Назначение разрядников

Газонаполненные разрядники - это приборы с двумя или тремя электродами, предназначенные для защиты электронной аппаратуры от случайных перенапряжений или для формирования мощных электрических импульсов в микро- и наносекундном диапазонах. Основная особенность вольт-амперной характеристики двухэлектродного защитного разрядника - наличие порогового напряжения, ниже которого разрядник выступает как изолятор, а выше - как низкоомный проводник.

Коммутационные разрядники до перехода в проводящее состояние эквивалентны разомкнутому ключу. В режим низкоомного проводника они переходят при увеличении напряжения выше порогового значения или при поступлении импульса напряжения на управляющий электрод (в управляемых разрядниках). Из проводящего состояния в непроводящее защитные и коммутационные разрядники возвращаются только после снижения напряжения между основными электродами до определенного значения.

В проводящем состоянии из-за малого собственного сопротивления разрядники не определяют величину тока. Обычно она ограничена активным (или индуктивным) сопротивлением элементов цепи. Характерные параметры разрядников: пороговое напряжение - от 70 В до 300 кВ, допустимый ток - до 150 кА. Для некоторых типов разрядников (защита цепей, находящихся под сравнительно высоким рабочим напряжением) в качестве параметров указывается напряжение, при котором разрядник возвращается в непроводящее состояние. Характерные значения напряжения - от 50 В до 8 кВ. Важными параметрами коммутирующих разрядников являются максимально допустимая частота следования импульсов (10 - 100 Гц) и срок службы, который характеризуют гарантированным числом коммутаций (106 - 107) или зарядом, коммутируемым за весь период работы (103 - 104 Кл - «суммарный заряд»).

Устройство и принцип действия

Конструкция типичного разрядника представляет собой два плоских дисковых электрода, разделенных диэлектрической вакуумной оболочкой из керамики (рис. 1). Приборы обычно наполняются инертными газами и их смесями до давления от 102 до 106 Па. Характерные значения параметров газоразрядного промежутка: расстояние - до 1 см, площадь - порядка 1 см Минимальные габариты 8,26 мм (диаметр и высота разрядников «кнопочной» конструкции), максимальные - 120220 мм. В проводящее состояние разрядники переходят в результате возникновения газового разряда. В зависимости от назначения прибора разряд может быть тлеющим (на миллиамперный диапазон токов), дуговым (амперы и килоамперы) или искровым (килоамперы).

Рис. 1.

Основные физические процессы в тлеющем разряде: развитие электронных лавин, выход электронов из катода под действием ионов и фотонов, перераспределение потенциала в промежутке за счет ионного пространственного заряда, приводящее к формированию узкой прикатодной области с большой напряженностью поля. Характерные величины напряжения горения разряда - сотни вольт.

В дуговом разряде определяющую роль играет термоэмиссия электронов с поверхности катода, разогретого ионной бомбардировкой. Дуговому разряду в сравнении с тлеющим присущи более низкие значения напряжения горения - десятки вольт. Для разрядников характерна «неустановившаяся форма дугового разряда», при которой до высокой температуры быстро разогревается не весь катод, а лишь его микроучасток, в пределах которого возможны плавление и испарение вещества.

Разряд в таких условиях может развиваться в расширяющемся облаке пара материала катода. Для обеспечения необходимой долговечности разрядников в таких случаях особое внимание уделяется выбору катодного материала. Основные требования к нему - низкая работа выхода электронов и сравнительно малая теплота испарения. Одним из распространенных материалов является алюмосиликат цезия, заполняющий поры прессованной губки из никелевого порошка. В сильноточных (до 150 кА) коммутационных разрядниках катод выполняется в виде медной пленки, нанесенной на подслой молибдена.

Искровой разряд развивается при очень высокой интенсивности размножения электронов в лавине, с существенной генерацией фотонов, способных ионизировать молекулы газа. Разряд формируется в виде «стримеров», визуально наблюдаемых как искры. Развитию стримеров физически соответствует быстрое перемещение фронта ионизированного газа, обусловленное тем, что после ухода на анод части электронов лавины положительный пространственный заряд «втягивает» в основной разрядный канал «дочерние» электронные лавины, зарождающиеся перед фронтом в результате фотоионизации газовых молекул.

