiče

Obr.3. Rúrkový zvodič

Rúrkové iskrisko (obr. 3) je pri bežnej prevádzke inštalácie oddelené od vedenia vzduchovou medzerou S2. Keď dôjde k prepätiu, medzery S1 a S2 sa prelomia a impulzný prúd sa vybije do zeme. Po prechode impulzného prúdu cez zvodič tečie sprievodný prúd priemyselnej frekvencie. V úzkom kanáli držiaka (rúrky) 1 plynotvorného materiálu (vinylového plastu alebo vlákna) v medzere S1 medzi elektródami 2 a 3 sa zapáli oblúk. Vo vnútri klietky sa vytvára tlak. Výsledné plyny môžu vystupovať cez otvor v prstencovej elektróde 3. Keď prúd prechádza nulou, oblúk zhasne v dôsledku ochladzovania medzery S1 plynmi opúšťajúcimi iskrisko. V uzemnenej elektróde 4 je vyrovnávací priestor 5, kde sa akumuluje potenciálna energia stlačeného plynu. Pri prechode prúdu cez nulu sa z objemu nárazníka vytvorí výbuch plynu, ktorý prispieva k efektívnemu zhášaniu oblúka.

Limitný prerušovaný prúd priemyselnej frekvencie je určený mechanickou pevnosťou držiaka a je 10 kA pre vlákno-bakelitový držiak a 20 kA pre vinylový plast, vystužený skleným vláknom na epoxidovej živici. Sprievodný prúd s frekvenciou 50 Hz je určený umiestnením zvodiča a mení sa v pomerne širokom rozsahu v závislosti od prevádzkového režimu napájacieho systému. Preto musia byť známe minimálne a maximálne hodnoty skratového prúdu v mieste inštalácie zvodiča.

Minimálny prúd zvodiča je určený zhášacou schopnosťou trubice. Čím menší je priemer výfukového kanála, tým väčšia je jeho dĺžka, tým nižšia je spodná hranica prúdu, ktorý sa má vypnúť. Pri vysokých prúdoch však vzniká v trubici vysoký tlak. Ak je mechanická pevnosť trubice nedostatočná, môže dôjsť k zničeniu zvodiča. V súčasnosti sa vyrábajú vysokopevnostné vinylové plastové zvodiče s najvyšším vypínacím prúdom do 20 kA.

Činnosť rúrkového iskriska je sprevádzaná silným zvukovým efektom a emisiou plynov. Emisná zóna zvodiča PTB-I10 má teda tvar kužeľa s priemerom 3,5 m a výškou 2,2 m. Pri umiestňovaní zvodičov je potrebné, aby do tejto zóny nespadali prvky s vysokým potenciálom.

Ochranná charakteristika zvodiča do značnej miery závisí od voltsekundovej charakteristiky iskriska. V rúrkovom iskrišti je medzera tvorená tyčovými elektródami, ktoré majú strmú voltsekundovú charakteristiku v dôsledku veľkej nehomogenity elektrického poľa. Súčasne sa usiluje o zjednotenie elektrického poľa v chránených zariadeniach a zariadeniach, aby sa lepšie využili izolačné materiály a znížili sa rozmery a hmotnosť. Pri rovnomernom poli sa voltsekundová charakteristika ukazuje ako plochá, prakticky málo závislá od času. V tomto ohľade sú rúrkové zvodiče so strmou voltsekundovou charakteristikou nevhodné na ochranu zariadení rozvodní. Obvykle sa nimi chráni len izolácia vedenia (izolácia zabezpečená závesnými izolantmi). Pri výbere rúrkového zvodiča je potrebné vypočítať možný minimálny a maximálny skratový prúd v mieste inštalácie a vybrať vhodný zvodič pre tieto prúdy. Menovité napätie zvodiča musí zodpovedať menovitému napätiu siete. Rozmery vnútorných medzier S1 a vonkajších medzier S2 sa vyberajú podľa špeciálnych tabuliek.

Zachycovače ventilov

Ryža. Obr. 4. Ventilová poistka (a) a jej iskriská vo zväčšenej mierke (b) Obr.

