что такое рдип на вл

Что такое рдип на вл

Данные разрядники, имеющие в соответствии с утвержденными в 2002 году Техническими Условиями официальное сокращенное название РДИП-10-IV-УХЛ1, прошли все необходимые испытания и сертификацию, приняты МВК к серийному производству и массовой эксплуатации в энергосистемах.

В настоящее время РДИП-10-IV-УХЛ1 находят все более широкое применение в различных регионах страны при строительстве новых, реконструкции и техническом перевооружении существующих ВЛ 6,10 кВ, в соответствии с проектными решениями, базирующимися на необходимой нормативно-технической документации, разработанной институтом «ОАО РОСЭП». Число разрядников, успешно эксплуатируемых во многих регионах России, превышает 500 000.

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°С до плюс 50°С в течение 30-и лет.

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. При возникновении на проводе ВЛ индуктированного грозового импульса искровой воздушный промежуток S между проводом ВЛ и металлической трубкой разрядника пробивается, и напряжение прикладывается к изоляции между металлической трубкой и металлическим стержнем петли, имеющим потенциал опоры.

Под воздействием приложенного импульсного напряжения вдоль поверхности изоляции петли от металлической трубки к зажиму крепления разрядника (по плечу с промежуточными электродами) развивается скользящий разряд. Вследствие эффекта скользящего разряда вольт-секундная характеристика разрядника расположена ниже, чем вольт-секундная характеристика изолятора, т.е. при воздействии грозового перенапряжения разрядник перекрывается, а изолятор нет. После прохождения импульсного тока молнии разряд гаснет, не переходя в силовую дугу, что предотвращает возникновение короткого замыкания, повреждение провода и отключение ВЛ.

Разрядник состоит из согнутого в виде петли металлического стержня, покрытого слоем изоляции из полиэтилена высокого давления, на его поверхности (на одном из плечей разрядника) закреплены промежуточные кольцевые электроды. Концы изолированной петли закреплены в зажиме крепления, с помощью которого разрядник присоединяется к штырю изолятора на опоре ВЛ. В средней части петли поверх изоляции расположена металлическая трубка. На проводе ВЛ, напротив металлической трубки разрядника, закрепляется универсальный зажим для создания необходимого воздушного искрового промежутка S.

Закрепление изолированной петли разрядника на ВЛ производится с помощью зажима крепления. Зажим крепления изготовлен из стали, покрытой защитным слоем цинка, и имеет конструкцию, обеспечивающую надежное крепление разрядника к элементам арматуры ВЛ.

Конструкция зажима крепления разрядника может быть изменена и иметь форму, адаптированную под конкретные условия крепления разрядника на опоре ВЛ. Универсальный зажим для провода изготовлен из стали, покрытой защитным слоем цинка. Конструкция зажима позволяет устанавливать его как на неизолированные, так и на защищённые провода, зажим для которых имеет прокусывающие шипы.

Разрядник предназначен для защиты ВЛ 6, 10 кВ от индуктированных грозовых перенапряжений, которые составляют подавляющую долю от общего числа грозовых перенапряжений, способных приводить к перекрытиям изоляции.

Известно, что величина индуктированных перенапряжений не превосходит значения 300 кВ, и это позволяет при правильной организации молниезащиты исключить возможность одновременного перекрытия двух или трех фаз на одной опоре и, соответственно, междуфазных коротких замыканий. Для этого необходимо устанавливать по одному разряднику на опору с чередованием фаз, например, на первой опоре разрядник устанавливается на фазу А, на второй — на фазу В, на третьей — на фазу С и т. д.

При такой системе установки индуктированное на линии грозовое перенапряжение приводит к перекрытию разрядников на разных фазах соседних опор и образованию контура междуфазного замыкания сопровождающего тока напряжения промышленной частоты, в который включены сработавшие разрядники и сопротивления заземления опор, ограничивающие этот ток на уровне нескольких сотен ампер, способствуя его гашению и предотвращению отключения ВЛ.

Разрядные характеристики РДИП-10 обеспечивают то, что ни один из изоляторов всех трех фаз в данной схеме не перекрывается, поскольку каждый из них защищен разрядником, установленным электрически параллельно ему и расположенным либо непосредственно рядом с изолятором, либо на соседней опоре.

