Назначение, устройство и типы вентильных разрядников

В процессе эксплуатации, высоковольтное оборудование может часто подвергаться перенапряжениям, возникновение которых обусловлено как внешними, так и внутренними факторами. К внешним относятся перенапряжения вызванные грозовыми разрядами, попадающими в конструкции электроустановок.

Внутренние перенапряжения, вызванные включениями или отключениями коммутационных аппаратов в распределительных устройствах энергосистем по другому называют коммутационными. Какой бы характер не носило перенапряжение, оно имеет отрицательное влияние на изоляционные характеристики оборудования, и надежность энергосистемы в целом.

Грозовые перенапряжения имеют длительность фронта импульса от 7 до 9 мкс с длительностью импульса до 22 мкс, коммутационные - длительность фронта импульса 30-100 мкс, с длительностью импульса до 200 мкс.

Как видно, эти два вида одного и того же явления имеют разные характеристики, следовательно, на изоляцию оборудования воздействую по-разному. Согласно регламентирующим документам, все электроустановки должны иметь защиту от перенапряжений.

В распределительных устройствах подстанций, для защиты высоковольтного электрооборудования применяют вентильные разрядники. Название вентильных они получили, за свое свойство быть «запертыми» при номинальных уровнях напряжений, и «открываться» при перенапряжении.

Таким образом, для защиты используется их способность «открываться» и «закрываться» подобно вентилю. Разрядники постоянно находятся в работе, они жестко присоединены к ошиновке защищаемого оборудования.

Находясь постоянно под номинальным напряжением, эти устройства имеют бесконечно большое сопротивление, и ток утечки измеряется в mA.

Если к разряднику приложить более высокое напряжение, которое может возникнуть в результате попадания грозы или включения/отключения длинной холостой линии, сопротивление становится ничтожно малым, и разрядник «открывается».

При этом он пропускает ток промышленной частоты и импульсный ток, возникший при перенапряжении, в землю, уберегая защищаемое оборудование, от импульса высокого напряжения. Именно поэтому, очень важно, чтобы разрядник имел надежное заземление и был установлен как можно ближе к защищаемому оборудованию. Это обусловлено уменьшением потенциального участка, куда могла бы попасть молния.

Разрядники, должны быть установлены без каких- либо коммутационных аппаратов. Это обусловлено тем, что излишние контактные соединения, могут нарушить электрическую связь разрядника и защищаемого оборудования и привести к его повреждению.

Типы разрядников

Для всех видов вентильных разрядников характерной особенностью является наличие искровых промежутков в совокупности с рабочими и шунтирующими резисторами. Все это помещается в фарфоровую рубашку и герметично заделывается во фланцевых соединениях с помощью армировочных растворов.

В процессе эксплуатации армировка должна быть постоянно покрыта эмалью или влагостойкой краской. Искровые промежутки изготавливаются из миканитовых шайб, их количество и соотношение с сопротивлением рабочего резистора определяется классом напряжения разрядника.

Рабочий резистор имеет нелинейное сопротивление, то есть его электрическое сопротивление резко уменьшается при поднятии напряжения до пробивного. В качестве основного материала рабочего сопротивления применяют вилитовые диски (в некоторых случаях - тервитовые). Данные материалы гигроскопичны; отсюда и вытекают жесткие требования к герметичности фарфоровой покрышки и армировочных швов.

Вентильные разрядники типа РВП, РВО, РВС, РВЭ, РВН состоят из последовательно включенных искровых промежутков и рабочего сопротивления. Способность таких разрядников гасить импульсный ток разряда ограничена способностью простых искровых промежутков гасить дугу. Поэтому, их применяют только для защиты от грозовых перенапряжений, длительность импульса которых меньше, чем у коммутационных.

Разрядники типа РВМ, РВМГ и РВРД отличаются от вышеперечисленных, магнитным гашением дуги. То есть дуга в искровом промежутке, под действием магнитного поля постоянных магнитов растягивается и гасится.

Кроме этого, в разрядниках РВМГ параллельно с искровым промежутком подключены резисторы, “берущих” на себя часть разряда. Такие разрядники защищают не только от грозовых, но и от кратковременных коммутационных перенапряжений.

В случаях, когда требуется защита от перенапряжений, вызванных коммутацией электрооборудования, например одностороннее отключение холостой линии напряжением 330 кВ и выше, применяют комбинированные магнитно-вентильные разрядники типа РВМК. Они состоят из нескольких модулей: основного, вентильного и искрового элемента.

Основной элемент состоит из искровых промежутков с и рабочих резисторов. Искровой элемент состоит из искровых промежутков, вентильный элемент только из резисторов. Разрядник РВМК-750 (1150) состоит из модулей. Каждый модуль содержит грозовую и коммутационную часть, блок шунтирующих сопротивлений и конденсаторов.

До настоящего момента на подстанциях применялись вентильные разрядники типа РВС, РВП, РВО, РВМГ, РВМК. Данные типы объединяет то, что в качестве нелинейного сопротивления в них использовали вилит и искровые промежутки.

В последнее время, их применение сокращается. На смену оборудованию, прослужившему более двух десятков лет на подстанциях отечественной энергосистемы, приходит новое, более совершенное оборудование – ограничители перенапряжений.