Реферат Разрядник
Реферат на тему:
План:
-
Введение
- 1 Применение
- 2 Устройство и принцип действия
- 2.1 Электроды
- 2.2 Дугогасительное устройство
- 3 Виды разрядников
- 3.1 Трубчатый разрядник
- 3.2 Вентильный разрядник
- 3.3 Магнитовентильный разрядник (РВМГ)
- 3.4 ОПН
- 3.5 Cтержневые искровые промежутки
- 3.6 Разрядник длинно-искровой
- 4 Обозначение Примечания
Источники
Введение
Разря́дник — электрический аппарат, предназначенный для ограничения перенапряжений в электротехнических установках и электрических сетях.
1. Применение
В электрических сетях часто возникают импульсные всплески напряжения, вызванные коммутациями электроаппаратов, атмосферными разрядами или иными причинами. Несмотря на кратковременность такого перенапряжения, его может быть достаточно для пробоя изоляции и, как следствие, короткого замыкания, приводящего к разрушительным последствиям.[1] Для того, чтобы устранить вероятность короткого замыкания, можно применять более надежную изоляцию, но это приводит к значительному увеличению стоимости оборудования. В связи с этим в электрических сетях целесообразно применять разрядники.
2. Устройство и принцип действия
Разрядник состоит из двух электродов и дугогасительного устройства.
2.1. Электроды
Один из электродов крепится на защищаемой цепи, второй электрод заземляется. Пространство между электродами называется искровым промежутком. При определенном значении напряжения между двумя электродами искровой промежуток пробивается, снимая тем самым перенапряжение с защищаемого участка цепи. Одно из основных требований, предъявляемых к разряднику — гарантированная электрическая прочность при промышленной частоте (разрядник не должен пробиваться в нормальном режиме работы сети).
2.2. Дугогасительное устройство
После пробоя импульсом искровой промежуток достаточно ионизирован, чтобы пробиться фазным напряжением нормального режима, в связи с чем возникает короткое замыкание и, как следствие, срабатывание устройств РЗиА, защищающих данный участок. Задача дугогасительного устройства — устранить это замыкание в наиболее короткие сроки до срабатывания устройств защиты.
3. Виды разрядников
3.1. Трубчатый разрядник
Трубчатый разрядник представляет собой дугогасительную трубку из полимеров, способных подвергаться термической деструкции с выделением значительного количества газов и без значительного обугливания — полихлорвинила или оргстекла (первоначально, в начале XX века, это была фибра), с разных концов которой закреплены электроды. Один электрод заземляется, а второй располагается на небольшом расстоянии от него (расстояние регулируется в зависимости от напряжения защищаемого участка). При возникновении перенапряжения пробиваются оба промежутка: между разрядником и защищаемым участком и между двумя электродами. В результате пробоя в трубке возникает интенсивная газогенерация (преимущественно углекислый газ), и через выхлопное отверстие образуется продольное дутье, достаточное для гашения дуги.
3.2. Вентильный разрядник
Вентильный разрядник РВМК-1150
Вентильный разрядник состоит из двух основных компонентов: многократного искрового промежутка (состоящего из нескольких однократных) и рабочего резистора (состоящего из последовательного набора вилитовых дисков). Многократный искровой промежуток последовательно соединен с рабочим резистором. В связи с тем, что вилит меняет характеристики при увлажнении, рабочий резистор герметично закрывается от внешней среды. Во время перенапряжения многократный искровой промежуток пробивается, задача рабочего резистора — снизить значение сопровождающего тока до величины, которая сможет быть успешно погашена искровыми промежутками. Вилит обладает особенным свойством — его сопротивление нелинейно — оно падает с увеличением значения силы тока. Это свойство позволяет пропустить больший ток при меньшем падении напряжения. Благодаря этому свойству вентильные разрядники и получили свое название. Среди прочих преимуществ вентильных разрядников следует отметить бесшумность срабатывания и отсутствие выбросов газа или пламени.
3.3. Магнитовентильный разрядник (РВМГ)
РВМГ состоит из нескольких последовательных блоков с магнитным искровым промежутком и соответствующего числа вилитовых дисков. Каждый блок магнитных искровых промежутков представляет собой поочередное соединение единичных искровых промежутков и постоянных магнитов, заключенное в фарфоровый цилиндр.
При пробое в единичных искровых промежутках возникает дуга, которая за счет действия магнитного поля, создаваемого кольцевым магнитом, начинает вращаться с большой скоростью, что обеспечивает более быстрое, по сравнению с вентильными разрядниками, дугогашение.
3.4. ОПН
Различные ОПН
Ограничитель перенапряжения нелинейный (ОПН) — это элемент защиты без искровых промежутков. Активная часть ОПН состоит из легированного металла, при подаче напряжения он ведет себя как множество последовательно соединенных варисторов. Принцип действия ОПН основан на том, что проводимость варисторов нелинейно зависит от приложенного напряжения. При отсутствии перенапряжений ОПН не пропускает ток, но как только на участке сети возникает перенапряжение, сопротивление ОПН резко снижается, чем и обуславливается эффект защиты от перенапряжения. После окончания действия перенапряжения на выводах ОПН, его сопротивление опять возрастает. Переход из «закрытого» в «открытое» состояние занимает единицы наносекунд (в отличие от разрядников с искровыми промежутками, у которых это время срабатывания может достигать единиц микросекунд). Кроме высокой скорости срабатывания ОПН обладает еще рядом преимуществ. Одним из них является стабильность характеристики варисторов после неоднократного срабатывания вплоть до окончания указанного времени эксплуатации, что, кроме прочего, устраняет необходимость в эксплуатационном обслуживании.
3.5. Cтержневые искровые промежутки
Cтержневые искровые промежутки также известные как «дугозащитные рога» применяются для защиты от пережога защищеных проводов и перевода однофазного к.з в двухфазное. Для возникновения дуги необходим ток к.з. превышающий 1 кА. Вследствие относительно низкого напряжения (6-10кВ против 20кВ в сетях Финляндии) и высокого сопротивления заземления «дугозащитные рога» в российских сетях не срабатывают.
В настоящее время на ВЛ 6-10 кВ они запрещены «Положением о технической политике» ФСК.
3.6. Разрядник длинно-искровой
Фотография скользящего разряда
Принцип работы разрядника основан на использовании эффекта скользящего разряда, который обеспечивает большую длину импульсного перекрытия по поверхности разрядника, и предотвращении за счет этого перехода импульсного перекрытия в силовую дугу тока промышленной частоты. Разрядный элемент РДИ, вдоль которого развивается скользящий разряд, имеет длину, в несколько раз превышающую длину защищаемого изолятора линии. Конструкция разрядника обеспечивает его более низкую импульсную электрическую прочность по сравнению с защищаемой изоляцией. Главной особенностью длинно-искрового разрядника является то, что вследствие большой длины импульсного грозового перекрытии вероятность установления дуги короткого замыкания сводится к нулю.
Существуют различные модификации РДИ, отличающиеся назначением и особенностями ВЛ, на которых они применяются.
РДИ предназначены для защиты воздушных линий электропередачи напряжением 6-10 кВ трехфазного переменного тока с защищёнными и неизолированными проводами от индуктированных грозовых перенапряжений и их последствий и прямого удара молнии; рассчитаны для работы на открытом воздухе при температуре окружающего воздуха от минус 60 °C до плюс 50 °C в течение 30-и лет.
Основное преимущество РДИ: разряд развивается вдоль аппарата по воздуху, а не внутри его. Это позволяет значительно увеличить срок эксплуатации изделий и повышает их надежность.
