Rörstoppare — Enhet, funktioner, tillämpning, fördelar och nackdelar
Användningen av åskledare utesluter inte helt åskskador på elektriska installationer, särskilt kraftledningar, eftersom sannolikheten för att blixtnedslag för luftledningar kan vara relativt hög och dessutom ofta utförs utan något skydd av ledarna alls. . Överspänningar som uppstår på ledningarna vid blixtnedslag når transformatorstationer (det är därför de kallas överspänningar) och kan utgöra en fara för isoleringen av den utrustning som är installerad där.
För att förhindra skador på någon isolerande struktur, inkludera en gnista, volt-sekund (vars karakteristik måste ligga under volt-sekundskaraktäristiken för den skyddade isoleringen.Om detta villkor uppfylls kommer överspänningsvågens fall i alla fall att orsaka att gnistgapet bryter ned, följt av ett kraftigt fall ("avbrott") av spänningen över gnistgapet och den skyddade isoleringen en impulsström genom gnistgapet kommer att börja flyta på grund av spänningen för den elektriska installationens industriella frekvens - den medföljande strömmen.
I installationer med en jordad noll eller i händelse av ett två- eller trefas gnistgapsfel, kanske den efterföljande ljusbågen inte släcks av sig själv, och impulsfelet i detta fall kommer att bli en stabil kortslutning, vilket leder till ett avbrott i installation . Därför, för att undvika en sådan avstängning av installationen, är det nödvändigt att släcka nästa båge genom gnistgapet.
Enheter som inte bara ger isoleringsskydd mot överspänning, utan även släcker nästa ljusbåge på kortare tid än reläskyddets varaktighet, kallas skyddsavledare i motsats till konventionella ljus, som vanligtvis kallas skyddsgap (PZ).
Rörstopp tillsammans med ventil är huvudtyperna av hållare. De skiljer sig åt i principen för efterföljande bågsläckning. I röravledare släcks ljusbågen genom att skapa en intensiv longitudinell skur och i ventilavledare släcks ljusbågen på grund av en minskning av den efterföljande strömmen med hjälp av ett extra motstånd kopplat i serie med gnistgapet.
Ett rörgnistgap (fig. 1, a) är ett rör 2 tillverkat av isolerande gasalstrande material, inuti vilket det finns ett oreglerat ljusbågssläckningsgap S1 bildat av en stavelektrod 3 och en fläns 4.Gnistan är separerad från driftspänningen av ett externt gnistgap, eftersom röret 2 inte är avsett för långvarig närvaro under spänning på grund av nedbrytningen av det gasalstrande materialet under påverkan av läckageläckor. Begränsarens andra fläns 1 är jordad.
Ris. 1. Röravledare: a — anordning och kopplingskrets, b — konventionell notation av diagrammen, c — spänning i avledaren, d — ekvivalent krets.
Med en överspänning i nätet (fig. 1, c) bryts båda gnistgap och överspänningsvågen (kurva 1) avbryts. En medföljande ström börjar flyta längs vägen som skapas av pulsurladdningen, och gnisturladdningen förvandlas till en bågurladdning.Under verkan av den höga temperaturen i bågkanalen i den medföljande strömmen sönderdelas rörets material med frigöringen av en stor mängd gaser ökar trycket i den kraftigt (upp till tiotals atmosfärer) och gaserna tvingas ut genom flänsöppningen 4, vilket skapar en intensiv longitudinell sprängning. Som ett resultat släcks ljusbågen när strömmen först passerar genom noll.
När gnistgapet utlöses avger det glödande joniserade gaser i form av en fackla 5 1,5 - 3,5 m lång och 1 - 2,5 m bred (beroende på gnistgapets nominella spänning) och ett ljud hörs som liknar ett skott Jag hörde. Därför, för att förhindra fas-till-fas-fel, vid installation av avledare, är det nödvändigt att säkerställa att de strömförande delarna av intilliggande faser inte faller in i urladdningszonen.Avledarens utlösningsspänning kan justeras genom att ändra avståndet för det externa gnistgapet, men de kan inte reduceras under ett visst minimum, eftersom detta gör att avledaren löser ut för ofta och ökar deras slitage.
Eftersom det elektriska fältet för de stavformade elektroderna i rörgnistgapet är mycket inhomogent, har dess volt-sekund-karaktäristik en minskande karaktär i området upp till 6-8 μs, vilket inte överensstämmer med de platta volt-sekundsegenskaperna för transformatorer och elektriska maskiner. En viss intensitet av gasbildning krävs för framgångsrik ljusbågssläckning, därför finns det en lägre gräns för strömmar som ska skäras vid vilken urladdaren fortfarande kan släcka ljusbågen inom 1-2 halvcykler.
