Cijevni čepovi — uređaj, značajke, primjena, prednosti i nedostaci

Primjena gromobrana ne isključuje u potpunosti oštećenja električnih instalacija, posebice dalekovoda od groma, budući da vjerojatnost udara groma za nadzemne vodove može biti relativno velika, a štoviše, često se izvode bez ikakve zaštite vodiča. . Prenaponi koji nastaju na vodovima tijekom udara groma dopiru do trafostanica (zbog čega se i zovu prenaponi) i mogu predstavljati opasnost za izolaciju tamo instalirane opreme.

Kako biste spriječili oštećenje bilo koje izolacijske strukture, uključite iskru, volt-sekundu (čija karakteristika mora biti ispod volt-sekundne karakteristike zaštićene izolacije.Ako je ovaj uvjet zadovoljen, pad prenaponskog vala će u svim slučajevima uzrokovati proboj iskrišta, nakon čega slijedi nagli pad ("prekid") napona na iskrištu i zaštićenoj izolaciji. impulsna struja kroz iskrište će početi teći zbog napona industrijske frekvencije električne instalacije — popratne struje.

U instalacijama s uzemljenom neutralnom spojnicom ili u slučaju kvara dvofaznog ili trofaznog iskrišta, naredni luk se možda neće sam ugasiti, a impulsni kvar u ovom će slučaju postati stabilan kratki spoj, što dovodi do prekida instalacija . Stoga, kako bi se izbjeglo takvo gašenje instalacije, potrebno je ugasiti sljedeći luk kroz iskrište.

Uređaji koji pružaju ne samo izolacijsku zaštitu od prenapona, već i gase sljedeći luk u vremenu kraćem od trajanja relejne zaštite, nazivaju se zaštitni odvodnici za razliku od konvencionalnih svijeća, koje se obično nazivaju zaštitnim prazninama (PZ).

Zaustavnici cijevi zajedno sa ventil su glavne vrste držača. Razlikuju se u principu naknadnog gašenja luka. Kod cijevnih odvodnika luk se gasi stvaranjem intenzivnog uzdužnog praska, a kod ventilskih odvodnika luk se gasi smanjenjem naknadne struje pomoću dodatnog otpora spojenog u seriju s iskrištem.

Iskrište cijevi (slika 1, a) je cijev 2 izrađena od izolacijskog materijala za stvaranje plina, unutar kojeg se nalazi neregulirani razmak za gašenje luka S1 koji se sastoji od štapićaste elektrode 3 i prirubnice 4.Iskra je odvojena od radnog napona vanjskim iskrištem, budući da cijev 2 nije namijenjena za dugotrajnu prisutnost pod naponom zbog razgradnje materijala koji stvara plin pod utjecajem propuštanja curenja. Druga prirubnica 1 graničnika je uzemljena.

Riža. 1. Cijevni odvodnik: a — uređaj i sklopni krug, b — konvencionalni zapis dijagrama, c — napon u odvodniku, d — ekvivalentni krug.

S prenaponom u mreži (slika 1, c), oba iskrišta se prekidaju i prenaponski val (krivulja 1) se prekida. Stazom koju stvara impulsno pražnjenje počinje teći popratna struja, a iskričasto pražnjenje prelazi u lučno pražnjenje.Pod djelovanjem visoke temperature lučnog kanala popratne struje dolazi do razgradnje materijala cijevi uz oslobađanje velike količine plinova, tlak u njemu naglo raste (do desetaka atmosfera) i plinovi se istiskuju kroz otvor prirubnice 4, stvarajući intenzivnu uzdužnu eksploziju. Kao rezultat toga, luk se gasi kada struja prvi put prođe kroz nulu.

Kada se iskrište aktivira, ispušta užarene ionizirane plinove u obliku baklje 5 1,5 - 3,5 m dugačke i 1 - 2,5 m široke (ovisno o nazivnom naponu iskrišta) i čuje se zvuk nalik pucnju. Čuo sam. Stoga, kako bi se spriječili međufazni kvarovi, pri ugradnji odvodnika potrebno je osigurati da dijelovi susjednih faza pod strujom ne padnu u zonu pražnjenja.Napon okidanja odvodnika može se podešavati promjenom udaljenosti vanjskog iskrišta, ali se ne može smanjiti ispod određenog minimuma, jer to uzrokuje prečesto okidanje odvodnika i povećava njihovo trošenje.

Budući da je električno polje štapićastih elektroda cijevastog iskrišta vrlo nehomogeno, njegova volt-sekundna karakteristika ima opadajući karakter u području do 6-8 μs, što nije u skladu s ravnom volt-sekundnom karakteristikom transformatora i električnih strojeva. Za uspješno gašenje luka potreban je određeni intenzitet stvaranja plina, stoga postoji donja granica struja koje treba smanjiti pri kojoj odvodnik još uvijek može ugasiti luk unutar 1-2 poluciklusa.

