Меню

Что такое пробивное напряжение разрядника

Вентильные разрядники высокого напряжения — Пробивное напряжение разрядников

Содержание материала

  • Вентильные разрядники высокого напряжения
  • Введение
  • Назначение искровых промежутков
  • Принцип действия и конструкции искровых промежутков
  • Искровые промежутки с самовыдувающейся дугой
  • Искровые промежутки с вращающейся дугой
  • Искровые промежутки с растягивающейся дугой
  • Искровые промежутки с делением дуги на части
  • Пробивные напряжения искровых промежутков
  • Дугогасящая способность искровых промежутков
  • Методика исследования дугогасящей способности искровых промежутков разрядников
  • Дугогасящая способность искровых промежутков с неподвижной дугой
  • Дугогасящая способность искровых промежутков с вращающейся дугой
  • Методика расчета восстанавливающейся прочности искровых промежутков с вращающейся дугой
  • Дугогасящая способность искровых промежутков с растягивающейся дугой
  • Дугогасящая способность многократного искрового промежутка
  • Методы повышения восстанавливающейся прочности многократного искрового промежутка
  • Нелинейные сопротивления вентильных разрядников
  • Материал и конструкции нелинейных сопротивлений
  • Закономерности, характеризующие свойства нелинейных сопротивлений
  • Механизмы явлений, происходящих в нелинейных сопротивлениях
  • Стабилизация нелинейных сопротивлений
  • Старение и пропускная способность нелинейных сопротивлений
  • Технические характеристики нелинейных сопротивлений
  • Характеристики современных вентильных разрядников
  • Пробивное напряжение разрядников
  • Импульсное пробивное напряжение разрядников
  • Остающееся напряжение разрядников
  • Пропускная способность разрядников
  • Дугогасящая способность разрядников
  • Прочие характеристики разрядников
  • Стабильность характеристик разрядников в процессе эксплуатации
  • Координация характеристик изоляции с характеристиками вентильных разрядников
  • Испытания вентильных разрядников в процессе производства
  • Классификация вентильных разрядников
  • Вентильные разрядники с искровыми промежутками с неподвижной дугой
  • Магнитно-вентильные разрядники грозового типа
  • Разрядники с токоограничивающими искровыми промежутками
  • Магнитно-вентильные комбинированные разрядники
  • Зарубежные конструкции вентильных разрядников
  • Разрядники HKF
  • Разрядники Алюгард
  • Расчет последовательного сопротивления и искровых промежутков
  • Расчет последовательного сопротивления и искровых промежутков комбинированных разрядников
  • Выбор и расчет шунтирующих сопротивлений разрядников
  • Регулирование вольт-секундной характеристики разрядников
  • Механический расчет разрядников
  • Расчет и конструирование покрышек разрядников
  • Вентильные разрядники для глубокого ограничения перенапряжений
  • Выбор вентильных разрядников
  • Монтаж вентильных разрядников и эксплуатационный надзор
  • Регистрация работы вентильных разрядников
  • Токи в вентильных разрядниках
  • Отказы вентильных разрядников и их повреждения
  • Особенности применения вентильных разрядников в районах повышенного загрязнения
  • Литература

2. Пробивное напряжение разрядников при промышленной частоте и при внутренних перенапряжениях
Пробивным напряжением разрядника при промышленной частоте называют деленную на √2 наибольшую величину напряжения промышленной частоты, нарастающего до момента пробоя искровых промежутков разрядника.
Так как пробивное напряжение разрядника при промышленной частоте в первом приближении определяет возможность разрядника работать при внутренних перенапряжениях, кратность пробивного напряжения разрядника относительно максимального фазного напряжения сети устанавливается в зависимости от уровня возможных внутренних перенапряжений в сетях соответствующего напряжения.
По последним рекомендациям МЭК на вентильные разрядники все разрядники должны длительно выдерживать без ограничения времени наибольшее допустимое напряжение [210]. Выполнение этой рекомендации у выпускаемых отечественных разрядников привело бы к уменьшению токов проводимости при рабочем напряжении, что нежелательно как по условиям гашения, так и с точки зрения работы разрядников при загрязнении их внешней изоляции.

