Вентильные разрядники III и IV групп
Методические указания
К практическим работам
по дисциплине
«Перенапряжение и молниезащита»
для студентов очной и заочной формы обучения
по специальности 140604.65 «Электропривод и автоматика промышленных установок и технологических комплексов»
Омск 2012 г
Практическая работа №1
Вентильные разрядники III и IV групп
Цель работы: изучить конструкцию и основные характеристики вентильных разрядников III и IV групп, которые применяются для защиты изоляции электрооборудования станций и подстанции от грозовых перенапряжений.
Для защиты изоляции электрооборудования станций и подстанций, а также линий электропередач от грозовых и коммутационных перенапряжений применяются защитные промежутки, трубчатые разрядники, вентильные разрядники и ограничители перенапряжений. Пока основным средством защиты изоляции электрооборудования станции и подстанции являются вентильные разрядники. Защитные промежутки и трубчатые разрядники используются лишь как дополнительное средство. Для пояснения этого на рис.1 приведены вольт-секундные характеристики изоляции и защитных аппаратов (все рисунки методических указаний взяты из программ, в таком виде они изображаются на экране монитора).
Рис. 1. Вольт-секундные характеристики:1-вентильного разрядника;
2-изоляции; 3-трубчатого разрядника и защитного промежутка
Вольт-секундная характеристика вентильного разрядника хорошо согласуется с вольт-секундной характеристикой изоляции и должна лежать на 20-25 % ниже ее. А вот защитный промежуток и трубчатый разрядник не могут защитить изоляцию во всем диапазоне волн. Поэтому вентильные разрядники должны быть установлены на всех подстанциях 35 кВ и выше, если к ним подходят воздушные линии электропередач (ЛЭП).
Основными элементами вентильного разрядника (рис.2) являются многократный искровой промежуток (ИП) и соединенный последовательно с ним резистор (НР) с нелинейной вольт-амперной характеристикой (рис.4). При набегании на разрядник грозового импульса происходит пробой искрового промежутка (рис.3) 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. 2. Защита изоляции электрооборудования подстанции вентильным разрядником
Рис. 3. Срабатывание разрядника при набегании грозовой волны
Все вентильные разрядники согласно ГОСТ 16357-83 разделены на четыре группы:
I. РВТ, РВРД.
II. РВМ, РВМГ, РВМК.
III. РВС.
IV.РВО.
Лучшими защитными свойствами обладают разрядники I группы, худшими – IV группы.
Основу нелинейного резистора разрядника составляет порошок электротехнического карборунда SiC. На поверхности зерен карборунда имеется запорный слой из окиси кремния, сопротивление которого нелинейно и зависит от напряженности электрического поля. Свойство материала менять свое сопротивление в зависимости от напряжения называют «вентильным». Отсюда и название аппарата: вентильный разрядник.
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.
На рис.4 приведены вольт-амперная и ом-амперная характеристики вилитового диска.
Рис. 4. Вольт-амперная (1) и ом-амперная (2) характеристики вилитового диска
Конструкция искрового промежутка зависит от группы разрядника. Простейший искровой промежуток (рис.5) имеют разрядники III и IV групп, отличающийся только диаметром электродов.
Рис. 5. Единичный искровой промежуток разрядников III группы
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, диаметром 42 мм - 50-60 А.