4. Обозначение
На электрических принципиальных схемах в России разрядники обозначаются согласно ГОСТ 2.727—68.
2. Разрядник трубчатый
3. Разрядник вентильный и магнитовентильный
4. ОПН
Примечания
- Общие принципы выбора варисторов для защиты от импульсных напряжений — www.proton-impuls.ru/stati/opvv.htm
Источники
- Родштейн Л. А. Электрические аппараты: Учебник для техникумов. — 4-е изд., перераб. и доп. — Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1981. — 304 с: ил.
- Защита сетей 6-35 кВ от перенапряжений / Халилов Ф. Х., Евдокунин Г. А., Поляков B.C., Подпоркин Г. В., Таджибаев А. И. — СПб.: Энергоатомиздат. Санкт-Петербургское отделение, 2002.- 272 с.
Разрядники — Разрядники Реферат.docx
Разрядники
скачать (2391.2 kb.)
Доступные файлы (1):
содержание
Разрядники Реферат.docx
Реклама MarketGid:Содержание
| 1.Общие сведения | 3 |
| 2.Трубчатые разрядники | 6 |
| 3.Вентильные разрядники | 8 |
| 4.Разрядники постоянного тока | 13 |
| 5.Ограничители перенапряжений | 14 |
| 6.Длинно-искровые разрядники | 15 |
1.Общие сведения
При работе электрических установок возникают напря
жения, которые могут значительно превышать номинальные значения (перенапряжения). Эти перенапряжения могут пробить электрическую изоляцию элементов оборудования и вывести установку из строя. Чтобы избежать пробоя элек
трической изоляции, она должна выдерживать эти перена
пряжения, однако габаритные размеры оборудования полу
чаются чрезмерно большими, так как перенапряжения мо
гут быть в 6-8 раз больше номинального напряжения. С целью облегчения изоляции возникающие перенапряже
ния ограничивают с помощью разрядников и изоляцию обо
рудования выбирают по этому ограниченному значению перенапряжений. Возникающие перенапряжения делят на две группы: внутренние (коммутационные) и атмосферные. Первые возникают при коммутации электрических цепей (катушек индуктивностей, конденсаторов, длинных линий), дуговых замыканиях на землю и других процессах. Они ха
рактеризуются относительно низкой частотой воздействую
щего напряжения (до 1000 Гц) и длительностью воздейст
вия до 1 с. Вторые возникают при воздействии ат
мосферного электричества, имеют импульсный характер воздействующих напряжений и малую длительность (де
сятки микросекунд). Электрическая прочность изоляции при импульсах зависит от формы импульса, его амплитуды. Зависимость максимального напряжения импульса от вре
мени разряда называется вольт-секундной характеристикой. Для изоляции с неоднородным электрическим полем ха
рактерна резко падающая вольт-секундная характеристика. При равномерном поле вольт-секунд
ная характеристика пологая и идет почти параллельно оси вре
мени.
Рис.1. Согласование ха
рактеристик разрядника и защищаемого оборудования
Основным элементом разряд
ника является искровой про
межуток. Вольт-секундная характеристика этого промежутка (кривая 1 на рис.1) должна лежать ниже вольт-секундной характеристики защищаемого обо
рудования (кривая 2). При появ
лении перенапряжения промежуток должен пробиться раньше, чем изоляция защищаемого оборудования. После пробоя линия заземляется через соп
ротивление разрядника. При этом напряжение на линии оп
ределяется током I, проходящим через разрядник, сопро
тивлениями разрядника и заземления Rз. Чем меньше эти сопротивления, тем эффективнее ограничиваются перена
пряжения, т.е. больше разница между возможным (кри
вая 4) и ограниченным разрядником перенапряжением (кривая 3). Во время пробоя через разрядник протекает импульс тока.
Напряжение на разряднике при протекании импульса тока данного значения и формы называется остающим
ся напряжением. Чем меньше это напряжение, тем лучше качество разрядника. После прохождения импульса тока искровой промежу
ток оказывается ионизированным и легко пробивается но
минальным фазным напряжением. Возникает КЗ на землю, при котором через разрядник протекает ток промышленной частоты, который называется сопровождающим. Сопровождающий ток может изменяться в широких пре
делах. Чтобы избежать выключения оборудования от релейной защиты, этот ток должен быть отключен разрядником в воз
можно малое время (около полупериода промышленной частоты).
К разрядникам предъявляются следующие требования.
1.Вольт-секундная характеристика разрядника должна идти ниже характеристики защищаемого объекта и долж
на быть пологой.
2.Искровой промежуток разрядника должен иметь опре
деленную гарантированную электрическую прочность при промышленной частоте (50 Гц) и при импульсах.
3.Остающееся напряжение на разряднике, характери
зующее его ограничивающую способность, не должно до
стигать опасных для изоляции оборудования значений.
4.Сопровождающий ток частотой 50 Гц должен отклю
чаться за минимальное время.
5.Разрядник должен допускать большое число сраба
тываний без осмотра и ремонта.
Рис.2. Обозначение разрядников
На электрических принципиальных схемах в России разрядники обозначаются согласно ГОСТ 2.727—68.
1. Общее обозначение разрядника
2. Разрядник трубчатый
3. Разрядник вентильный и магнитовентильный
4. ОПН
Промышлен
ность выпускает вентильные разрядники се
рий РН, РВН, РНК, РВО, РВС, РВТ, РВМГ, РВРД, РВМ, РВМА, РМВУ и трубчатые.
Разрядник РН — низкого напряжения, предназначен для защиты от атмосферных перенапряжений изоляции электрооборудо
вания напряжением 0,5 кВ.
Разрядник ^ — вентильный, для за
щиты от атмосферных перенапряжений изо
ляции электрооборудования.
Разрядник РНК предназначен для за
щиты устройств контроля изоляции вводов высокого напряжения трансформаторов.
Разрядник РВРД — вентильный, с растя
гивающейся дугой, предназначен для за
щиты изоляции электрических машин от ат
мосферных и кратковременных внутренних перенапряжений.
Разрядник РМВУ — вентильный, маг
нитный, униполярный, предназначен для за
щиты от перенапряжений изоляции тягового электрооборудования в установках постоян
ного тока.
Разрядник РА — серии А, предназначен для защиты от перенапряжений обмоток возбуждения крупных синхронных машин (турбогенераторов, гидрогенераторов и ком
пенсаторов) с номинальным током возбу
ждения до 3000 А.
Разрядник ^ — вентильный облегчен
ной конструкции; разрядник РВС — вен
тильный станционный; разрядник РВТ — вентильный, токоограничивающий; разряд
ник PC — вентильный для защиты электроу
становок сельскохозяйственного назначения; разрядники серии РВМ, РВМГ, РВМА, РВМК — вентильные с магнитным гашением дуги, модификации Г и А, комби
нированные, предназначены для защиты от атмосферных и кратковременных внутренних перенапряжений (в пределах пропускной спо
собности разрядников) изоляции оборудова
ния электрических станций и подстанций переменного тока номинальным напряже
нием 15-500 кВ.
Трубчатые разрядники РТВ и РТФ — винипластовые или фибробакелитовые, предназначены для защиты от атмосферных перенапряжений изоляции ли
ний электропередачи и с другими
средствами защиты для защиты изоляции электрообору
дования станций и подстанций напряжением 3, 6, 10, 35, 110 кВ.