Zvodič prepätia typu PBC-1O (stacionárny zvodič prepätia pre 10 kV) je znázornený na obr. 4a. Hlavnými prvkami sú vilitové krúžky 1, iskriská 2 a prevádzkové odpory 3. Tieto prvky sú umiestnené vo vnútri porcelánového puzdra 4, ktoré má na koncoch špeciálne príruby 5 na montáž a pripojenie iskriska. Prevádzkové odpory 3 menia svoje charakteristiky v prítomnosti vlhkosti. Navyše vlhkosť, usadzujúca sa na stenách a častiach vnútri zvodiča, zhoršuje jeho izoláciu a vytvára možnosť prekrytia. Aby sa zabránilo prenikaniu vlhkosti, puzdro zvodiča je na koncoch utesnené pomocou dosiek 6 a tesniacich gumových tesnení 7.

Práca zvodiča prebieha v nasledujúcom poradí. Pri prepätí prerazia tri sériovo zapojené bloky iskrisk 2 (obr. 4b). V tomto prípade sa prúdový impulz cez pracovné odpory uzavrie k zemi. Výsledný následný prúd je obmedzený prevádzkovými odpormi, ktoré vytvárajú podmienky na zhasnutie oblúka následného prúdu.

Po prerušení iskrisk napätie na zvodiči

Ak je odpor zvodiča Rr určený pracovnými odpormi lineárny, potom sa napätie na zvodiči zvyšuje úmerne prúdu a môže byť vyššie ako prípustná hodnota pre chránené zariadenie. Na obmedzenie napätia Ur je odpor Rr nelineárny a s rastúcim prúdom klesá. Vzťah medzi napätím a prúdom je v tomto prípade vyjadrený ako

kde A je konštanta charakterizujúca napätie na odpore Rp pri prúde 1 A; α - index nelinearity. Ideálny je prípad, keď α=0, pretože napätie Up nezávisí od prúdu.

Popísané zvodiče sa nazývajú ventilové, pretože pri impulzných prúdoch ich odpor prudko klesá, čo umožňuje prechádzať veľkým prúdom s relatívne malým úbytkom napätia.

Obr.5. Voltampérová charakteristika vilitického odporu

Vilite je široko používaný ako materiál pre nelineárne odpory. V oblasti veľkých prúdov je jeho index nelinearity α=0,13-0,2. Typická prúdovo-napäťová charakteristika rezistora vilite je znázornená na obr. 5, a. Pri nízkych prúdoch je odpor Rp veľký a napätie rastie lineárne so zvyšujúcim sa prúdom (oblasť A). Pri vysokých prúdoch odpor prudko klesá a napätie Ur sa takmer nezvyšuje (oblasť B).

Vilite je založený na zrnách karborunda SiC s odporom asi 10-2 Ohm m. Na povrchu karborundových zŕn sa vytvorí film oxidu kremičitého SiO2 s hrúbkou 10-7 m, ktorého odpor závisí od napätia, ktoré je naň aplikované. Pri nízkych napätiach je merný odpor filmu 104–106 Ohm m. S nárastom použitého napätia sa odpor filmu prudko znižuje, odpor je určený hlavne zrnami karborundu a úbytok napätia je obmedzený.

Pracovné odpory sú vyrobené vo forme kotúčov s priemerom 0,1-0,15 m a výškou (20-60) 10-3 m. Pomocou tekutého skla sú zrná karborundu navzájom pevne spojené.

Vilite je veľmi hygroskopický. Na ochranu pred vlhkosťou je valcový povrch kotúčov pokrytý izolačným povlakom. Koncové plochy sú kontaktné a pokovované.

Zvyčajne je niekoľko pracovných rezistorov vo forme diskov zapojených do série (obr. 3a zobrazuje 10 diskov). Pri n diskoch zostávajúce napätie

Aby sa znížilo zostávajúce napätie, počet diskov n by mal byť čo najmenší.

Keď prúd prechádza, teplota diskov stúpa. Keď prúdi prúdový impulz s veľkou amplitúdou, ale krátkeho trvania (desiatky mikrosekúnd), odpory sa nestihnú zahriať na vysokú teplotu. Pri dlhom toku aj malých prúdov priemyselnej frekvencie (jeden polcyklus sa rovná 10 ms) môže teplota prekročiť prípustnú hodnotu, kotúče stratia svoje ventilové vlastnosti a zlyháva zvodič.