Достоинства разрядников: широкий диапазон значений рабочих напряжений и токов, устойчивость к токовым перегрузкам, простота конструкции и технологии изготовления, способность нормально функционировать в условиях радиации и высокой (до 300 оС) температуры окружающей среды. Достоинства определяют широкое применение разрядников: в настоящее время выпускается около 50 типов приборов. Обозначение типов обычно включает букву «Р» и номер разработки, например неуправляемый защитный разрядник Р-150. В обозначении некоторых типов указываются две буквы и номер. Например, РУ-73 - управляемый трехэлектродный разрядник; РО-49 - разрядник обостритель для рентгеновских приборов; РК-160 - коммутирующий разрядник.

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 U ф) 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

Разрядники вентильного типа применяются в электрических цепях. Данные устройства необходимы для того, чтобы предотвращать атмосферные перегрузки. Также вентильные разрядники и способны бороться с коммутационными помехами. Устанавливаются устройства в основном за изоляторами. К основным параметрам разрядников следует отнести класс напряжения и номинальную частоту.

Пробивная перегрузка в устройствах сильно отличается. Если рассматривать стационарные модификации, то учитывается Стоит в среднем вентильный разрядник 15 тыс. руб.

Устройство и принцип работы модификаций

Стандартный вентильный разрядник включает в себя резистор и блоки конденсаторов. Диски чаще всего устанавливаются в верхней части конструкции. Приводные блоки применяются низкоомного типа. Также стоит отметить, что существуют устройства со специальными замыкающими пластинами. По импульсной проводимости они довольно сильно отличаются. Многие модификации работают от модуля.

Принцип действия вентильного разрядника основан на преобразовании тока. В первую очередь напряжение подается на пластины. За магнитные помехи отвечает резистор. Конденсаторный блок пропускает через себя ток только в одном направлении. Весь процесс преобразования происходит в модуляторе. На выходе получается переменный ток с частотой не ниже 20 Гц.

Типы устройств

По конструкции выделяют коммутационные и низковольтные устройства. На подстанциях применяются трубчатые модификации. выделяются высокой частотой. При этом номинальное напряжение модификаций располагается на уровне 300 В. Системы защиты применяются разных классов. Низковольтные устройства подходят для трансформаторов серии РК.

Показатель рабочей частоты находится на уровне 55 Гц. Трубчатые устройства используются в сетях с переменным током. Для трансформаторов серии РЕ подходят магнитные модификации. В отдельную категорию выделены стационарные устройства. Параметр номинального напряжения у них может доходить до 340 Вт.

Коммутационные модели

Коммутационный разрядник замечательно походит для электростанций разной мощности. Диски в данном случае применяются высокой проводимости. Если верить специалистам, то чувствительность конденсаторных блоков доходит до 30 мВ. У многих моделей применяется диодный блок, который предотвращает перегорание модуля.

Непосредственно резисторы используются, как правило, волнового типа, подкладки устанавливаются небольшой высоты. Для трансформаторов серии РК указанные разрядники не подходят однозначно. Стоит качественная модификация в пределах 14.500 руб.

Низковольтные разрядники

Низковольтный разрядник хорош тем, что не боится магнитных помех. Привод используется низкой частоты. При этом номинальное напряжение лежит в пределах 100 - 200 В. Многие модификации способны похвастаться высокой проводимостью и низким остаточным напряжением. Также стоит отметить, что устройства замечательно подходят для трансформаторов серии РК.

Система защиты у разрядников используется в основном класса МЕ40. Рабочая влажность находится в районе 90%. Атмосферные перегрузки в данном случае электронной цепи не страшны. Для трансформаторов серии КЕ разрядники не подходят. Конденсаторные блоки здесь применяются невысокой мощности. Купить качественный разрядник пользователь может по цене от 8 тыс. руб.

Трубчатые модификации

Трубчатые и вентильные разрядники между собой схожи. На подстанциях они встречаются довольно часто. Основная особенность трубчатой модификации кроется в низкой проводной способности. Также стоит отметить, что рабочая частота лежит в пределах 40-50 Гц. Многие модификации подходят для трансформаторов серии КЕ. Системы защиты используются разных классов.

Пробивное напряжение, как правило, не превышает 500 В. Рабочая влажность разрядника составляет не более 80%. Атмосферных перегрузок они не боится, корпус защищен отлично. Насадки под устройства применяются в основном комбинированного типа. Накладки в данном случае используются довольно редко. Диски устанавливаются на небольшом расстоянии друг от друга.

Модификации с двумя конденсаторными коробками встречаются очень редко. Емкость у них в среднем составляет 500 мк. Довольно часто номинальное напряжение не превышает 450 Вт. Системы защиты КР используются редко. Резисторы дипольного типа для модификаций точно не подходят. Цена на хороший разрядник колеблется в пределах 14 - 20 тыс. руб.