^
Рис.3. Трубчатый разрядник
Трубчатый разрядник (рис.3) при нормальной работе установки отделен от линии воздушным промежутком S2. При появлении перена
пряжения пробиваются промежут
ки S1 и S2 и импульсный ток от
водится в землю. После прохож
дения импульсного тока по разряднику течет сопровождающий ток промышленной частоты. В уз
ком канале обоймы (трубки) 1 из газогенерирующего материала (винипласта или фибры) в проме
жутке S1 между электродами 2 и 3 загорается дуга. Внутри обой
мы поднимается давление. Образующиеся газы могут выходить через отверстие в кольцевом электроде 3.При прохождении тока через нуль происходит гашение дуги под действием охлаждения промежутка S1 газами, выходящими из разряд
ника. В заземленном электроде 4 имеется буферный объем 5, где накап
ливается потенциальная энергия сжатого газа. При проходе тока через нуль создается газовое дутье из буферного объема, что способствует эффективному гашению дуги.
Предельный отключаемый ток промышленной частоты определяет
ся механической прочностью обоймы и составляет 10 кА для фибробакелитовой обоймы и 20 кА для винипластовой, упрочненной стеклотка
нью на эпоксидной смоле. Сопровождающий ток частотой 50 Гц опре
деляется местом расположения разрядника и меняется в довольно широком диапазоне в зависимости от режима работы энергосистемы. Поэтому должны быть известны минимальные и максимальные значе
ния тока КЗ в месте установки разрядника.
Минимальный ток разрядника определяется гасящей способностью трубки. Чем меньше диаметр выхлопного канала, чем больше его длина, тем меньше нижний предел отключаемого тока. Однако при больших токах в трубке возникает высокое давление. При недостаточной механической прочности трубки может произойти разрушение разрядника. В настоящее время выпускаются винипластовые разрядники высокой прочности с наибольшим отключаемым током до 20 кА.
Работа трубчатого разрядника сопровождается сильным звуковым эффектом и выбросом газов. Так, зона выброса газов разрядника PTB-I10 имеет вид конуса с диаметром 3,5 и высотой 2,2 м. При раз
мещении разрядников необходимо, чтобы в эту зону не попадали эле
менты, находящиеся под высоким потенциалом.
Защитная характеристика разрядника в значительной степени за
висит от вольт-секундной характеристики искрового промежутка. В трубчатом разряднике промежуток образован стержневыми электро
дами, имеющими крутую вольт-секундную характеристику из-за боль
шой неоднородности электрического поля. В то же время электрическое поле в защищаемых аппаратах и оборудовании стремятся сделать рав
номерным с целью более полного использования изоляционных матери
алов и уменьшения габаритов и массы. При равномерном поле вольт-секундная характеристика получается пологой, практически мало зави
сящей от времени. В связи с этим трубчатые разрядники, имеющие крутую вольт-секундную характеристику, непригодны для защиты подстанционного оборудования. Обычно с их помощью защищается только линейная изоляция (изоляция, создаваемая подвесными изоляторами). При выборе трубчатого разрядника
необходимо рассчитать возможный минимальный и максимальный ток КЗ в месте установки и по этим то
кам выбрать соответствующий разрядник. Номинальное напряжение разрядника должно соответствовать номинальному напряжению сети. Размеры внутреннего S1 и внешнего S2 промежутков (рис.3) выби
раются по специальным таблицам.
^
Рис.4. Вентильный разрядник (а) и его искровые промежутки в увеличенном масштабе (б)
Разрядник типа PBC-1O (разрядник вилитовый станционный на 10 кВ) показан на рис.4,а. Основными элементами являются вилитовые кольца 1, искровые промежутки 2 и рабочие резисторы 3. Эти элементы расположены внутри фарфорового кожуха 4, который с тор
цов имеет специальные фланцы 5 для крепления и присоединения раз
рядника. Рабочие резисторы 3 изменяют свои характеристики при наличии влаги. Кроме того, влага, оседая на стенках и деталях внутри разряд
ника, ухудшает его изоляцию и создает возможность перекрытия. Для исключения проникновения влаги кожух разрядника герметизируется по торцам с помощью пластин 6 и уплотнительных резиновых прокла
док 7.
Работа разрядника происходит в следующем порядке. При появлении перенапряжения пробиваются три последовательно включенных блока искровых промежутков 2 (рис.4,б). Импульс тока при этом через рабочие резисторы замыкается на землю. Возникший сопровождающий ток ограничивается рабочими резисторами, которые создают условия для гашения дуги сопровождающего тока.
После пробоя искровых промежутков напряжение на разряднике
Если сопротивление разрядника Rр определяемое рабочими рези
сторами, линейное, то напряжение на разряднике растет пропорцио
нально току и может стать выше допустимого для защищаемого оборудования. Для ограничения напряжения Uр сопротивление Rр выпол
няется нелинейным и с ростом тока уменьшается. Зависимость между напряжением и током в этом случае выражается как
где ^ -постоянная, характеризующая напряжение на сопротивлении Rp при токе 1 А; α -показатель нелинейности. Случай, когда α=0, яв
ляется идеальным, так как напряжение Up не зависит от тока.
Описанные разрядники получили название вентильных, потому что при импульсных токах их сопротивление резко падает, что дает воз
можность пропустить большой ток при относительно небольшом паде
нии напряжения.
Рис.5. Вольт-амперная характеристика вилитового резистора
В качестве материала нелинейных резисторов широко применяется вилит. В области больших токов его показатель нелинейности α=0,13-0,2. Типичная вольт-амперная характеристика вилитового резистора приведена на рис.5,а. При небольших токах сопротивление Rp ве
лико и напряжение линейно растет с ростом тока (область А). При больших токах сопротивление резко уменьшается и напряжение Uр поч
ти не растет (область В).
Основу вилита составляют зерна карборунда SiC с удельным со
противлением около 10-2 Ом·м. На поверхности карборундовых зерен создается пленка оксида кремния SiO2 толщиной 10-7 м, сопротивление которой зависит от приложенного к ней напряжения. При небольших напряжениях удельное сопротивление пленки составляет 104-106 Ом·м. При увеличении приложенного напряжения сопротивление пленки рез
ко уменьшается, сопротивление определяется в основном зернами кар
борунда и падение напряжения ограничивается..
Рабочие резисторы изготавливаются в виде дисков диаметром 0,1-0,15 м и высотой (20-60)·10-3 м. С помощью жидкого стекла зер
на карборунда прочно связываются между собой.
Вилит очень гигроскопичен. Для защиты от влаги цилиндрическая поверхность дисков покрывается изолирующей обмазкой. Торцевые по
верхности являются контактными и металлизируются.
Обычно несколько рабочих резисторов в виде дисков соединяются последовательно (на рис.3,а изображено 10 дисков). При наличии n дисков остающееся напряжение
Для уменьшения остающегося напряжения число дисков n должно быть как можно меньше.
При прохождении тока температура дисков повышается. При про
текании импульса тока большой амплитуды, но малой длительности (десятки микросекунд) резисторы не успевают нагреваться до высокой температуры. При длительном протекании даже небольших токов про
мышленной частоты (один полупериод равен 10 мс) температура мо
жет превысить допустимое значение, диски теряют свои вентильные свойства, и разрядник выходит из строя.
Предельно допустимая амплитуда импульса тока для диска диа
метром 100 мм равна 10 кА при длительности импульса 40 мкс. Допу
стимая амплитуда прямоугольного импульса с длительностью 2000 мкс не превышает 150 А. Такие токи диск без повреждения пропускает 20-30 раз.