Maximálna prípustná amplitúda prúdového impulzu pre kotúč s priemerom 100 mm je 10 kA s trvaním impulzu 40 μs. Prípustná amplitúda obdĺžnikového impulzu s trvaním 2000 μs nepresahuje 150 A. Disk prechádza takýmito prúdmi 20-30 krát bez poškodenia.

Po prechode impulzného prúdu cez zvodič začne tiecť sprievodný prúd, ktorým je silnofrekvenčný prúd. Keď sa prúd blíži k nule, odpor vädnutia sa prudko zvyšuje, čo vedie k skresleniu sínusového tvaru prúdu. Zvýšenie odporu obvodu vedie k zníženiu prúdu a fázového uhla φ medzi prúdom a napätím (φ-> 0). Obrázok 5b ukazuje krivky prúdu v pracovnom rezistore. Tu je 1 zdrojové napätie 50 Hz; 2 - krivka prúdu obvodu, určená indukčným odporom X; 3 -krivka prúdu určená pracovným rezistorom (Rр>>X). V dôsledku nelinearity rezistora Rp sa zníži spätné napätie (napätie výkonovej frekvencie). Zníženie rýchlosti priblíženia prúdu k nule znižuje výkon oblúka v oblasti nulového prúdu. To všetko uľahčuje proces uhasenia horiaceho oblúka medzi elektródami výbojovej medzery. Vďaka použitiu mosadzných elektród v iskriskách sa po prechode prúdu nulou v blízkosti každej katódy vytvorí medzera, ktorej elektrická pevnosť je 1,5 kV. To zaisťuje zhasnutie následného prúdu pri prvom prechode prúdu cez nulu a umožňuje uhasiť oblúk v iskriskách bez použitia špeciálnych zariadení na zhášanie oblúka.

Zariadenie iskriska ventilovej poistky je zrejmé z obr. 4, b. Tvar elektród poskytuje rovnomerné elektrické pole, čo umožňuje získať plochú volt-sekundovú charakteristiku. Predpokladá sa, že vzdialenosť medzi elektródami je (0,5-1) 10-3 m.

Výskyt náboja v uzavretom objeme iskriska pri krátkom trvaní prúdového impulzu je obtiažny. Na uľahčenie ionizácie iskriska je medzi elektródy umiestnená mikanitová vložka. Pretože dielektrická konštanta vzduchu je oveľa menšia ako dielektrická konštanta sľudy, ktorá je súčasťou mikanitu, vznikajú v objeme vzduchu blízkom elektróde vysoké gradienty elektrického poľa, čo spôsobuje jeho počiatočnú ionizáciu. Výsledné elektróny vedú k rýchlemu vytvoreniu výboja v strede iskriska.

Experimentálne sa zistilo, že jediné iskrisko je schopné vypnúť sprievodný prúd s amplitúdou 80-100 A pri efektívnej hodnote napätia 1-1,5 kV. Počet jednotlivých medzier sa volí na základe tohto napätia. Počet diskov pracovného odporu by mal byť taký, aby maximálna hodnota prúdu nepresiahla 80-100 A. V tomto prípade oblúk zhasne za polovicu periódy.

Na zabezpečenie rovnomerného zaťaženia pri priemyselnej frekvencii sú medzery posunuté nelineárnymi odpormi 1 (obr. 4). Tepelná stabilita kotúčov je navrhnutá tak, aby prešli nasledujúcim prúdom počas jedného alebo dvoch polovičných cyklov.

Vnútorné prepätia sú svojou povahou nízkofrekvenčné a môžu trvať až 1 s. Vzhľadom na nízku tepelnú stabilitu nie je možné použiť vilite na obmedzenie vnútorných prepätí. Na obmedzenie vnútorných prepätí sa používa materiál tervit podobný vilitu, ktorý má vysoký tepelný odpor a zvýšený index nelinearity α=0,15-0,29.

Obr.6. Kombinovaný zvodič s tervitovými odpormi

Kotúče Tervit sa používajú v kombinovaných zvodičoch (obr. 6, a), určených na ochranu pred vnútorným (spínacím) aj vonkajším (atmosférickým) prepätím. Oba nelineárne odpory NR1 a NR2 pracujú s vnútornými prepätiami (krivka 1 a obr. 6b). Pri atmosférických prepätiach vplyvom vysokého prúdu napätie na HP2 prerazí medzeru IP2 a napätie na chránenom vedení klesá (krivka 2).