При уровнях индуктированных перенапряжений, близких к импульсному напряжению срабатывания разрядника, возможно перекрытие разрядника лишь на одной опоре, приводящее к однофазному замыканию на землю. Ток замыкания при этом не превышает 10-20 А, и петлевой разрядник с общей длиной перекрытия 80 см гарантированно исключает возникновение силовой дуги.

Основные технические характеристики

По вопросам получения консультации и приобретения продукции вы можете связаться с компанией «Стример».

Источник

Что такое рдип на вл

Защита ВЛ среднего класса напряжения 6-70 кВ от грозовых перенапряжений и пережога защищенных проводов является весьма актуальной задачей. В некоторых странах для этих целей пытаются применять ограничители перенапряжений нелинейные (ОПН). Основным недостатком, определяющим техническую и экономическую нецелесообразность применения ОПН для грозозащиты воздушных линий (ВЛ), является то, что они выходят из строя при прямых ударах молнии (ПУМ). Эта крайне отрицательная их характеристика неоспорима и признается самими разработчиками ОПН (см., например, [1, 2]).

В Японии накоплен большой опыт применения ОПН с воздушным промежутком для грозозащиты ВЛ 6,6 кВ. Эти устройства относительно успешно работают только в сочетании с грозозащитным тросом. Причем, увеличение энергоемкости ОПН, само по себе, не решает проблемы их разрушения от ПУМ. Даже в случае применения грозозащитных тросов наблюдаются повреждения ОПН при ПУМ с большими токами [3]. Следует отметить, что это весьма дорогое решение, т.к. для надежной защиты ВЛ помимо установки троса необходимо установить ОПН параллельно каждому изолятору ВЛ.

Длинно-искровые разрядники (РДИ) принципиально отличаются от всех известных аппаратов и устройств грозозащиты, прежде всего, тем, что не подвержены повреждениям от токов грозовых воздействий, т.к. токи протекают по каналу разряда вне аппарата в воздухе. Это обусловлено их уникальными принципом действия и конструктивными параметрами, которые и предопределили успешную возможность их массового повсеместного применения для грозозащиты распределительных электрических сетей с необходимо высокой степенью надежности.

Длинно-искровые разрядники рекомендованы ФСК ЕЭС для защиты ВЛ от грозовых перенапряжений и пережога проводов [4,5].

К настоящему моменту более 100 тыс. РДИ петлевого типа (РДИП) установлены и успешно эксплуатируются на ВЛ 10 кВ.

В ноябре 2006 года состоялась межведомственная комиссия ФСК по приемке трех новых типов РДИ 10 кВ: РДИ шлейфового типа (РДИШ-10); РДИ модульного типа с длиной перекрытия по поверхности 1,5 м (РДИМ-10-1,5); РДИ модульного типа для компактных ВЛ (РДИМ-10-К).

Принцип работы разрядников основан на использовании эффекта скользящего разряда, который обеспечивает большую длину импульсного перекрытия по поверхности разрядника. За счет этого, а также благодаря разбиению канала разряда на части промежуточными электродами, исключается переход импульсного перекрытия в силовую дугу тока промышленной частоты. Настоящая статья посвящена описанию принципов работы, конструкций и областей применения указанных выше разрядников.

РДИ шлейфового типа (РДИШ-10)

Разрядник предназначен для защиты ВЛ напряжением 6, 10 кВ трехфазного переменного тока с защищенными и неизолированными проводами от индуктированных грозовых перенапряжений и их последствий.

Конструкция РДИШ-10 показана на рис. 1. Основным элементом разрядника является отрезок специального кабеля с алюминиевой монолитной жилой O 9 мм и трехслойной изоляцией из сшитого полиэтилена (ПЭ) общей толщиной около 4 мм. Прилегающий к жиле слой выполнен из проводящего ПЭ, средний слой-из чисто изоляционного ПЭ, а наружный слой — из светостабилизированного трекингостойкого ПЭ. На одном из плечей отрезка кабеля установлены промежуточные кольцевые электроды, обеспечивающие разбиение канала перекрытия на отдельные отрезки. Кабель снабжен алюминиевыми оконцевателями, через которые жила кабеля выступает за пределы изоляции. Разрядник крепится к проводу за эти выпуски с использованием зажимов. В средней части кабеля установлена металлическая трубка, за которую, посредством скобы и обвязки вязальной проволокой, осуществляется крепеж разрядника к изолятору. К штырю этого же изолятора, напротив металлической трубки, устанавливается стержневой электрод для обеспечения необходимого искрового промежутка.