Величина пробивного напряжения разрядника при промышленной частоте существенно влияет также на способность искровых промежутков разрядника надежно гасить дугу сопровождающего тока. Поэтому принимается также определенная кратность минимального значения пробивного напряжения разрядников при промышленной частоте относительно наибольшего допустимого напряжения на разряднике. В случае срабатывания разрядников при длительно действующих внутренних перенапряжениях (типа перенапряжений из-за перемежающейся дуги на землю, из-за резонансных явлений и т. п.) разрядники могут повредиться. Поэтому нижний уровень пробивного напряжения разрядников при промышленной частоте выбирают так, чтобы по возможности уменьшить вероятность пробоя искровых промежутков разрядников от таких перенапряжений.
Так как в сетях с эффективно заземленной нейтралью длительно действующие перенапряжения большой амплитуды менее вероятны, кратность минимального пробивного напряжения разрядников при промышленной частоте в таких сетях принимается меньшей, чем в сетях с изолированной нейтралью или нейтралью, заземленной через дугогасящие катушки. В таких сетях передки перенапряжения при перемежающейся дуге на землю (в сетях с нейтралью, заземленной через дугогасящие катушки при неточной компенсации емкостного тока на землю).
Кратности пробивного напряжения при промышленной частоте соответственно ниже для разрядников более высокого номинального напряжения, а при одинаковом номинальном напряжении — для магнитно-вентильных разрядников (табл. 3-2).

Читайте также:  Плавающее напряжение блока питания

Таблица 3-2
Кратность минимального пробивного напряжения разрядников разных типов при промышленной частоте

Номинальное
напряжение
разрядников.
кВ

максимального фазного напряжения сети

наибольшего допустимого напряжения на разряднике

РВП, РВО, РВС, РВМ

Примечания: 1. В скобках дана кратность минимального прибивного напряжения относительно напряжения гашения при срабатывании от внутренних перенапряжений.
2. Разрядники РВС напряжением 110 кВ предназначены для сетей с эффективно заземленной нейтралью.

У опытных магнитно-вентильных разрядников РВТ с токоограничивающими промежутками на напряжение 110—500 кВ кратность минимального пробивного напряжения относительно максимального фазного напряжения и наибольшего допустимого напряжения на разряднике равна соответственно 2,1 и 1,5 [93].
За рубежом во многих странах (Великобритания, США, Франция и др.) нормируется, что пробивное напряжение при промышленной частоте должно составлять не менее 1,5 наибольшего допустимого напряжения (у разрядников для электропередач напряжением 400—500 кВ иногда принимается 1,4 наибольшего допустимого напряжения). У отечественных комбинированных разрядников РВМК-500П и РВМК-330П, устанавливаемых в таких точках сетей 330 и 500 кВ, в которых после гашения сопровождающего тока в разряднике можно ожидать повышения восстанавливающего напряжения до 1,9 максимального фазного напряжения, кратности пробивного напряжения относительно напряжения гашения в режиме внутренних перенапряжений значительно снижены (см. табл. 3-2).
Существенное значение с точки зрения возможности ограничения вентильными разрядниками внутренних перенапряжений имеет верхний предел пробивного напряжения разрядников при промышленной частоте. Он зависит от нижнего предела пробивного напряжения, естественного разброса пробивных напряжений искровых промежутков и возможностей производства изготавливать разрядники, у которых средние пробивные напряжения разрядников одного и того же типа были бы близки друг к другу. Чрезмерно узкий диапазон пробивных напряжений затрудняет производство. У современных отечественных вентильных разрядников диапазон пробивных напряжений при частоте 50 Гц характеризуется тем, что предельные значения их отличаются от среднего не более чем на ±(7—10)%. При этом у магнитно-вентильных разрядников РВМГ на номинальное напряжение 110— 500 кВ верхний предел пробивного напряжения при частоте 50 Гц установлен на уровне 2,7, у Опытных магнитно-вентильных разрядников РВТ на такое же напряжение и у разрядников РВМК на 330 и 500 кВ — на уровне 2,4—2,5 максимального фазного напряжения. Для разрядников на номинальное напряжение 750 кВ верхний предел пробивного напряжения при частоте 50 Гц принят равным 2,1 максимального фазного напряжения.
Значительно более низкие пробивные напряжения при промышленной частоте (не более 1,8 максимального фазного напряжения) установлены для специальных комбинированных разрядников, названных разрядниками—ограничителями внутренних перенапряжений, предложенных в [8], для глубокого ограничения внутренних перенапряжений в дальних электропередачах (см. § 4-13).
Исследования разброса пробивных напряжений разрядников при частоте 50 Гц показывают, что распределение пробивных напряжений подчиняется нормальному закону (рис. 3-1), причем среднеквадратичное отклонение для данного образца разрядника составляет 1—3% среднего пробивного напряжения [46].