После прохождения импульсного тока через разрядник начинает протекать сопровождающий ток, представляющий собой ток промыш
ленной частоты. По мере приближения тока к нулевому значению со
противление вилита резко увеличивается, что ведет к искажению сину
соидальной формы тока. Увеличение сопротивления цепи ведет к умень
шению тока и угла сдвига фаз φ между током и напряжением (φ->0). На рис.5,б показаны кривые токов в рабочем резисторе. Здесь 1 -напряжение источника 50 Гц; 2 -кривая тока цепи, определяемого ин
дуктивным сопротивлением ^ ; 3 -кривая тока, определяемого рабочим резистором (Rр>>X). Из-за нелинейности резистора Rp уменьшается возвращающееся напряжение (напряжение промышленной частоты). Уменьшение скорости подхода тока к нулю уменьшает мощность дуги в области нулевого значения тока. Все это облегчает процесс гашения дуги, горящей между электродами разрядного промежутка. Благодаря применению латунных электродов в искровых промежутках после про
хода тока через нуль около каждого катода образуется промежуток, электрическая прочность которого 1,5 кВ. Это обеспечивает гашение сопровождающего тока при первом прохождении тока через нуль и по
зволяет погасить дугу в искровых промежутках без применения специ
альных дугогасительных устройств.
Устройство искрового промежутка вентильного разрядника ясно из рис.4,б. Форма электродов обеспечивает равномерное электрическое поле, что позволяет получить пологую вольт-секундную характеристи
ку. Расстояние между электродами принимается (0,5-1)·10-3 м.
Возникновение заряда в закрытом объеме разрядника при малой длительности импульса тока затруднено. Для облегчения ионизации искрового промежутка между электродами помещается миканитовая прокладка. Так как диэлектрическая проницаемость воздуха значительно меньше, чем у входящей в состав миканита слюды, то в приэлектродном объеме воздуха возникают высокие градиенты электрического поля, вызывающие его начальную ионизацию. Образующиеся электро
ны приводят к быстрому формированию разряда в центре искрового промежутка.
Искровые промежутки последовательно соединяются, образуя блок (см. рис.4,б). Обычно разрядник имеет несколько таких блоков. Результирующая вольт-секундная характеристика последовательно со
единенных промежутков достаточно пологая.
Экспериментально установлено, что одиночный искровой промежу
ток способен отключить сопровождающий ток с амплитудой 80—100 А при действующем значении напряжения 1—1,5 кВ. Число единичных
промежутков выбирается исходя из этого напряжения. Количество дис
ков рабочего резистора должно быть таким, чтобы максимальное зна
чение тока не превысило 80—100 А. При этом гашение дуги обеспечи
вается за один по л у пери од.
Для обеспечения равномерной нагрузки при промышленной частоте промежутки шунтируются нелинейными резисторами 1 (рис.4). Тер
мическая стойкость дисков рассчитана на пропускание сопровождающе
го тока в течение одного-двух полупериодов.
Внутренние перенапряжения имеют низкочастотный характер и мо
гут длиться до 1 с. Вследствие малой термической стойкости вилит не может быть использован для ограничения внутренних перенапряжений. Для ограничения внутренних перенапряжений используется аналогич
ный вилиту материал тервит, обладающий большой термической стой
костью и повышенным показателем нелинейности α=0,15- 0,29.
Рис.6. Комбинированный разрядник с тервитовыми резисторами
Тервитовые диски используются в комбинированных разрядниках (рис.6,а), предназначенных для защиты как от внутренних (комму
тационных), так и от внешних (атмосферных) перенапряжений. При внутренних перенапряжениях работают оба нелинейных резистора НР1 и НР2 (кривая 1 иа рис.6,б). При атмосферных перенапряжениях из-за большого тока напряжение на НР2 пробивает промежуток ИП2 и напряжение на защищаемой линии снижается (кривая 2).
Вентильные разрядники работают бесшумно. Число срабатываний фиксируется специальным регистратором, который включается между нижним выводом разрядника и заземлением. Наиболее надежны элект
ромагнитные регистраторы, якорь которых при прохождении импульс
ного тока воздействует на храповой механизм счетного устройства.
С помощью искровых промежутков, показанных на рис. 4,б не
возможно отключение токов 200—250 А. В этом случае для гашения дуги применяются камеры магнитного дутья с постоянным магнитом. Дуга, возникающая в искровом промежутке, под воздействием магнит
ного поля загоняется в узкую щель с керамическими станками. На этом принципе созданы разрядники на напряжение до 500 кВ. Увеличение диаметра дисков до 150 мм позволяет поднять их термическую стой
кость. В результате комбинированные магнитно-вентильные разрядни
ки позволяют ограничивать как внутренние, так и атмосферные перена
пряжения.
^
1.Напряжение гашения Uгаш — наибольшее приложен
ное к разряднику напряжение промышленной частоты, при котором надежно обрывается сопровождающий ток. Это напряжение определяется свойствами разрядника. Напря
жение промышленной частоты, прикладываемое к разряд
нику, зависит от параметров схемы. Если при КЗ на землю одной фазы на свободных фазах появляется перенапря
жение, то напряжение гашения, прикладываемое к разряд
нику, определяется уравнением
где ^ — коэффициент, зависящий от способа заземления нейтрали; Uном — номинальное линейное напряжение сети. Для установок с заземленной нейтралью Кз=0,8, для изо
лированной нейтрали Кз = l,l.
2.Ток гашения Iгаш, под которым понимается сопровож
дающий ток, соответствующий напряжению гашения Uгаш.
3.Дугогасящее действие искрового промежутка харак
теризуется коэффициентом
где Uпр — напряжение пробоя частотой 50 Гц искрового промежутка.
4. Защитное действие нелинейного резистора характери
зуется коэффициентом защиты
где Uост — напряжение на разряднике при импульсном то
ке 5—14 кА. Это напряжение должно быть на 20—25 % ниже разрядного напряжения защищаемой изоляции.
^
Рис.7. Разрядник постоян
ного тока
Для защиты установок от перенапряжений постоянного тока могут быть применены вентильные разрядники. Однако гашение дуги посто
янного тока значительно сложнее, чем переменного. Для использования околоэлектродного падения напряжения требуется очень большое чис
ло искровых промежутков, так как на каждой паре электродов напря
жение не должно превышать 20—30 В.
Для гашения дуги целесообразно использовать магнитное дутье с помощью постоянных магнитов. Возникающая при этом электродина
мическая сила с большой скоростью перемещает дугу в узкой щели из дугостойкого изоляционного материала. В результате интенсивного ох
лаждения дуги ее сопротивление увеличивается и ток прекращается.
Вентильный разрядник для сети с напряжением 3 кВ постоянного тока показан на рис.7. Рабочий резистор 1 состоит из двух вилитовых дисков, соединенных с дву
мя искровыми промежутками 2 с магнитным гашением дуги. Надежное контактирование промежутков и дисков дости
гается с помощью пружины 3, одновременно являющейся токоподводящим элементом. Основные элементы разрядника располагаются в фарфоровом кожухе 6, который закрыт сни
зу крышкой 7. Герметизация разрядника осуществляется крышкой 4 с резиновым уплот
нением 5.
^
На основе оксида цинка, имеющего резко выраженную нелинейность вольт-амперной характеристики, разработана серия нелинейных ограничителей перенапряжений (ОПН) на номинальное напряжение 110—500 кВ.