Соединительные зажимы изготовлены из стали, покрытой защитным слоем цинка, и имеют конструкцию, обеспечивающую надежное крепление разрядника к проводу ВЛ. Конструкция зажима имеет две модификации, позволяющие устанавливать разрядник как на неизолированные провода, так и на защищенные провода, для которых зажим имеет прокусывающие шипы.

Для достижения необходимого искрового промежутка 20-40 мм возможно изгибание стержневого электрода, путем приложения усилия после его установки.

При возникновении на проводе ВЛ индуктированного грозового импульса перенапряжения металлическая трубка на кабеле разрядника приобретает тот же высокий потенциал, что и провод (вследствие большой емкостной связи между трубкой и жилой кабеля). Поэтому первоначально практически все грозовое перенапряжение оказывается приложенным к искровому воздушному промежутку между трубкой и заземленным стержневым электродом. При напряжении порядка 50-70 кВ промежуток пробивается, и металлическая трубка на поверхности кабеля приобретает нулевой потенциал земли. Таким образом перенапряжение оказывается приложенным между жилой кабеля и металлической трубкой на его поверхности. Под воздействием этого перенапряжения вдоль поверхности изоляции разрядника развивается скользящий разряд, который проходит от металлической трубки через промежуточные кольцевые электроды к соответствующему оконцевателю. Таким образом провод ВЛ оказывается связанным с заземленной опорой через длинный канал разряда, который разбит на отдельные отрезки кольцевыми электродами. После прохождения импульсного тока грозового перенапряжения по каналу разряда протекает сопровождающий ток промышленной частоты. Однако при первом переходе тока через ноль разряд гаснет, не переходя в силовую дугу, что предотвращает возникновение короткого замыкания и отключение ВЛ.

Конструкция разрядника, кроме того, обеспечивает усиление крепления провода на опоре, то есть разрядник заменяет обычный шлейф двойного крепления.

Разрядники РДИШ-10 целесообразно применять для защиты ВЛ 6, 10 кВ от индуктированных грозовых перенапряжений в тех случаях, когда необходимо применять двойное крепление проводов. Их надо устанавливать по одному на опору с чередованием фаз, так же как РДИП [4]. Например, на первой опоре на фазе А устанавливается РДИШ-10 (а на фазах В и С — обычные металлические шлейфы); на второй опоре РДИШ-10 устанавливается на фазу В (а на фазах А и С — обычные металлические шлейфы); на третьей опоре РДИШ-10 устанавливается на фазу С (а на фазах А и В — обычные металлические шлейфы) и т. д.

РДИ модульного типа с длиной перекрытия по поверхности 1,5 м (РДИМ-10-1,5)

Возможны различные варианты исполнения РДИ. Наилучшими вольт-секундными характеристиками обладают РДИ модульного типа (РДИМ), что позволяет с их помощью защитить изоляцию ВЛ не только от индуктированных перенапряжений, но и от прямых ударов молнии в линию.

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 (см. рис. 2 а, б).

Отрезки резистивного корделя подсоединяются к металлическим оконцевателям через внутренние искровые промежутки И1, И2, И3, И4.

При воздействии импульса грозового перенапряжения они перекрываются и резистивный кордель верхнего отрезка кабеля, имеющий сопротивление R, выносит высокий потенциал U на поверхность нижнего отрезка кабеля в его средней части.

Аналогично, резистивный кордель нижнего отрезка кабеля, имеющий также сопротивление R, выносит низкий потенциал 0 на поверхность верхнего отрезка кабеля в его средней части.

Таким образом, к каждому разрядному модулю одновременно приложено полное напряжение U и для всех трех разрядных модулей 1, 2, 3 созданы условия для одновременного начала развития скользящих разрядов, которые, при перекрытии соответствующих модулей, создают единый, длинный канал перекрытия.

Основные составные части и вариант установки разрядника приведены на рис. 3, 4.

Разрядник состоит из двух отрезков кабеля из полиэтилена высокого давления с резистивным корделем, соединенных между собой хомутами.

Разрядник снабжен оконцевателями, с помощью которых он присоединяется при помощи универсального зажима к проводу и при помощи кронштейна крепления к опоре ВЛ. Элементы крепления дополнительно соединены с траверсой посредством шины для осуществления заземления.

Конструкция зажима для провода имеет две модификации, позволяющие устанавливать разрядник как на неизолированные провода, так и на защищенные провода, для которых зажим имеет прокусывающие шипы.