Так как срабатывание разрядников в условиях эксплуатации может иметь место не только в сухую погоду, но даже преимущественно во время дождя, пробивное напряжение при промышленной частоте нормируется для разрядников, находящихся как в сухом состоянии, так и под дождем. Параметры дождя при испытании принимаются такими же, как при проверке испытательным напряжением внешней изоляции электрических аппаратов и изоляторов.
Практика показывает, что у рационально сконструированного разрядника наличие влаги на наружной поверхности его покрышки не отражается на величине среднего пробивного напряжения разрядника при частоте 50 Гц и может в отдельных случаях лишь несколько увеличить разброс пробивных напряжений.

Существенным вопросом для некоторых районов, в которых применяются вентильные разрядники, является стабильность их основных характеристик, в том числе и пробивного напряжения при загрязнении наружной поверхности покрышек разрядников. По слою загрязнения при его увлажнении возникают токи утечки, толчки которых, как показывает работа различных аппаратов и изоляторов в таких районах, достигают 100 ма и более. Это может исказить распределение напряжения но искровым промежуткам разрядника и снизить его пробивное напряжение при промышленной частоте 1 . Разработке требований к вентильным разрядникам при их загрязнении уделяется в последнее время все большее внимание (подробнее об особенностях применения разрядников в районах повышенного загрязнения см. в § 5-6).

Читайте также:  Реле контроля 3 фаз напряжения рнпп 311м 2 моды

1 Загрязнение и увлажнение наружной поверхности покрышки разрядника может снизить также напряжение гашения и напряжение, которое допускается прикладывать к разряднику длительно.

Как было указано, пробивное напряжение разрядника при промышленной частоте характеризует способность разрядника работать при внутренних перенапряжениях.

Однако, так как длительность нарастания напряжения при внутренних перенапряжениях значительно отличается от принятой при измерении пробивного напряжения промышленной частоты, значения последнего в некоторых конструкциях разрядников могут отличаться от значений пробивных напряжений при внутренних перенапряжениях. Поэтому в последнее время в связи с более широким применением вентильных разрядников не только для защиты от грозовых, но и для ограничения внутренних перенапряжений, возникла необходимость иметь данные о пробивных напряжениях разрядников непосредственно при воздействиях, имитирующих внутренние перенапряжения. Стандартной формы волны для проведения таких испытаний пока еще не установлено. В различных странах соответствующие испытания проводят импульсами напряжения с длиной фронта в несколько сотен пли тысяч микросекунд (см. § 3-3). Подобные исследования выпускаемых в настоящее время разрядников проводятся и в Советском Союзе. При таких воздействиях пробивные напряжения разрядников отличаются от пробивных напряжений при промышленной частоте не более чем на ± (5—10%), но у некоторых разрядников несколько возрастает разброс. При этом среднеквадратичное отклонение не превосходит 3% среднего пробивного напряжения [39, 71].
Измерения пробивных напряжений разрядников в полевых условиях при коммутационных перенапряжениях, в том числе выполненные во время специальных опытов по созданию коммутационных перенапряжений в сетях 330 и 500 кВ, показали хорошее совпадение с пробивными напряжениями соответствующих разрядников в лабораторных условиях. При этом разброс пробивных напряжений оказался на верхнем пределе разброса, измеряемого в лаборатории [1, 8, 37].
Методика измерения пробивного напряжения разрядников при промышленной частоте различна в зависимости от наличия или отсутствия у них шунтирующих сопротивлений. Для разрядников, не имеющих ШС, повышение напряжения до пробоя искровых промежутков может производиться медленно, что дает возможность производить отсчет пробивного напряжения с помощью обычного вольтметра. Для разрядников с ШС вследствие ограниченной теплоемкости последних допустимая скорость нарастания прикладываемого к разряднику напряжения устанавливается с таким расчетом, чтобы в процессе испытания ШС не нагревались более, чем на несколько градусов. При больших нагревах может иметь место искажение распределения напряжения по искровым промежуткам из-за неравномерного нагрева отдельных сопротивлений. Для отечественных разрядников с шунтирующими сопротивлениями установлено, что повышение напряжения до пробоя должно осуществляться за время не более нескольких десятых секунды. При этом отсчет пробивного напряжения рекомендуется производить с помощью осциллографа.