ОПН представляет собой нелинейный резистор с высо
ким коэффициентом нелиней
ности α=0,04 (против 0,1 —0,2 для вилита). Он включается параллельно защищаемому объекту (между потенциаль
ным выводом и землей) без разрядных промежутков. Бла
годаря высокой нелинейности при номинальном фазном нап
ряжении через ОПН протекает ничтожный ток 1 мА. При уве
личении напряжения сопротив
ление ОПН резко уменьшает
ся, ток, протекающий через него, растет. При напряжении 2,2Uф через ОПН протекает ток 104 А. После прохождения импульса напряжения ток в цепи ОПН определяется фазным напряжением сети.
Рис.8. Вольт-амперная ха
рактеристика ограничителя ОПН-500
ОПН ограничивают коммутационные перенапряжения до уровня 1,8Uф и атмосферные перенапряжения до (2-2,4)Uф. Из вольт-амперной характеристики ОПН-500 (рис.8) видно, что при снижении перенапряжений с 2Uф до Uф ток, протекающий через резисторы, уменьшается в 106 раз. Сопровождающий ток, протекающий после срабатыва
ния аппарата, невелик (миллиамперы), так же как и неве
лика мощность, выделяемая в резисторах. Это позволяет отказаться от последовательного включения нескольких искровых промежутков и дает возможность присоединять ОПН непосредственно к защищаемому оборудованию, что значительно повышает надежность работы.
Высокая нелинейность резисторов ОПН (для области больших токов α≈0,04) позволяет значительно снизить пе
ренапряжения и уменьшить габариты оборудования, осо
бенно при напряжении 750 и 1150 кВ.Габаритные размеры и масса ОПН намного меньше, чем у обычных вентильных разрядников того же класса напря
жения.
^
Авторы идеи РДИ Подпоркин Георгий Викторович, доктор технических наук, профессор Политехнического Университета Санкт — Петербурга, Senior Member IEEE, и Сиваев Александр Дмитриевич, кандидат технических наук, начали первые эксперименты по разработке длинно — искровых разрядников ещё в 1989 году, а в 1992 было получено авторское свидетельство.
Рис.9. Схема длинно-искрового разрядника
Принцип работы разрядника основан на использовании эффекта скользящего разряда, который обеспечивает большую длину импульсного перекрытия по поверхности разрядника, и предотвращении за счет этого перехода импульсного перекрытия в силовую дугу тока промышленной частоты. Разрядный элемент РДИ, вдоль которого развивается скользящий разряд, имеет длину, в несколько раз превышающую длину защищаемого изолятора линии. Конструкция разрядника обеспечивает его более низкую импульсную электрическую прочность по сравнению с защищаемой изоляцией. Главной особенностью длинно-искрового разрядника является то, что вследствие большой длины импульсного грозового перекрытии вероятность установления дуги короткого замыкания сводится к нулю.
Существуют различные модификации РДИ, отличающиеся назначением и особенностями ВЛ, на которых они применяются.
Основное преимущество РДИ: разряд развивается вдоль аппарата по воздуху, а не внутри его. Это позволяет значительно увеличить срок эксплуатации изделий и повышает их надежность.
^
РДИП-10 предназначен для защиты воздушных линий электропередачи напряжением 6-10 кВ трехфазного переменного тока с защищёнными и неизолированными проводами от индуктированных грозовых перенапряжений и их последствий и рассчитан для работы на открытом воздухе при температуре окружающего воздуха от минус 60 °C до плюс 50 °C в течение 30-и лет.
Разрядник длинно-искровой модульный (РДИМ)
РДИМ предназначен для защиты от прямых ударов молнии и индуктированных грозовых перенапряжений воздушных линий электропередачи (ВЛ) и подходов к подстанциям напряжением 6, 10 кВ трехфазного переменного тока с неизолированными и защищенными проводами.
РДИМ обладает наилучшими вольт-секундными характеристиками, именно поэтому его целесообразно применять для защиты участков линии, подверженных прямым ударам молнии, а также для защиты подходов к подстанциям ВЛ.
РДИМ состоит из двух отрезков кабеля с корделем, выполненным из резистивного материала. Отрезки кабеля сложены между собой так, что образуются три разрядных модуля 1, 2, 3.
Скачать файл (2391.2 kb.)
Реферат ОПН
Реферат на тему:
План:
-
Введение
- 1 Применение
- 2 Устройство и принцип действия
- 2.1 Электроды
- 2.2 Дугогасительное устройство
- 3 Виды разрядников
- 3.1 Трубчатый разрядник
- 3.2 Вентильный разрядник
- 3.3 Магнитовентильный разрядник (РВМГ)
- 3.4 ОПН
- 3.5 Cтержневые искровые промежутки
- 3.6 Разрядник длинно-искровой
- 4 Обозначение Примечания
Источники
Введение
Разря́дник — электрический аппарат, предназначенный для ограничения перенапряжений в электротехнических установках и электрических сетях.
1. Применение
В электрических сетях часто возникают импульсные всплески напряжения, вызванные коммутациями электроаппаратов, атмосферными разрядами или иными причинами. Несмотря на кратковременность такого перенапряжения, его может быть достаточно для пробоя изоляции и, как следствие, короткого замыкания, приводящего к разрушительным последствиям.[1] Для того, чтобы устранить вероятность короткого замыкания, можно применять более надежную изоляцию, но это приводит к значительному увеличению стоимости оборудования. В связи с этим в электрических сетях целесообразно применять разрядники.
2. Устройство и принцип действия
Разрядник состоит из двух электродов и дугогасительного устройства.
2.1. Электроды
Один из электродов крепится на защищаемой цепи, второй электрод заземляется. Пространство между электродами называется искровым промежутком. При определенном значении напряжения между двумя электродами искровой промежуток пробивается, снимая тем самым перенапряжение с защищаемого участка цепи. Одно из основных требований, предъявляемых к разряднику — гарантированная электрическая прочность при промышленной частоте (разрядник не должен пробиваться в нормальном режиме работы сети).
2.2. Дугогасительное устройство
После пробоя импульсом искровой промежуток достаточно ионизирован, чтобы пробиться фазным напряжением нормального режима, в связи с чем возникает короткое замыкание и, как следствие, срабатывание устройств РЗиА, защищающих данный участок. Задача дугогасительного устройства — устранить это замыкание в наиболее короткие сроки до срабатывания устройств защиты.
3. Виды разрядников
3.1. Трубчатый разрядник
Трубчатый разрядник представляет собой дугогасительную трубку из полимеров, способных подвергаться термической деструкции с выделением значительного количества газов и без значительного обугливания — полихлорвинила или оргстекла (первоначально, в начале XX века, это была фибра), с разных концов которой закреплены электроды. Один электрод заземляется, а второй располагается на небольшом расстоянии от него (расстояние регулируется в зависимости от напряжения защищаемого участка). При возникновении перенапряжения пробиваются оба промежутка: между разрядником и защищаемым участком и между двумя электродами. В результате пробоя в трубке возникает интенсивная газогенерация (преимущественно углекислый газ), и через выхлопное отверстие образуется продольное дутье, достаточное для гашения дуги.
3.2. Вентильный разрядник
Вентильный разрядник РВМК-1150
Вентильный разрядник состоит из двух основных компонентов: многократного искрового промежутка (состоящего из нескольких однократных) и рабочего резистора (состоящего из последовательного набора вилитовых дисков). Многократный искровой промежуток последовательно соединен с рабочим резистором. В связи с тем, что вилит меняет характеристики при увлажнении, рабочий резистор герметично закрывается от внешней среды. Во время перенапряжения многократный искровой промежуток пробивается, задача рабочего резистора — снизить значение сопровождающего тока до величины, которая сможет быть успешно погашена искровыми промежутками. Вилит обладает особенным свойством — его сопротивление нелинейно — оно падает с увеличением значения силы тока. Это свойство позволяет пропустить больший ток при меньшем падении напряжения. Благодаря этому свойству вентильные разрядники и получили свое название. Среди прочих преимуществ вентильных разрядников следует отметить бесшумность срабатывания и отсутствие выбросов газа или пламени.