При возникновении на проводе ВЛ индуктированного грозового импульса или при прямом ударе молнии в линию вдоль поверхности изоляции разрядника развивается скользящий разряд.

После прохождения импульсного тока разряд гаснет, не переходя в силовую дугу, что предотвращает возникновение короткого замыкания и отключение ВЛ. Разрядник целесообразно применять для защиты участков линии, подверженных прямым ударам молнии, а также для защиты подходов к подстанциям ВЛ на деревянных опорах или на железобетонных опорах с изоляторами ШФ20Г или аналогичных им по классу напряжения.

РДИ модульного типа для компактных ВЛ (РДИМ-10-К)

Разрядник предназначен для защиты от индуктированных грозовых перенапряжений и их последствий воздушных линий электропередачи (ВЛ) напряжением 6, 10 кВ трехфазного переменного тока с неизолированными и защищенными проводами компактного исполнения с расстоянием между соседними проводами около 0,5 м и с изоляторами класса 20 кВ в районах со степенью загрязнения не выше II.

Основные составные части и вариант установки разрядника на промежуточной опоре одноцепной ВЛ приведены на рис. 5 и 6.

Разрядник состоит из двух отрезков кабеля с резистивным корделем и стержневого изолятора в виде тонкого жгута из силиконовой резины (см. рис. 5). Стержневой изолятор снабжен оконцевателями, с помощью которых разрядник крепится одним концом к проводу, а другим-к опоре, и служит для обеспечения необходимой механической прочности разрядника, а также для создания внешних искровых разрядных промежутков.

Отрезки кабеля крепятся к стержневому изолятору при помощи металлических втулок, образуя три разрядных модуля.

Закрепление разрядника на ВЛ (см. рис. 6) производится с помощью крепежного зажима. Конструкция крепежного зажима разрядника может быть изменена и иметь форму, адаптированную под конкретные условия крепления разрядника на опоре ВЛ.

При воздействии импульса грозового перенапряжения сначала перекрываются искровые промежутки по поверхности стержневого изолятора с обоих его концов между металлическими оконцевателями и крайними втулками крепления к нему отрезков кабеля.

Импульсное напряжение благодаря проводящим свойствам внутренних корделей двух отрезков кабеля прикладывается одновременно к трем разрядным модулям, при искровом замыкании которых формируется общий длинный канал перекрытия разрядника [6].

После прохождения импульсного грозового тока разряд гаснет, поскольку при заданной длине канала перекрытия силовая дуга не устанавливается, что предотвращает возникновение короткого замыкания и отключение ВЛ.

На одноцепных ВЛ разрядники устанавливаются по одному на каждую опору параллельно изолятору только средней фазы.

На двухцепных ВЛ разрядники устанавливаются по 2 шт. на каждую опору, по одному разряднику так же только на среднюю фазу каждой из цепей.

Благодаря такому способу установки разрядников на компактных ВЛ при воздействии индуктированных перенапряжений возможно только однофазное замыкание на землю. При этом сопровождающий ток является емкостным и в подавляющем большинстве случаев не превышает 10 А.

Поэтому относительно небольшой длины пути перекрытия по разряднику достаточно для гашения сопровождающего тока [6].

При воздействии индуктированного перенапряжения на ВЛ срабатывают разрядники, установленные на средней фазе, и она приобретает нулевой потенциал.

Благодаря большому коэффициенту связи между средней и крайней фазами компактной ВЛ, а также вследствие падения напряжения на сопротивлении заземления опор от тока, протекающего через сработавший разрядник, напряжение на изоляторах крайних фаз не превышает их разрядное напряжение. Таким образом все три фазы ВЛ оказываются защищенными от индуктированных перенапряжений [6].

Выводы

Рассмотренные разрядники длинно-искровые целесообразно применять для защиты ВЛ 6, 10 кВ с защищенными и неизолированными проводами в следующих случаях:
1. РДИШ-10 (шлейфового типа) — в тех случаях, когда необходимо осуществлять двойное крепление проводов.
2. РДИМ-10-1,5 (модульного типа с длиной перекрытия 1,5 м) — для защиты участков линии, подверженных прямым ударам молнии, а также для защиты подходов к подстанциям ВЛ на деревянных опорах или на железобетонных опорах с изоляторами ШФ20Г или аналогичных им по классу напряжения.
3. РДИМ-10-К (модульного типа, компактный) — для защиты ВЛ компактного исполнения с расстоянием между соседними проводами около 0,5 м и с изоляторами класса 20 кВ в районах со степенью загрязнения не выше II.