Источник



Разрядники

Разрядник — это пассивное электрическое устройство, у которого при определенном значении приложенного напряжения пробивается искровой промежуток и ограничивает перенапряжения в установке.

  • 1. Разрядник, его назначение, принцип действия
  • 2. Типы разрядников
  • 3. Воздушный разрядник закрытого и открытого типа (трубчатый разрядник)
  • 4. Газовый разрядник
  • 5 Вентильный разрядник
  • 6. Магнитовентильный разрядник (рвмг)
  • 7. Ограничитель перенапряжений нелинейный (ОПН)
  • 8. Выбор разрядников
  • 9. Технические характеристики разрядников
  • 10. Обозначения разрядников
  • 11. Разрядники 6 КВ, 10 КВ, 35кВ, 110 кВ, 220 кВ

1. Разрядник, его назначение, принцип действия

Разрядники представляют собой защитные аппараты. Они предназначены для защиты изоляции электрооборудования от перенапряжений.
Разрядник состоит из двух электродов и дугогасительного устройства.

Один из электродов закрепляют на защищаемой цепи, второй электрод заземляют. Пространство между этими двумя электродами называется искровым промежутком. При определенном значении напряжения между электродами искровой промежуток пробивается и снимает перенапряжение с защищаемого участка цепи.

После пробоя импульсом искровой промежуток становится достаточно ионизированным, чтобы фазные напряжения нормального режима могли пробиться, в связи с этим возникает короткое замыкание. Задача дугогасительного устройства — в наиболее короткие сроки устранить это до того, как сработают устройства защиты.

Читайте также:  Диод с максимальным падением напряжения

Принцип действия разрядников. В конструкции разрядников предусмотрен воздушный зазор в перемычке, который соединяет фазы линии электропередач и заземляющий контур. При номинальной величине напряжения цепь в перемычке разорвана. В случае грозового разряда в результате перенапряжения в ЛЭП происходит пробой воздушного зазора, происходит замыкание цепи между фазой и землей и импульс высокого напряжения напрямую уходит в землю.

2. Типы разрядников

Различают такие типы разрядников:

  • Воздушный
  • Газовый
  • Вентильный
  • Магнитовентильный

3. Воздушный разрядник закрытого и открытого типа (трубчатый разрядник)

Имеет вид полихлорвиниловой трубки, которая предназначена для гашения дуги. На каждом конце разрядника имеется по одному электроду (рис.1). К одному электроду подведено заземление, а другой установлен на незначительном расстоянии от защищаемого участка.

Рисунок 1 – Структурная схема воздушного разрядника

4. Газовый разрядник

Газовые разрядники представляют собой компоненты, заполненные инертным газом (рис.2). Корпус разрядника изготовлен в виде керамической трубки, концы которой закрыты металлическими пластинами и выступают в роли электродов.