3.3. Магнитовентильный разрядник (РВМГ)
РВМГ состоит из нескольких последовательных блоков с магнитным искровым промежутком и соответствующего числа вилитовых дисков. Каждый блок магнитных искровых промежутков представляет собой поочередное соединение единичных искровых промежутков и постоянных магнитов, заключенное в фарфоровый цилиндр.
При пробое в единичных искровых промежутках возникает дуга, которая за счет действия магнитного поля, создаваемого кольцевым магнитом, начинает вращаться с большой скоростью, что обеспечивает более быстрое, по сравнению с вентильными разрядниками, дугогашение.
3.4. ОПН
Различные ОПН
Ограничитель перенапряжения нелинейный (ОПН) — это элемент защиты без искровых промежутков. Активная часть ОПН состоит из легированного металла, при подаче напряжения он ведет себя как множество последовательно соединенных варисторов. Принцип действия ОПН основан на том, что проводимость варисторов нелинейно зависит от приложенного напряжения. При отсутствии перенапряжений ОПН не пропускает ток, но как только на участке сети возникает перенапряжение, сопротивление ОПН резко снижается, чем и обуславливается эффект защиты от перенапряжения. После окончания действия перенапряжения на выводах ОПН, его сопротивление опять возрастает. Переход из «закрытого» в «открытое» состояние занимает единицы наносекунд (в отличие от разрядников с искровыми промежутками, у которых это время срабатывания может достигать единиц микросекунд). Кроме высокой скорости срабатывания ОПН обладает еще рядом преимуществ. Одним из них является стабильность характеристики варисторов после неоднократного срабатывания вплоть до окончания указанного времени эксплуатации, что, кроме прочего, устраняет необходимость в эксплуатационном обслуживании.
3.5. Cтержневые искровые промежутки
Cтержневые искровые промежутки также известные как «дугозащитные рога» применяются для защиты от пережога защищеных проводов и перевода однофазного к.з в двухфазное. Для возникновения дуги необходим ток к.з. превышающий 1 кА. Вследствие относительно низкого напряжения (6-10кВ против 20кВ в сетях Финляндии) и высокого сопротивления заземления «дугозащитные рога» в российских сетях не срабатывают.
В настоящее время на ВЛ 6-10 кВ они запрещены «Положением о технической политике» ФСК.
3.6. Разрядник длинно-искровой
Фотография скользящего разряда
Принцип работы разрядника основан на использовании эффекта скользящего разряда, который обеспечивает большую длину импульсного перекрытия по поверхности разрядника, и предотвращении за счет этого перехода импульсного перекрытия в силовую дугу тока промышленной частоты. Разрядный элемент РДИ, вдоль которого развивается скользящий разряд, имеет длину, в несколько раз превышающую длину защищаемого изолятора линии. Конструкция разрядника обеспечивает его более низкую импульсную электрическую прочность по сравнению с защищаемой изоляцией. Главной особенностью длинно-искрового разрядника является то, что вследствие большой длины импульсного грозового перекрытии вероятность установления дуги короткого замыкания сводится к нулю.
Существуют различные модификации РДИ, отличающиеся назначением и особенностями ВЛ, на которых они применяются.
РДИ предназначены для защиты воздушных линий электропередачи напряжением 6-10 кВ трехфазного переменного тока с защищёнными и неизолированными проводами от индуктированных грозовых перенапряжений и их последствий и прямого удара молнии; рассчитаны для работы на открытом воздухе при температуре окружающего воздуха от минус 60 °C до плюс 50 °C в течение 30-и лет.
Основное преимущество РДИ: разряд развивается вдоль аппарата по воздуху, а не внутри его. Это позволяет значительно увеличить срок эксплуатации изделий и повышает их надежность.
4. Обозначение
На электрических принципиальных схемах в России разрядники обозначаются согласно ГОСТ 2.727—68.
1. Общее обозначение разрядника
2. Разрядник трубчатый
3. Разрядник вентильный и магнитовентильный
4. ОПН
Примечания
- Общие принципы выбора варисторов для защиты от импульсных напряжений — www.proton-impuls.ru/stati/opvv.htm
Источники
- Родштейн Л. А. Электрические аппараты: Учебник для техникумов. — 4-е изд., перераб. и доп. — Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1981. — 304 с: ил.
- Защита сетей 6-35 кВ от перенапряжений / Халилов Ф. Х., Евдокунин Г. А., Поляков B.C., Подпоркин Г. В., Таджибаев А. И. — СПб.: Энергоатомиздат. Санкт-Петербургское отделение, 2002.- 272 с.
Разрядники и ОПН | Электрические аппараты и оборудование выше 1000В
Страница 4 из 6
7. РАЗРЯДНИКИ И ОГРАНИЧИТЕЛИ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ.
В отличие от выключателей разрядники и ограничители перенапряжений не являются коммутационной аппаратурой, а предназначены для защиты линии, оборудования от атмосферных и коммутационных перенапряжений.
Разрядники предназначены для защиты от перенапряжений при атмосферных явлениях (гроза) и неправильных оперативных переключениях персонала. При грозовых разрядах напряжение достигает 10 млн. Вольт, что может вывести из строя любую электроустановку. От прямых ударов молнии защищают стержневые и тросовые молниеотводы. Разрядник представляет собой элемент, изменяющий свое сопротивление в зависимости от уровня напряжения. При нормальном рабочем напряжении его сопротивление — большое и разрядник является изолятором. При увеличении напряжения выше допустимого в разряднике происходит пробой и он становится проводником, по которому электрический разряд от проводов воздушной линии уходит в землю, т.к. разрядник одним концом присоединен к проводу а другим к заземлителю. При уменьшении напряжения до нормального, разрядник опять становится изолятором.
В разрядниках применяются в качестве рабочего элемента воздушные промежутки и специальные диски из материалов, изменяющих свое сопротивление в зависимости от напряжения:(вилит, гирит, тервит, карбид кремния с миканитовыми, фарфоровыми или слюдяными прокладками).
Величина воздушных промежутков зависит от напряжения:
6 кВ — 10 мм ; 10 кВ — 15 мм ; 35 кВ — 100 мм .
Разрядники бывают вентильные (РВ) и трубчатые (РТ). Вентильные применяют на станциях (С) и подстанциях (П), трубчатые – на линиях. На ВЛ разрядники устанавливают в конце и в начале линий и через 150 м от начала и от конца ВЛ.