Г.В. Подпоркин, д. т. н., А.Д. Сиваев, к. т. н.
ОАО «НПО Стример», С. Петербург

Источник

В чем отличия разрядников РДИП и РМК

Разрядники РДИП и РМК применяются повсеместно и являются незаменимыми компонентами, предотвращающие множество аварий и сбоев. Разберем их характеристики и отличия в данной статье.

Разрядники РДИП и РМК применяются повсеместно и являются незаменимыми компонентами, предотвращающие множество аварий и сбоев. Разберем их характеристики и отличия в данной статье.

Разрядник РДИП: характеристики

Разрядники используют на территории нашей страны. Они эффективны и имеют долгую работоспособность. Длинно-искровые разрядники петлевого типа используются в целях грозозащиты на высоковольтных линиях, при этом их провода являются голыми.

У разрядников имеются неоспоримые преимущества, они устраняют пережог проводов, эффективно препятствуют отключению высоковольтных линий. Они помогают устранять последствия, вызванные грозовыми перекрытиями. В такие моменты линии ВЛ не получают повреждения, станции тоже находятся в безопасности.

Следующим преимуществом является их экономность. Ресурс срабатывания ВЛ включателей значительно минимизируется, а при грозе электрические сети также находятся под их защитой и не получают перенапряжение. Сами разрядники не могут быть разрушены во время удара молнии и замыканиям. Устройства не требуют специального обслуживания, так как не находятся под воздействием действующего напряжения. В специальных требованиях по уменьшению заземления опор не нуждаются.

Монтаж разрядника РДИП должен происходить корректно и по всем необходимым требованиям, именно тогда будет исключено возникновение одновременного перекрытия сразу двух фаз одной опоры, а также предотвращено короткое замыкания между фазами. Монтаж разрядника происходит по одному устройству с каждой стороны опоры, при этом обязательно чередовать фазы.

К характеристикам РДИП следует отнести многократно выдерживаемое напряжение в 50 импульсов, достаточно низкий вес, что означает легкость в установке, а также срок службы не меньше 30 лет.

Характеристики разрядника РМК

Устройство представлено мультикамерной системой, которое имеет основной стержень из стеклопластика, а также специальный стержень. Установка происходит на стержень изолятора, при этом делается воздушно-искровой промежуток между разрядником и проводом. В таком случае при ударе молнии попадание затрагивает воздушно-искровой промежуток, а после – разрядник РМК. Чтобы защитить ЛЭП необходимо чередовать разрядники по одному на опору.

РМК предназначены для индуктированных перенапряжений, которые вызываются грозами. Воздушные линии электропередач с напряжением в 6, 10 кВт будут надежно защищены. Благодаря разряднику все последствия и повреждения будут минимизированные или ликвидированные, поэтому никогда не произойдет пережог провода или отключение электричества. Он предназначен для того, чтобы работать на открытом пространстве при любых погодных условиях. Минимальная температура зимой минус 60, а летом плюс 50 градусов по Цельсия, а срок службы очень длительный – 30 лет, обслуживание не требуется. Разрядник состоит из мультикамерной системы, кронштейна для закрепления к арматуре изолятора, зажим для провода. В зависимости от фирмы, РМК могут быть оборудованные индикаторами срабатывания.

Молния, которая попадет в РМК не сможет его повредить, так как многократное попадание для такого оборудования – нормальный рабочий процесс. Вес установки намного меньше, чем у РДИП, поэтому производить монтаж оборудования будет совершенно не сложно.

Разрядники позволяют эффективно защищать оборудование от перенапряжения и выхода из строя, значительно сокращают ресурс. Используя РМК и РДИП, никогда не возникнет отключение электроэнергии, пережог провода, дуговое перенапряжение. Они доступны по своей стоимости, имеют большой эксплуатационный срок и износостойкие. При попадании молнии, разрядник остается невредимый.

Источник

Разрядник длинно-искровой

Разрядник длинно-искровой

Разрядник длинно-искровой (РДИ) является устройством защиты воздушных линий электропередачи 6 — 10 кВ от грозовых перенапряжений.

Содержание

Принцип действия

При ударе молнии в линию или вблизи нее на проводах линии возникает грозовое перенапряжение, под воздействием которого изоляция линии может перекрыться.

