- Устройство и принцип на работа
- приложение
- Видове отводители
- Технически спецификации
- Поддръжка и диагностика на разрядници
- Видео по темата на статията
Помогнете на развитието на сайта, споделяйки статията с приятели!
Един от най-опасните аварийни режими в електрическите мрежи е импулсен скок на напрежение по време на атмосферни разряди, припокриващи се линии или превключващи операции. Тази стойност далеч изпреварва увеличаването на импулсния ток и засяга изолацията на електрическото оборудване и други устройства, поради което класическите автомати и други защити, които реагират на промяна в номиналния ток, не са ефективни срещу него.
Стойността на свръхнапрежението може да бъде няколко пъти по-висока от номиналната работна стойност, поради което това явление застрашава цялото оборудване и мрежови елементи. За да се предотвратят значителни загуби и последващи разходи за възстановяване в електрически инсталации, се използват потискащи пренапрежения (SPD).
Устройство и принцип на работа
Структурно, потискащото устройство включва полупроводникови елементи с нелинейна стойност на съпротивление. Като правило, в ролята на такива елементи са вилитови дискове, направени на базата на цинкови оксиди с включване на примеси в състава. Отвън дисковете са затворени със защитно покритие, а на краищата им има електрически проводници, единият от които се подава към защитената електрическа мрежа, а вторият е заземен. Пример за конкретен вариант на устройство за пренапрежение е показано на фигура 1 по-долу:
Работата на пренапрежения е подобна на конвенционалния варистор, като отличителна черта на ограничителя са някои различия с характеристиката на варистора по отношение на проводимостта и скоростта на нарастване. Принципът на действие на потискащото напрежение е в неговата нелинейна токово-волтажна характеристика (IVC). Това означава, че при номинално напрежение съпротивлението на варисторите е достатъчно голямо и токът не тече през тях - неговото изолационно съпротивление е сравнимо с изолацията на кабели, изолатори и електрически уреди.
В режим на работа, когато настъпят мълниеви разряди или други високоволтови импулси, съпротивлението на нелинейните резистори вътре в ограничителя рязко спада. По правило тази стойност се доближава до нула или несъизмеримо по-малка от съпротивлението на мрежата и всички свързани към нея устройства. Следователно, в случай на превключване или гръмотевични пренапрежения, токът на разряд тече само през потискащо напрежение към земята, което предпазва електрическото оборудване.
Границите на действие на пренапреженията за мълниеносни изхвърляния или други импулсни свръхнапрежения се определят от неговата токово-напрежена характеристика.
Както можете да видите от Фигура 2, когато потискащото напрежение работи до 600V, токът, преминаващ през него, ще бъде нула. Веднага след като тази стойност премине 600V маркировката, съпротивлението спада рязко и текущият поток нараства до стотици и хиляди ампера.
Тук характеристичната крива е представена от три секции:
- 1 - зона с нулеви или свръхниски токове;
- 2 - площ на средните токови натоварвания;
- 3 - площ на максималния ток.
приложение
За предотвратяване на натрупването на свръхнапрежение върху електрическото оборудване с последващото прехвърляне на разрядния импулс към земята се използва потискащо напрежение.
Широко разпространената употреба на нелинейни ограничители е често срещана в електропроводите, където те действат като мълниезащита, а самите проводници са мълниеприемници. За промишлени цели, устройствата за защита от пренапрежение се използват за защита на различни електрически уреди и персонал, например при тягови и трансформаторни подстанции, разпределителни уредби и др. В домакинските уреди пренапрежения се използват за монтиране в електрически табла на входа на сградата или за защита на ценното оборудване.
Видове отводители
Поради големия обхват от задачи, потискащите пренапрежения се разделят на няколко типа, които се различават по следните параметри:
- Клас на напрежението - работното количество, за което е проектиран лимитерът, е разделено на устройства до 1kV и по-високи, като обикновено напрежението съответства на стандартната стойност на електрическите параметри на мрежата (6, 10, 35kV).
- Материал на ризата - определя вида на изолацията на външния слой, най-често използваните порцеланови или полимерни модели.
- Клас на сигурност - определя възможността за инсталиране или за отворена част, или само в закрити помещения.
- Броят на елементите или фазите - броят на отводителите зависи от броя на защитените фази и величината на захранващото напрежение.
Така за всяка от фазите в електрическата инсталация може да се инсталира отделна колона или една за всички. Трябва също да се отбележи, че в електрически инсталации за 110 kV и повече отвеждащи устройства за една фаза могат да се сглобяват от няколко елемента от един и същи тип, например от три до 35 kV.
В зависимост от причините за пренапрежение в мрежата, защитното устройство трябва да бъде подравнено в съответствие с изискванията на стандартите:
- ГОСТ Р 50571.18-2000 - от възможни пренапрежения в мрежи с ниско напрежение с високи странични затваряния.