Den övre gränsen för avbrottsströmmar är också begränsad, eftersom för intensiv gasbildning kan leda till förstörelse av avledaren (brott av röret eller förstörelse av flänsar).
Området för avbrottsströmmar anges i avledarens typbeteckning, till exempel RTV 35 / (0,5 - 2,5) betyder en röravledare 0,5 - 2,5 vinylplast för 35 kV med ett avbrottsströmområde på 0,5 - 2,5 kA.
När längden på bågundertryckningsgapet minskar och dess diameter ökar, förskjuts båda gränserna för urladdningsströmmarna till större värden.
Eftersom driften av avledaren åtföljs av förbränning av en del av materialet i ljusbågsdämpningsröret, efter 8 — 10 operationer, när diametern ökar med 20 — 25 % jämfört med den ursprungliga, blir avledaren oanvändbar (eftersom gränserna för strömmarna, avbrutna av den, ändras) och måste bytas ut.
För att ta hänsyn till antalet operationer är rörbegränsarna utrustade med en aktiveringsindikator i form av en metallremsa 6 (se fig. 1, a), som inte vecklas ut av gaserna som avges av begränsaren. För närvarande tillverkar industrin RTF-rörhållare där gasen genereras från fiberröret och RTV-typ med vinylplaströr.
På grund av fiberns låga mekaniska hållfasthet är den innesluten i ett tjockt rör av bakeliserat papper, som, för att minska dess hygroskopicitet, är täckt med en fuktbeständig lack (vanligen perklorovinylemalj), som tål atmosfärisk påverkan i sommar- och vinterperioder väl. Ett karakteristiskt särdrag hos RTF-avledaren är närvaron av en kammare i den slutna änden av röret, vilket förstärker den längsgående utblåsningen när strömmen passerar genom nollvärdet och därmed bidrar till ljusbågssläckning.
I RTV-begränsningar genereras gasen av ett vinylplaströr, som har en högre gasgenereringsförmåga och isolerande egenskaper som bevaras väl även när man arbetar utomhus i alla väder. RTV-avledare har en enklare design (ingen inre kammare, ingen målning krävs) och högre övre gränser för brytströmmar (15 kA istället för 7-10 kA för RTF-avledare).
Ris. 2. Rörstopp RTV-20-2 / 10
För drift i nätverk med mycket stora intermittenta strömmar (upp till 30 kA) produceras förstärkta begränsare av RTVU-typ, vars ökade mekaniska hållfasthet uppnås genom att linda ett vinylplaströr med lager av glastejp impregnerade med en väderbeständig epoxiförening.
Impulsbärkraften hos röravledare, som passerar praktiskt taget hela blixtströmmen genom dem när den träffar ledningen, är ganska hög och uppgår till 30–70 kA.
Valet av röravledare görs i enlighet med nätverkets nominella spänning och gränserna för nätverkets kortslutningsströmmar vid installationsstället. Den maximala kortslutningsströmmen beräknas när alla nätverkselement (ledningar, transformatorer, generatorer) är påslagna, med hänsyn tagen till den aperiodiska komponenten av kortslutningsströmmen, minimiströmmen - med en nätverkskrets med delvis frånkopplade element (för till exempel för översyn) och utan den aperiodiska komponenten beaktas. Kortslutningsströmgränserna hittades. måste passa inom röravledarens avbrottsströmgränser.
Röravledare tillverkas för spänningar från 3 till 220 kV, avbrottsströmmar sträcker sig från 0,2 — 7 och 1,5 — 30 kA vid spänning 3 — 35 kV till 0,4 — 7 och 2,2 — 30 kA vid spänning 110 kV. 220 kV-avledaren består av två 110 kV-röravledare förbundna med en stålbur med utloppsrör.
De främsta nackdelarna med röravledare är närvaron av en urladdningszon, ett brant avbrott i överspänningsvågen, en kortslutning (om än kortvarig) från ledningarna till jord och en särskilt brant volt-sekundskaraktär, vilket utesluter möjligheten av omfattande användning av röravledare som skyddsanordning för transformatorstationsutrustning. Nackdelen med rörbegränsare är närvaron av begränsande avbrutna strömmar, vilket komplicerar deras produktion och drift.
På grund av sin enkelhet och låga kostnad används röravledare i stor utsträckning som hjälpmedel för skydd av transformatorstationer, för att skydda lågeffekts- och lågkritiska transformatorstationer, såväl som enskilda sektioner av ledningar.
För närvarande ersätts rör- och ventilbegränsare gradvis av icke-linjära spänningsbegränsare (begränsare)... De är seriekopplade metalloxidvaristorer (icke-linjära motstånd) utan gnistor, inneslutna i ett porslins- eller polymerfodral.