Gornja granica prekidnih struja također je ograničena, jer preintenzivno stvaranje plina može dovesti do uništenja odvodnika (puknuće cijevi ili uništenje prirubnica).

Raspon prekidnih struja naveden je u oznaci tipa odvodnika, na primjer, RTV 35 / (0,5 — 2,5) znači cijevni odvodnik 0,5 — 2,5 vinil plastike za 35 kV s rasponom prekidne struje od 0,5 — 2,5 kA.

Kako se smanjuje duljina razmaka za gašenje luka i povećava njegov promjer, obje granice struja pražnjenja se pomiču na veće vrijednosti.

Budući da rad odvodnika prati izgaranje dijela materijala cijevi za gašenje luka, nakon 8 - 10 operacija, kada se promjer poveća za 20 - 25% u odnosu na početni, odvodnik postaje neupotrebljiv (jer granice struja koje on prekida se mijenjaju) i moraju se zamijeniti.

Kako bi se uzeo u obzir broj operacija, cijevni ograničavači opremljeni su indikatorom aktivacije u obliku metalne trake 6 (vidi sliku 1, a), koja nije rasklopljena plinovima koje ispušta graničnik. Trenutačno industrija proizvodi cijevne držače RTF tipa u kojima se plin stvara iz vlaknaste cijevi i RTV tip s vinil plastičnom cijevi.

Zbog niske mehaničke čvrstoće vlakno je zatvoreno u debelu cijev od bakeliziranog papira, koji je, kako bi se smanjila njegova higroskopnost, prekriven lakom otpornim na vlagu (obično perklorovinilni emajl), koji može izdržati atmosferske utjecaje u ljetno i zimsko razdoblje dobro . Karakteristična značajka RTF odvodnika je prisutnost komore na zatvorenom kraju cijevi, koja pojačava uzdužno ispuhivanje kada struja prolazi kroz nultu vrijednost i tako doprinosi gašenju luka.

U RTV restriktorima plin stvara vinil plastična cijev, koja ima veću sposobnost stvaranja plina i izolacijska svojstva koja su dobro očuvana čak i pri radu na otvorenom u svim vremenskim uvjetima. RTV odvodnici imaju jednostavniju konstrukciju (bez unutarnje komore, nije potrebno bojanje) i veće gornje granice prekidnih struja (15 kA umjesto 7-10 kA za RTF odvodnike).

Riža. 2. Cijevni graničnik RTV-20-2 / 10

Za rad u mrežama s vrlo velikim povremenim strujama (do 30 kA) proizvode se ojačani graničnici tipa RTVU, čija se povećana mehanička čvrstoća postiže namotavanjem vinil plastične cijevi slojevima staklene trake impregnirane otpornim na vremenske uvjete. epoksi spoj.

Nosivost impulsa cijevnih odvodnika, koji kroz sebe propuštaju praktički cijelu struju munje pri udaru u vod, dosta je visoka i iznosi 30–70 kA.

Odabir cijevnih odvodnika vrši se prema nazivnom naponu mreže i granicama struja kratkog spoja mreže na mjestu njihove ugradnje. Najveća struja kratkog spoja izračunava se kada su uključeni svi elementi mreže (vodi, transformatori, generatori), uzimajući u obzir aperiodsku komponentu struje kratkog spoja, minimalna struja - s mrežnim krugom s djelomično isključenim elementima (za npr. za remont) i bez aperiodične komponente. Pronađene granice struje kratkog spoja. mora odgovarati granicama prekidne struje cijevnih odvodnika.

Cijevasti odvodnici proizvode se za napone od 3 do 220 kV, prekidne struje su u rasponu od 0,2 — 7 i 1,5 — 30 kA na naponu 3 — 35 kV do 0,4 — 7 i 2,2 — 30 kA na naponu 110 kV. Odvodnik 220 kV sastoji se od dva cijevna odvodnika 110 kV spojena čeličnim kavezom s odvodnim cijevima.

Glavni nedostaci cijevnih odvodnika su prisutnost zone pražnjenja, strmi prekid u prenaponskom valu, kratki spoj (iako kratkotrajan) od vodova do zemlje i posebno strma karakteristika volt-sekunde, što isključuje mogućnost široke primjene cijevnih odvodnika kao zaštitnih uređaja opreme trafostanica. Nedostatak cijevnih limitera je prisutnost ograničavajućih prekinutih struja, što komplicira njihovu proizvodnju i rad.

Zbog svoje jednostavnosti i niske cijene, cijevni odvodnici naširoko se koriste kao pomoćna sredstva zaštite trafostanica, za zaštitu trafostanica male snage i male kritičnosti, kao i pojedinačnih dionica vodova.

Trenutno se cijevni i ventilski limiteri postupno zamjenjuju nelinearnim limitatorima napona (limiterima)... Oni su serijski spojeni metalno-oksidni varistor (nelinearni otpornici) bez iskrenja, zatvoreni u porculansko ili polimerno kućište.