После грозового перекрытия изоляции вероятность установления силовой дуги главным образом зависит от средней напряженности электрического поля, создаваемой рабочим напряжением линии на канале перекрытия.

Физические закономерности, связанные с переходом импульсного перекрытия в силовую дугу, исследовались в разных лабораториях мира. На основе обобщения результатов этих исследований и опыта эксплуатации действующих ВЛ в России принято нормативное соотношение, позволяющее оценивать вероятность возникновения силовой дуги при грозовых перекрытиях изоляции (1.1):

где Е=U(ф)/l — средняя напряженность электрического поля вдоль пути перекрытия, кВ/м; U(ф) — фазное напряжение линии, кВ/м; l — длина пути перекрытия, м.

Как видно из (1.1), при заданном номинальном напряжении вероятность возникновения дуги приблизительно обратно пропорциональна длине пути перекрытия. Поэтому за счет увеличения l можно снизить вероятность установления силовой дуги и, следовательно, сократить число отключений линий. Данный способ грозозащиты реализует этот принцип за счет использования специальных разрядников.

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.

Авторы идеи

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.

Разрядные напряжения скользящего разряда

Длинно-искровые разрядники основаны на эффекте скользящего разряда. Упрощенная эквивалентная схема скользящего разряда по поверхности твердого диэлектрика приведена на рис. 2.1.

Электроды 7 и 2, между которыми развивается разряд, расположены на поверхности твердого диэлектрика 4. К электроду L прикладывается импульс высокого напряжения U, а электрод 2 заземляется, то есть имеет потенциал 0. На противоположной поверхности твердого диэлектрика 4 расположена проводящая подложка 3, гальванически связанная с электродом 2. Таким образом, напряжение U, приложенное между электродами 1 и 2, воздействует также на электроды 1 и 3. Вследствие малой толщины диэлектрика наличие подложки 3 обеспечивает весьма высокие значения напряженности электрического поля на поверхности электрода L (особенно на его кромках) при относительно небольшом напряжении U. При достижении начальной напряженности коронного разряда с электрода 1 начинает развиваться скользящий разряд. Фактически наличие электрода 2 слабо влияет на величину напряженности электрического поля на поверхности электрода L и, соответственно, на напряжение коронного разряда. Канал разряда 5 обладает распределенной емкостью С относительно подложки 3. Элементарный участок канала имеет емкостное сопротивление относительно подложки (1.2):

где ω — эквивалентная круговая частота воздействующего импульса напряжения.

Под воздействием импульса напряжения U через него течет элементарный ток (1.3):

Общий емкостной ток есть сумма элементарных токов (1.4):

Ток, проходящий через основание канала разряда, является током переноса электронов и ионов в канале, однако в диэлектрике он продолжается емкостным током и равен ему по величине. Ток, протекающий через канал, его разогревает, что приводит к термической ионизации газа в канале и к падению сопротивления канала. Вследствие этого потенциал электрода L выносится на конец канала разряда, где увеличивается напряженность электрического поля и происходит дальнейшее образование лавин электронов и стримеров с конца канала разряда. Падение напряжения на канале скользящего разряда невелико, поэтому длина его резко увеличивается с ростом напряжения и процесс завершается полным перекрытием промежутка.

Чем больше ток в канале разряда, тем выше проводимость канала и потенциал на его конце, следовательно, длиннее скользящий разряд и ниже напряжение перекрытия. Ток, в свою очередь, определяется емкостью канала разряда по отношению к противоположному электроду. Поэтому чем больше емкость, тем ниже должно быть разрядное напряжение при неизменном расстоянии между электродами по поверхности диэлектрика. Таким образом, разрядное напряжение может быть связано с емкостью канала разряда по отношению к противоположному электроду.

Следует особо отметить слабую зависимость разрядного напряжения от расстояния между электродами, то есть весьма большое расстояние может быть перекрыто скользящим разрядом при относительно небольшом напряжении. Этот эффект скользящего разряда используется в длинно-искровых разрядниках. Исследования разрядных характеристик скользящего разряда выполнены в по схеме, приведенной на рис. 2.2. Испытания проведены стандартным грозовым импульсом 1,2/50 мкс положительной и отрицательной полярности. При воздействии импульса перенапряжения достаточной величины на изоляцию провода возможен либо пробой твердой изоляции, либо скользящий разряд по ее поверхности. Были исследованы различные виды изоляции: наилучшие результаты получены для изоляции, выполненной из полиэтилена.