Типы разрядников:
РВО-6 — разрядник вентильный облегченный, на 6 кВ
РВП-10 — подстанционный на 16 кВ, масса 2,5 кг
РВС-220 – станционный, на 220 кВ (масса 400 кг)
РВМ-35-вентильный с магнитным дутьем на 35 кВ; масса 220 кг, до 110 кВ
РВРД-10 – вентильный с растягиванием дуги, до 10 кВ
РТВ-6 – трубчатый винипластовый, на 6 кВ
РТФ-110 – трубчатый фибробакелитовый на 110 кВ асса 11 кг
ОПНК-6(10) – ограничитель перенапряжения карьерный на 6 (10) кВ
Содержит варисторы, т.е. нелинейные сопротивления (вилит, карборунд, графит).Рисунок 26 – Разрядник РВО — 10
6.1 Ограничители перенапряжения нелинейные (ОПН). Ограничители перенапряжения являются аппаратами для глубокого (до 1,6 – 1,85 Uф) ограничения коммутационных перенапряжения с несколько лучшими грозозащитными характеристиками, чем у традиционных разрядников. Ограничители представляют собой высоконелинейное сопротивление на основе оксида цинка. Ограничители ОПН и ОПНИ отличаются схемой соединения. Ограничители с искровыми промежутками (ОПНИ) ограничивают также междуфазные перенапряжения (ОПНИ – 500 – до 1260 кВ при токе 1200 кВ). длина пути утечки изоляции ограничителей – не менее 1,8 см / кВ.Пробивные напряжения искрового элемента ограничителя ОПНИ – 500 составляет не менее 800 – 1200 мкс /100 кВ.
Ограничители типа ОПНО (облегчённые) устанавливаются только в тех точках распределительного устройства, которые при любых коммутациях не могут оказаться на разомкнутом конце односторонней питаемой линии.
Рисунок 27 — Электрические схемы ограничителей перенапряжения ОПН и ОПНИ.
59. Конструкция разрядников и опн.
Для зашиты изоляционных конструкций РУ от грозовых и коммутационных перенапряжений применяются разрядники и нелинейные ограничители перенапряжений.
Простейшим типом разрядника является искровой промежуток, состоящий из двух электродов, один из которых подсоединяется к защищаемому объекту, а второй — к заземлителю. Искровой промежуток пробивается при появлении на нем напряжения, превышающего его импульсное разрядное напряжение. Искровой промежуток срезает волну перенапряжения, приходящую с линии, и тем самым защищает оборудование электроустановки от пробоя или перекрытия. Однако разрядная характеристика искрового промежутка весьма нестабильна: она зависит как от состояния электродов, так и от внешних атмосферных условий. Основным средством защиты от грозовых перенапряжений являются грозозащитные разрядники. В энергосистемах используются разрядники двух типов: трубчатые и вентильные. Первые просты по конструкции и относительно дешевы. Они устанавливаются на линиях, на подходах к подстанциям и используются для защиты изоляции линий электропередачи. Вторые являются более сложным, более совершенным, но и более дорогим аппаратом. Они используются для защиты подстанционной изоляции. Трубчатый разрядник состоит из газогенерирующей трубки, внутреннего дугогасящего промежутка и внешнего искрового промежутка. При срабатывании разрядник пропускает не только импульсный ток перенапряжения, но и сопровождающий ток промышленной частоты. Разрядник должен быть способен погасить дугу во внутреннем промежутке при прохождении сопровождающего тока через нуль. Недостатком трубчатых разрядников является наличие нижнего и верхнего пределов сопровождающего тока, ограничивающих область падежного гашения дуги. Одним из основных недостатков вентильных разрядников является высокое значение коэффициента нелинейности материалов. Поэтому значительный прогресс был достигнут после разработки новых материалов с малым коэффициентом нелинейности. Это позволило разработать аппараты защиты без искровых промежутков. Такие аппараты получили наименование нелинейных ограничителей перенапряжений ОПН.
Основными элементами ОПН являются фарфоровый корпус 2, фланцы 4, имеющие устройство 3, обеспечивающее герметичность, наружный тороидальный экран 6 с держателями 5, обеспечивающий выравнивание распределения напряжения по варисторам 7. Варисторы имеют внутреннюю полость, служащую для сброса избыточного давления при аварийном перекрытии через клапан взрывобезопасности 3. Тепловая прослойка 8, передающая избыток теплоты от варисторов на корпус, одновременно используется для крепления варисторов 7. В последнее время для изготовления корпусов ОПН стали применять полимерные материалы, например стеклопластик, что позволяет существенно снизить массу аппаратов и упростить конструкцию ОПН.
Ограничитель подсоединен к сети в течение всего срока службы. Поэтому через варисторы непрерывно протекает ток. Ограничитель сохраняет работоспособность до тех пор, пока не нарушится тепловое равновесие аппарата.
1. Техн процесс получ эл энергии на КЭС
2. Техн процесс получ эле энергии на ТЭЦ
3. Техн проц получ эл энерг на ГЭС, ГАЭС
4. Техн проц получ эл энергии на АЭС
5. Нетрадиц. ист. получения эл энергии
6. Парогазовые установки
7. Газотурбинные электростанции
8. Различие между КЭС и ТЭЦ
9. Синхр генер: констр, принц действ, параметры.
10. Сист охлажд синхронных генераторов.
11. Сист возбужд синхронных генераторов.
12. АРВ. Работа систем УК, УБФ, УЭМК
13. АГП
14. Параллельная работа СГ.
15. Силовые транс: назнач, принцип действия, конструкция, параметры.
16. Сист охлажд трансформаторов и AT
17. Особенн констр AT. Параметры AT.
18. Регулир напряж трансформ и AT.
19. Допуст перегрузки трансформ и AT.
20. Способы гашен дуги пост и перемен тока в выключателях ВН.
21. Выкл ВН. Требов к выкл ВН. Параметры выключателей.
22. Разъед внутрен и наружн установки. Конструкция, параметры, назначение.
23. Отделители и короткозамыкатели. Конструкция, параметры, назначение.
24. Измерительные ТА: Назначение, погрешн, векторная диаграмма ТА.
25. Измерительные TV. Назначение, погрешности, векторная диаграмма
26. Первичные схемы эл. станций и п/с. Треб к схемам. Критерии выбора схем.
27. Структура схемы эл. станций и п/с.
28. Схемы п/с с одной секц системой шин.
29. Схемы ТЭЦ с одной секц системой шин.
30. Схемы ТЭЦ с двумя системами шин.
31. Упрощенные схемы РУ 35-220 кВ
32. Схема с 1 секц. СШ и ОСШ
33. Схема с 2 раб. СШ и ОСШ
34. Схемы 3/2, 4/3
35. Схемы пит собств нужд КЭС, блочных ТЭЦ. Выбор источников питания СН.
36. Схемы пит собств нужд ТЭЦ, блочных ТЭЦ. Выбор ист питания СН.
37. Схемы питания собственных нужд ПС. Выбор источников питания СН.
38. ОРУ. Требования ПУЭ к ОРУ.
39. ЗРУ. Требования ПУЭ к ЗРУ.
40. КРУ, КРУН, Требования ПУЭ к КРУ, КРУН.
41. Выбор выключателей и разъединителей.
42. Выбор измерительных ТТ.
43. Выбор измерительных ТН.
44. Типы проводников, применяемых на эл. станциях и п/с. Констр гибких токопроводов,
45. Причины, виды и последствия КЗ. Токи, определяемые в расчетах.
46. Назначение и порядок расчета симметр токов КЗ. Допущения при расчетах.
47. Способы преобразования схем замещения. Особенн расчета токов КЗ в системе с.н. эл.станций
48. Способы ограничения токов КЗ. Выбор реакторов. Особен сдвоенных реакторов.
49. Выбор блочных трансф и трансформ связи на электростанциях и подстанциях.
50. Метод приведенных затрат при технико-экономическом сравнении вариантов.
51. Виды эл изоляции электрооборудования
52. Изоляция воздушных линий электропередач
53. Молниезащита воздушных линий
54. Изоляция эл станций и подстанций
55. Изоляция эл закрытых и открытых РУ
56. Элегазовая изоляция, достоин и недостатки
57. Защита оборудования станций и подстанций от прямых ударов молнии
58. Защита изоляции электрооборудования от набегающих волн.