- ГОСТ Р 50571.19-2000 - от скокове, формирани от въздействието на мълния и произтичащите от тях електрически инсталации.
- ГОСТ Р 50571.20-2000 - от пренапрежение, генерирано от електромагнитни ефекти.
Комбинацията от няколко типа ви позволява да изграждате многофункционални или стъпкови ограничители.
порцелан
Доста често срещана опция са превключване на потискащите напрежението с порцеланов корпус. Такива модели се различават по експлоатационните си параметри, тъй като керамиката е имунизирана срещу ефектите на слънчевата радиация, а вътрешният разрядник на клапана е практически независим от околната температура.
Също така, значително предимство на тези ограничители е високата механична якост на натиск и разкъсване, така че те могат да бъдат използвани като носеща конструкция. Но порцелановите отводители се характеризират с относително голяма тежест и също представляват значителна заплаха в случай на скъсване, тъй като парчета от порцелан ударяват близките сгради и могат да наранят персонала.
полимер
С развитието на химическата промишленост и разпространението на полимери като диелектрици, те значително изместиха граничните ограничители. Полимерните отводители са якета, изработени от гума, винил, флуоропласт или други подобни материали.
Ограничителите на полимерите са много по-устойчиви на влага, те са по-леки и по-сигурни, тъй като в случай на счупване на тялото чрез свръхналягане вътре в колоната, ризата се поврежда по протежение на разломната линия, но не се разпада с остри фрагменти. Значително предимство на полимерните модели е тяхната устойчивост на динамични натоварвания.
Недостатъците на полимерните отводители включват възможността за натрупване на прах и други плевели на повърхността на диелектрика, което с течение на времето води до увеличаване на пропускателната способност, увеличаване на тока на утечка и разрушаване на изолацията. Също така, полимерите се страхуват от слънчевата радиация и температурните колебания в околната среда.
Единична колона
Такива отводители са един структурен елемент с нелинейно съпротивление. Броят на полупроводниковите дискове в тях се набира в съответствие с категорията на защитената електрическа инсталация. В зависимост от количеството и вида на праха и плевелите, които се утаяват на повърхността, едноколонните отводители се разделят на класове от II до IV според калибрирането по ГОСТ 9920.
Mnogokolonkovye
За разлика от предишните устройства, работещи с превключващите пренапрежения, тези средства за защита на високоволтово оборудване имат няколко колони, модули или блокове, които са комбинирани в една система. Този тип отводител се характеризира с по-голяма надеждност по отношение на защитените обекти, тъй като е в състояние да реагира на единични и диференциални пренапрежения.
Технически спецификации
При избора на конкретен модел за потискане на напрежението, се вземат предвид следните параметри на устройството:
- Време за реакция - характеризира скоростта на отваряне на полупроводниковия елемент на ограничителя след повишаване на напрежението.
- Експлоатационно напрежение - определя количеството електрическа енергия, което един разрядник може да издържи без никакви смущения през който и да е период от време.
- Номиналното пренапрежение - стойността на работното количество, което апаратът може да издържа в продължение на 10 секунди, също се нормализира заедно с остатъчното напрежение, което остава в мрежата.
- Ток на утечка - възниква в резултат на прилагане на напрежение към потискащо напрежение и се определя от неговото омично съпротивление или параметри на резистора. В добро състояние този параметър е стотни или хилядни от ампери, преминаващи през кожуха и полупроводника от източника до заземяващия проводник.
- Разрядният ток - стойността, получена по време на импулсни скокове, в зависимост от източника на свръхнапрежение, се разделя на атмосферни, електромагнитни и превключващи импулси.
- Устойчивост на пренапрежение на пренапрежения - определя способността да се поддържа целостта на всички конструктивни елементи в авариен режим.
Поддръжка и диагностика на разрядници
По време на работа, пренапреженията не са елемент за еднократна употреба. Следователно, те могат да извършват многократно операции по прехвърляне на импулсен разряд в наземната шина автоматично. Поради естеството на потока и величината на свръхнапрежението, разрядникът може да загуби фабричните си настройки, като намали ефективността си до пълна повреда. За да се предотвратят такива ситуации, те са обект на периодични проверки по време на експлоатация, което е регламентирано в точка 2.8.7 от ПТЭЭП. Когато това е отметнато:
- Устойчивост - поне веднъж на 6 години, измерена с мегомметър.
- Токът на проводимостта се проверява само ако предишният параметър е намален.
- Пробното напрежение и херметичността се проверяват само след фабричен ремонт или при въвеждане в експлоатация. Самоосигуряващи се и експлоатиращи организации такива диагностични мерки за ограничителите не са направени.
- Термичните измервания трябва да се извършват в съответствие с правилата на производителя или местната превантивна поддръжка.
Също така по време на работа може да се извърши външна проверка на устройството за наличие на подгар, чипс, замърсяване или други дефекти в изолацията.