Весьма длинные промежутки (5 м и более) по поверхности проводов перекрываются при относительно низком напряжении. Разрядные напряжения при отрицательной полярности импульса существенно ниже, чем при положительной. Чем тоньше слой изоляции, тем ниже разрядные напряжения, а также напряжения пробоя изоляции. Разрядные напряжения по поверхности изолированного провода должны быть ниже, чем пробивное напряжение изоляции. Таким образом, толщина изоляции должна быть скоординирована с необходимой длиной перекрытия РДИ.

Модификации РДИ

Разрядник длинно-искровой петлевого типа (РДИП)

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.

Конструктивный эскиз, показывающий общий вид и основные составные части разрядника приведен на рис.1а.

Разрядник состоит из согнутого в виде петли металлического стержня, покрытого слоем изоляции из полиэтилена высокого давления. Концы изолированной петли закреплены в зажиме крепления, с помощью которого разрядник присоединяется к штырю изолятора на опоре ВЛ. В средней части петли поверх изоляции расположена металлическая трубка. На проводе ВЛ, напротив металлической трубки разрядника, закрепляется универсальный зажим для создания необходимого воздушного искрового промежутка S. Закрепление изолированной петли разрядника на ВЛ производится с помощью зажима крепления. Зажим крепления изготовлен из стали, покрытой защитным слоем цинка, и имеет конструкцию, обеспечивающую надежное крепление разрядника к элементам арматуры ВЛ. Конструкция зажима крепления разрядника может быть изменена и иметь форму, адаптированную под конкретные условия крепления разрядника на опоре ВЛ.

Универсальный зажим для провода изготовлен из стали, покрытой защитным слоем цинка. Конструкция зажима позволяет устанавливать его как на неизолированные, так и на защищённые провода, зажим для которых имеет прокусывающие шипы. 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. При возникновении на проводе ВЛ индуктированного грозового импульса искровой воздушный промежуток S между проводом ВЛ и металлической трубкой разрядника пробивается, и напряжение прикладывается к изоляции между металлической трубкой и металлическим стержнем петли, имеющим потенциал опоры. Под воздействием приложенного импульсного напряжения вдоль поверхности изоляции петли от металлической трубки к зажиму крепления разрядника (по одному, или по обоим плечам петли) развивается скользящий разряд. Вследствие эффекта скользящего разряда вольт-секундная характеристика разрядника расположена ниже, чем вольт-секундная характеристика изолятора, то есть при воздействии грозового перенапряжения разрядник перекрывается, а изолятор нет. После прохождения импульсного тока молнии разряд гаснет, не переходя в силовую дугу, что предотвращает возникновение короткого замыкания, повреждение провода и отключение ВЛ. На рис.1б представлен момент срабатывания разрядника при воздействии грозового импульса перенапряжения во время лабораторных испытаний на полномасштабной модели траверсы ВЛ 10 кВ.

Основные технические характеристики РДИП-10-4-УХЛ1

Конструкция узла крепления РДИП-10-4-УХЛ1 позволяет устанавливать его на штырь или крюк изолятора ВЛ и на другие элементы арматуры с защищенными и неизолированными проводами. Длинно-искровые разрядники:

Разрядный элемент РДИ, вдоль которого развивается скользящий разряд, имеет длину, в несколько раз превышающую длину импульсного перекрытия защищаемого изолятора линии. Конструктивные особенности разрядника обеспечивают более низкое разрядное напряжение при грозовом импульсе по сравнению с разрядным напряжением защищаемой изоляции. Главной особенностью РДИ является то, что вследствие большой длины грозового перекрытия вероятность установления дуги короткого замыкания практически сводится к нулю.

Схема установки

Разрядник предназначен для защиты ВЛ 6, 10 кВ от индуктированных грозовых перенапряжений, которые, как уже отмечалось, составляют подавляющую долю от общего числа грозовых перенапряжений, способных приводить к перекрытиям изоляции.

Известно, что величина индуктированных перенапряжений не превосходит значения 300 кВ, и это позволяет при правильной организации грозозащиты исключить возможность одновременного перекрытия двух или трех фаз на одной опоре и, соответственно, междуфазных коротких замыканий. Для этого необходимо устанавливать по одному разряднику на опору с чередованием фаз, например, на первой опоре разрядник устанавливается на фазу А, на второй — на фазу В, на третьей — на фазу С и т. д. (см. рис.2).