Структурная схема газового разрядника

Рисунок 2 – Структурная схема газового разрядника

5 Вентильный разрядник

Состоит из двух основных частей: многократный искровой промежуток и рабочий резистор, состоящий из последовательно набранных вилитовых дисков (рис.3). Оба этих основных элемента соединены между собой последовательно.

Рисунок 3 – Структурная схема вентильного разрядника

6. Магнитовентильный разрядник (рвмг)

В состав магнитовентильного разрядника входят несколько блоков, соединенных последовательно (рис.4). В каждом блоке имеются единичные искровые промежутки, которые последовательно соединены, а также постоянные магниты. Все элементы блока размещаются в цилиндре из фарфора.

Структурная схема магнитовентильного разрядника

Рисунок 4 – Структурная схема магнитовентильного разрядника

7. Ограничитель перенапряжений нелинейный (ОПН)

В этом разряднике отсутствуют искровые промежутки(рис.5). Конструкция активной части ограничителя включает в себя последовательный набор варисторов.

Структурная схема ограничителя перенапряжений

Рисунок 5 – Структурная схема ограничителя перенапряжений

8. Выбор разрядников

Основные параметры разрядников: класс пропускной способности, наиболее длительное допустимое рабочее напряжение, уровни остающихся напряжений при коммутационных и грозовых импульсах, номинальное напряжение, величина тока срабатывания противовзрывного устройства, номинальный разрядный ток, длина пути утечки внешней изоляции.

Выбор разрядников производится исходя из назначения, конструктивного исполнения, требуемого уровня ограничения перенапряжений, схемы сети и ее параметров.

9. Технические характеристики разрядников

Выделяют такие основные технические характеристики разрядников:

  • Класс напряжения цепи;
  • Наибольшее допустимое напряжение;
  • Пробивное напряжение при частоте 50 Гц в сухом состоянии и под дождем;
  • Импульсное пробивное напряжение при предразрядном времени от 2 до 20 мкс;
  • Остающееся напряжение при волне 8 мкс;
  • Ток утечки;
  • Токовая пропускная способность;
  • Длина пути утечки внешней изоляции;
  • Допустимое натяжение проводов;
  • Высота;
  • Масса ограничителя.

10. Обозначения разрядников

Таблица 1 – Обозначения разрядников на схемах

Наименование Обозначение
Разрядник. Общее обозначение. image010
Разрядник трубчатый image001
Разрядники вентильный и магнитовентильный image002
Разрядник шаровой image003
Разрядник роговой image004
Разрядник угольный image005
Разрядник электрохимический image008

11. Разрядники 6 КВ, 10 КВ, 35кВ, 110 кВ, 220 кВ

Основные характеристики разрядников 6-220 кВ приведены в таблицах 2 и 3.

Таблица 2 – Технические характеристики разрядников 6 кВ, 10 кВ

Параметр Единица измерения РВО-6 Н РВО-10 Н
Класс напряжения сети кВ 6 10
Наибольшее допустимое напряжение кВ 7,5 12,7
Пробивное напряжение при частоте 50 Гц
в сухом состоянии и под дождём:
не менее кВ 16 26
не более кВ 19 30,5
Импульсное пробивное напряжение при
предразрядном времени от 2 до 20 мкс, не более
кВ 32 48
Остающееся напряжение при волне 8 мкс, не более:
с амплитудой тока 3000А кВ 25 43
с амплитудой тока 5000А кВ 27 45
Ток утечки, не более мкА 6 6
Токовая пропускная способность:
20 импульсов тока волной 16/40 мкс кА 5,0 5,0
20 импульсов тока прямоугольной волной длительностью 2000 мкс А 75 75
Длина пути утечки внешней изоляции, не менее см 18 26
Допустимое натяжение проводов, не менее Н 300 300
Высота, не более мм 294 411
Масса, не более кг 3,1 4,2

Таблица 3 – Технические характеристики разрядников 35кВ, 110 кВ, 220 кВ

Источник