Ventilové poistky fungujú ticho. Počet operácií zaznamenáva špeciálny zapisovač, ktorý je zapojený medzi spodný výstup zvodiča a zem. Najspoľahlivejšie sú elektromagnetické zapisovače, ktorých kotva pri prechode impulzného prúdu pôsobí na rohatkový mechanizmus počítacieho zariadenia.

Pomocou iskrísk znázornených na obr. 4, b, nie je možné vypnúť prúdy 200-250 A. V tomto prípade sa na zhasnutie oblúka používajú magnetické dúchacie komory s permanentným magnetom. Oblúk, ktorý vzniká v iskrišti, je pod vplyvom magnetického poľa vháňaný do úzkej štrbiny keramickými strojmi. Na tomto princípe boli vytvorené iskriská pre napätia do 500 kV. Zväčšenie priemeru kotúčov až na 150 mm umožňuje zvýšiť ich tepelnú stabilitu. Výsledkom je, že kombinované magnetické ventilové zvodiče umožňujú obmedziť vnútorné aj atmosférické prepätia.

Hlavné charakteristiky ventilovej poistky:

Zhášacie napätie Ugash je najvyššie výkonové frekvenčné napätie privedené na zvodič, pri ktorom je sprievodný prúd spoľahlivo prerušený. Toto napätie je určené vlastnosťami zvodiča. Napätie výkonovej frekvencie aplikované na zvodič závisí od parametrov obvodu. Ak sa pri skrate na zem jednej fázy objaví prepätie na voľných fázach, potom zhášacie napätie aplikované na zvodič je určené rovnicou

kde Kz je koeficient v závislosti od spôsobu uzemnenia neutrálu; Nemenovité sieťové napätie siete. Pre inštalácie s uzemneným neutrálom Kz = 0,8, pre izolovaný neutrál Kz \u003d l,l.

Zhášací prúd Igash, ktorý sa vzťahuje na sprievodný prúd zodpovedajúci zhášaciemu napätiu Ugash.

Oblúkový efekt iskriska je charakterizovaný koeficientom

kde Upr je prierazné napätie s frekvenciou 50 Hz iskriska.

Ochranný účinok nelineárneho odporu je charakterizovaný ochranným faktorom

kde Ures je napätie na zvodiči pri impulznom prúde 5-14 kA. Toto napätie by malo byť o 20-25% nižšie ako vybíjacie napätie chránenej izolácie.

4.Zvodiče jednosmerného prúdu

Obr.7. Zvodič jednosmerného prúdu

Ventilové zvodiče môžu byť použité na ochranu inštalácií pred DC prepätiami. Uhasiť oblúk jednosmerného prúdu je však oveľa náročnejšie ako striedavý prúd. Na použitie poklesu napätia v blízkosti elektródy je potrebný veľmi veľký počet iskier, pretože napätie na každom páre elektród by nemalo presiahnuť 20–30 V.

Na zhasnutie oblúka je vhodné použiť magnetické fúkanie pomocou permanentných magnetov. Výsledná elektrodynamická sila pohybuje oblúkom vysokou rýchlosťou v úzkej štrbine z izolačného materiálu odolného voči oblúkom. V dôsledku intenzívneho ochladzovania oblúka sa zvyšuje jeho odpor a prúd sa zastaví.

Ventilová poistka pre sieť s napätím 3 kV DC je na obr. Pracovný odpor 1 pozostáva z dvoch wilitových kotúčov spojených s dvoma iskriskovými medzerami 2 s magnetickým potlačením oblúka. Spoľahlivý kontakt medzi medzerami a kotúčmi je dosiahnutý pomocou pružiny 3, ktorá je tiež prvkom nesúcim prúd. Hlavné prvky zvodiča sú umiestnené v porcelánovom obale 6, ktorý je zospodu uzavretý krytom 7. Utesnenie zvodiča je zabezpečené krytom 4 s gumovým tesnením 5.

Zvodiče prepätia

Na báze oxidu zinočnatého, ktorý má výraznú nelinearitu prúdovo-napäťovej charakteristiky, bola vyvinutá séria nelineárnych supresorov prepätia (SPD) pre menovité napätie 110-500 kV.