59. Конструкция разрядников и ограничителей перенапряжения
31. Устройство и принцип действия вентильного разрядника.
Для защиты изоляции электрооборудования подстанций применяются вентильные разрядники (РВ) и нелинейные ограничители напряжения (ОПН). В соответствии с защитными характеристиками этих аппаратов устанавливаются уровни изоляции трансформаторов и аппаратов подстанций.
Основными элементами вентильного разрядника являются многократный искровой промежуток и соединенный последовательно с ним резистор с нелинейной вольт-амперной характеристикой (рис. 6а). При воздействии на РВ импульса грозового перенапряжения пробивается искровой промежуток (ИП) и через разрядник проходит импульсный ток, создающий падение напряжения на сопротивлении резистора. Благодаря нелинейной вольт-амперной характеристике это падение напряжения мало меняется при существенном изменении импульсного тока (рис. 6б).
а) б)
Рис.6. Схема включения( а) и вольт-амперные характеристики вентильного разрядника (б): 1 и 2 разные нелинейности резистора, 1и 3 разные токи гашения.
Одной из основных характеристик РВ является остающееся напряжение Uост, представляющее собой падение напряжения на сопротивлении резистора при определенном импульсном токе (5—14 кА в зависимости от типа РВ), который называется током координации.
Остающееся напряжение и близкое к нему по значению импульсное пробивное напряжение искрового промежутка РВ Uост должны быть на 20—25 % ниже разрядного или пробивного напряжения защищаемой изоляции (координационный интервал).
Вслед за импульсным током через РВ проходит сопровождающий ток промышленной частоты. Сопротивление нелинейного резистора при рабочем напряжении резко возрастает, сопровождающий ток существенно ограничивается, и при переходе его через нулевое значение дуга в искровом промежутке гаснет.
Наибольшее напряжение промышленной частоты на РВ, при котором надежно обрывается сопровождающий ток, называется напряжением гашения Uгаш, а соответствующий сопровождающий ток — током гашения Iгаш.
Основу нелинейного резистора составляет порошок электротехнического карборунда SiC. На поверхности карборунда имеется запорный слой толщиной порядка 100 мкм из окиси кремния SiO2, сопротивление которого нелинейно зависит от напряженности электрического поля. При малых напряженностях поля (при небольших напряжениях на резисторе) удельное сопротивление слоя составляет 104—106 Ом*м, и практически все напряжение ложится на него, так как удельное сопротивление самого карборунда значительно меньше — около 10-2 Ом*м. При повышении напряженности поля сопротивление запорного слоя резко падает и значение сопротивления нелинейного резистора начинает определяться собственно карборундом. Свойство материала резко менять свое сопротивление в зависимости от напряжения, обеспечивая пропускание очень больших токов при высоких напряжениях и весьма малых при пониженных, называют «вентильным».
32. Ограничители перенапряжений.
Основной недостаток вентильных разрядников связан с тем, что резисторы на основе карборунда обладают сравнительно невысокой нелинейностью. Снижение защитного отношения РВ (Uост/ √2 Uгаш ) достигается ценой значительного усложнения искровых промежутков
Разработанные в последнее время в СССР и за рубежом резисторы на основе окиси цинка обладают значительно большей нелинейностью, чем резисторы на основе карборунда. Это позволило создать новый тип защитного аппарата — нелинейный ограничитель перенапряжений (ОПН). В ограничителях перенапряжений в силу очень большой нелинейности характеристики резистора сопровождающий ток при рабочем напряжении имеет значение долей миллиампера, что безопасно для защитного аппарата и не создает заметных потерь энергии. Поэтому ОПН выполняются без искровых промежутков.
По сравнению с вентильными разрядниками ограничители перенапряжений обладают следующими преимуществами:
глубоким уровнем ограничения всех видов перенапряжений;
отсутствием сопровождающего тока после затухания волны перенапряжения;
простотой конструкции и высокой надежностью в эксплуатации;
стабильностью характеристик и устойчивостью к старению;
способностью к рассеиванию больших энергий;
стойкостью к атмосферным загрязнениям;
малыми габаритами, весом и стоимостью.
Конспект «Аппараты защиты» Разрядники и ограничители перенапряжения
Разрядники и ограничители перенапряжения
Перенапряжения представляют большую опасность для электрооборудования электровоза, так как могут вызвать пробой изоляции. Различают перенапряжения коммутационные и атмосферные. Коммутационные перенапряжения возникают при замыкании и размыкании цепей под нагрузкой. Особенно большие перенапряжения возникают при грозовых разрядах вблизи контактного провода или при прямых ударах молнии в контактную сеть, когда в ней образуются волны перенапряжений. Релейная защита при столь быстро изменяющихся процессах не успевает сработать. Поэтому на электровозах, контактной сети и тяговых подстанциях устанавливают разрядники. Они первыми воспринимают перенапряжения и отводят их на землю.
Для защиты электрооборудования электровозов переменного тока от перенапряжений применяются разрядники РВМЭ-25, РВЭ-25М и ограничители перенапряжений ОПН-1,28 и ОПН-0,4.
Разрядник РВЭ-25М (см. рис. 10.11, табл. 10.4) состоит из нелинейного вилитового резистора 6 и многократных искровых промежутков 5, помещенных в герметизированный фарфоровый кожух 3. Многократный искровой промежуток разрядника составлен из последовательно соединенных комплектов, каждый из которых содержит четыре единичных искровых промежутка. Единичный искровой промежуток образуется двумя тарельчатыми электродами, изолированными друг от друга миканитовыми прокладками в виде шайб. Для равномерного распределения напряжения между искровыми промежутками каждый комплект их шунтирован двумя высокоомными резисторами.При повышении напряжения до заданного значения искровые промежутки пробиваются и вилитовый резистор подключается к защищаемой цепи. При этом через разрядник протекает импульсный ток. При увеличении приложенного к разряднику напряжения и протекающего через него тока сопротивление вилитового резистора резко уменьшается из-за нелинейности его характеристики. В результате перенапряжение не превышает допустимого для защищаемой цепи значения. После снижения напряжения до рабочего уровня остаточный ток через раз рядник составляет не более 80—100 А, что обеспечивает гашение дуги.
Разрядник РВМЭ-25 снабжен предохранительным устройством, предотвращающим взрыв фарфорового кожуха при повреждении искровых промежутков, и отличается от разрядника РВЭ-25М более совершенной конструкцией искровых промежутков и применением
тервитовых нелинейных резисторов. Тервит состоит из электротехнического карборунда и связующего материала и обжигается при высоких температурах. Он имеет более высокую пропускную способность, чем вилит, но вентильные свойства тервита хуже, чем у вилита.
Ограничитель перенапряжений ОПН-1,28 подключается к вторичной обмотке тягового трансформатора (см. табл. 10.4). Он содержит нелинейные резисторы с высокой степенью нелинейности характеристики. Токи, протекающие по резисторам при рабочем
напряжении, не превышают 1—2 мА, что исключает необходимость искровых промежутков. Резисторы изготовлены из керамики на основе окиси цинка, собраны между собой по последовательно-параллельной схеме и помещены в фарфоровый герметизированный корпус. Ограничитель снабжен предохранительным клапаном, предотвращающим разрушение корпуса в аварийных режимах. На электровозах постоянного тока используется магнитный вентильный униполярный разрядник РВМУ-3,3 и разрядник РВКУ-3,3 (см. рис. 10.12, табл. 10.4).