При такой системе установки индуктированное на линии грозовое перенапряжение приводит к перекрытию разрядников на разных фазах соседних опор и образованию контура междуфазного замыкания сопровождающего тока напряжения промышленной частоты, в который включены сработавшие разрядники и сопротивления заземления опор Rз (см. рис.2), ограничивающие этот ток на уровне нескольких сотен ампер, способствуя его гашению и предотвращению отключения ВЛ.

Разрядные характеристики РДИП-10 обеспечивают то, что ни один из изоляторов всех трех фаз в данной схеме не перекрывается, поскольку каждый из них защищен разрядником, установленным электрически параллельно ему и расположенным либо непосредственно рядом с изолятором, либо на соседней опоре. При уровнях индуктированных перенапряжений, близких к импульсному напряжению срабатывания разрядника, возможно перекрытие разрядника лишь на одной опоре, приводящее к однофазному замыканию на землю. Ток замыкания при этом не превышает 10-20 А, и петлевой разрядник с общей длиной перекрытия 80 см гарантированно исключает возникновение силовой дуги.

Усовершенствованный разрядник длинно-искоровой петлевой РДИП1

РДИП1-10 по характеристикам, принципу действия и назначению не отличается от разрядника РДИП-10-IV-УХЛ1, являясь лишь его конструктивной модификацией.

Конструктивное отличие РДИП1 от РДИП сводится к измененным форме изгиба петли, деталям узла крепления и способу обеспечения воздушного зазора между разрядником и проводом. Общий вид разрядника приведен на рис.3. Воздушный разрядный промежуток между электродом РДИП1 и проводом сохраняет установленные параметры независимо от геометрии провода в пролете и даже при проскальзывании провода в обвязке на изоляторе.

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 (см. рис. 4).

Отрезки резистивного корделя подсоединяются к металлическим оконцевателям через внутренние искровые промежутки И1, И2, И3, И4. При воздействии импульса грозового перенапряжения они перекрываются и резистивный кордель верхнего отрезка кабеля, имеющий сопротивление R, выносит высокий потенциал U на поверхность нижнего отрезка кабеля в его средней части. Аналогично, резистивный кордель нижнего отрезка кабеля, имеющий также сопротивление R, выносит низкий потенциал 0 на поверхность верхнего отрезка кабеля в его средней части. Таким образом, к каждому разрядному модулю одновременно приложено полное напряжение U и для всех трёх разрядных модулей 1, 2, 3 созданы условия для одновременного начала развития скользящих разрядов, которые, при перекрытии соответствующих модулей, создают единый, длинный канал перекрытия.

Технические характеристики РДИМ-10-1,5-IV-УХЛ1

Схема установки

При необходимости обеспечения гарантированной защиты от любых грозовых воздействий, в том числе, от прямого удара молнии в ВЛ, нужно устанавливать на каждую опору защищаемого участка ВЛ по три разрядника модульного типа РДИМ-10-1,5-IV-УХЛ1, на все фазы. При этом необходимо обеспечить низкое (желательно не более 10 Ом) сопротивление заземления лишь на ближайших нескольких опорах подхода ВЛ к подстанции. Остальные опоры по условиям грозозащиты специально заземлять не требуется. В случае если технико-экономический анализ показывает целесообразность защиты от прямых ударов молнии не всей линии, а лишь отдельных участков, их целесообразно защищать следующим образом. На всех опорах защищаемого участка следует установить по три разрядника модульного типа РДИМ-10-1,5-IV-УХЛ1, на все фазы. Две опоры, являющимися крайними с двух сторон защищаемого от прямых ударов молнии участка ВЛ, необходимо заземлять, обеспечивая, по возможности, величину их сопротивления заземления не более 10 Ом. Если это требование по объективным причинам невыполнимо, следует компенсировать это дополнительным заземлением еще одной, или нескольких соседних опор на каждой из сторон участка. Остальные опоры данного участка ВЛ специально заземлять не надо.

Для защиты подхода к подстанции от набегающих волн грозовых перенапряжений устанавливается комплект их трех разрядников РДИМ на каждую из 4-х ближайших опор к подстанции. Так оборудование ближайших к подстанции опор исключает повреждение оборудования подстанции пр любых последствиях удара молнии.

Список литературы

Источник

• ← Ожог кипящим маслом что делать
• что делать если твой телефон прослушивают и читают смс →