Zvodič prepätia je nelineárny odpor s vysokým koeficientom nelinearity a = 0,04 (oproti 0,1 -0,2 pre vilit). Pripája sa paralelne k chránenému objektu (medzi potenciálny výstup a zem) bez výbojových medzier. V dôsledku vysokej nelinearity pri menovitom fázovom napätí tečie cez zvodič prepätia zanedbateľný prúd 1 mA. S rastúcim napätím prudko klesá odpor zvodiča prepätia, zvyšuje sa ním pretekajúci prúd. Pri napätí 2,2 Uf prúd 10 4A. Po prechode napäťového impulzu je prúd v obvode zvodiča určený fázovým napätím siete.

Obr.8. Voltampérová charakteristika obmedzovača OPN-500

SPD obmedzujú spínacie prepätia na úroveň 1,8Uf a atmosférické prepätia na (2-2,4)Uf. Z prúdovo-napäťovej charakteristiky OPN-500 (obr. 8) je vidieť, že pri poklese prepätí z 2Uf na Uf sa prúd pretekajúci cez odpory zníži o 10 6raz. Sprievodný prúd tečúci po vypnutí zariadenia je malý (miliampéry), rovnako ako výkon rozptýlený v rezistoroch. To umožňuje odmietnuť postupné zapojenie viacerých iskier a umožňuje pripojiť zvodič prepätia priamo k chránenému zariadeniu, čo výrazne zvyšuje spoľahlivosť prevádzky.

Vysoká nelinearita zvodičových odporov (pre vysoké prúdy α ≈0,04) môže výrazne znížiť prepätia a zmenšiť rozmery zariadení, najmä pri napätiach 750 a 1150 kV.

Dlhé iskry

Autori myšlienky RDI Georgy Viktorovich Podporkin, doktor technických vied, profesor Polytechnickej univerzity v Petrohrade, senior člen IEEE, a Alexander Dmitrievich Sivaev, kandidát technických vied, začali prvé experimenty na vývoj dlhých iskier. už v roku 1989 av roku 1992 získalo autorské osvedčenie.

Obr.9. Schéma dlhého iskrišťa

Princíp činnosti zvodiča je založený na využití efektu kĺzavého výboja, ktorý zabezpečuje veľkú dĺžku impulzného prekrytia povrchu zvodiča a tým zamedzenie prechodu impulzného prekrytia. do elektrického oblúka priemyselného frekvenčného prúdu. Výbojový prvok RDI, pozdĺž ktorého sa vyvíja posuvný výboj, má dĺžku niekoľkonásobne väčšiu ako je dĺžka izolátora chráneného vedenia. Konštrukcia zvodiča zabezpečuje jeho nižšiu impulznú elektrickú pevnosť v porovnaní s chránenou izoláciou. Hlavnou črtou dlhého iskriska je, že v dôsledku veľkej dĺžky pokrytia impulzným bleskom je pravdepodobnosť vytvorenia skratového oblúka znížená na nulu.

Existujú rôzne modifikácie RDI, ktoré sa líšia účelom a vlastnosťami nadzemných vedení, na ktorých sa používajú.

Hlavnou výhodou RDI je, že výboj sa vyvíja pozdĺž prístroja vzduchom a nie vo vnútri. To vám umožní výrazne zvýšiť životnosť produktov a zvýšiť ich spoľahlivosť.

Zvodič typu slučky s dlhou iskrou (RDIP)

RDIP-10 je určený na ochranu vzdušného elektrického vedenia s napätím 6-10 kV trojfázového striedavého prúdu s chránenými a holými vodičmi pred indukovanými prepätiami blesku a ich následkami a je určený pre vonkajšiu prevádzku pri teplote okolia mínus 60 °C. na plus 50 °C počas 30 rokov.

Modulárny lapač dlhých iskier (RDIM)

RDIM je určený na ochranu pred priamymi údermi blesku a indukovanými prepätiami nadzemných elektrických vedení (VL) a prístupov k rozvodniam s napätím 6, 10 kV trojfázového striedavého prúdu s holými a chránenými vodičmi.

RDIM má najlepšie volt-sekundové charakteristiky, a preto je vhodné ho použiť na ochranu úsekov vedenia vystavených priamym úderom blesku, ako aj na ochranu prístupov k trolejovým rozvodniam.

RDIM pozostáva z dvoch kusov kábla s káblom vyrobeným z odporového materiálu. Káblové segmenty sú naskladané dohromady tak, že sú vytvorené tri bitové moduly 1, 2, 3.