Модели с удлиненной дугой

Разрядник вентильный с удлиненной дугой разрешается использовать только в цепи переменного тока. Многие эксперты говорят о том, что модификации обладают хорошей выходной проводимостью. При этом проблемы с отрицательной полярностью возникают нечасто. Системы защиты в основном используются класса РК40. Рабочая влажность разрядников находится в районе 90%. Атмосферные перегрузки данным устройствам не страшны.

Для трансформаторов серии РА данные модификации не подходят. Если говорить про параметры, то важно отметить, что номинальное напряжение у них не сильно высокое. При этом частота максимум составляет 66 Гц. Блоки защемления применяются разной проводимости. Диски в основном устанавливаются в верхней части конструкции. Объем конденсаторного блока колеблется в районе 50 пФ. Приобрести качественный разрядник в специализированном магазине электроники можно всего за 15 тыс. руб.

Особенности стационарных разрядников

Стационарные разрядники можно применять на трансформаторах серии КЕ. Системы защиты у моделей используются разных классов. Если верить мнению экспертов, то проводимость у них в среднем равняется 120 мк. Довольно часто устройства производятся с дисками на подкладках. Многие модели могут похвастаться высокой чувствительностью. Также стоит отметить, что конденсаторные блоки применяются с преобразователями и без них. Показатель емкости максимум равняется 50 пФ.

Для работы в сети с переменным током разрядники стационарного типа подходят замечательно, атмосферные перегрузки им не страшны. Резисторы, как правило, применяются дипольного типа. При этом класс напряжения зависит от модулятора. Некоторые модификации разрешается применять на трансформаторах серии РК40. Конденсаторные коробки используются невысокой мощности, однако имеется фильтр для магнитных помех. Приобрести неплохой разрядник пользователь способен по цене от 30 тыс. руб.

Параметры магнитных модификаций

Магнитный разрядник вентильный производится с одним или несколькими переходниками. Показатель номинального напряжения составляет около 500 В. Устройства без фильтров встречаются очень редко. Индикаторы применяются только дипольного типа. При этом конденсаторные коробки устанавливаются разных размеров. Очень часто магнитные разрядники эксплуатируются на низковольтных трансформаторах. Рабочая частота в данном случае поддерживается на отметке 50 Гц. Для работы в цепи постоянного тока устройства не подходят.

Параметр пробивного напряжения не сильно высокий. Испытание вентильных разрядников осуществляется при помощи проводных тестеров. Рабочая влажность модификаций располагается на уровне 60%. Довольно часто устройства устанавливаются на Пластины у них крепятся как в верхней, так и нижней части. Приобрести неплохой разрядник пользователь может по цене от 15 тыс. руб.

Особенности устройств серии РВО 12

Разрядник вентильный данной серии применяется на для предотвращения атмосферных перегрузок. Показатель номинально напряжения у него равняется 300 В. Если верить экспертам, то проблемы с отрицательной модуляцией устройству не страшны, дипольный фильтр у этой модификации имеется. Если говорить про конструктивные особенности, специалисты отмечают низкое расположение дисков. Центральные переходники располагаются возле модулятора. Конденсаторная коробка работает при частоте 30 Гц. При этом емкость ее равняется 5 пФ. Пробивное напряжение устройства составляет 500 В.

Система защиты применяется класса РК50. Если верить мнению экспертов, то для высоковольтных трансформаторов устройство не подходит. Коммутационные помехи этой модели не страшны. Однако важно отметить, что центральный проводник в некоторых случаях перегорает. При этом рабочая влажность разрядника располагается на уровне 30%. Купить модель данной серии пользователь можно от 20 тыс. руб.

Характеристики разрядников РВО 10

Разрядник вентильный РВО 10 интересен тем, что у него имеется два модулятора. Частота в данном случае контролируется за счет модуля. Процесс преобразования у разрядника много времени не отнимает. Большинство экспертов утверждают, что данный аппарат замечательно подходит для трансформаторов серии РК. При этом система защиты применяется высокого качества, а рабочая влажность находится на уровне 60%. Купить разрядник вентильный РВО 10 пользователь может по цене от 18 тыс. руб.

Отличие устройств серии РВС 35

Разрядник вентильный РВС работает в цепи постоянного тока. Подходит модификация только для трансформаторов серии РЕ. Проводимость на дисках довольно высокая. Также специалисты говорят о том, что процесс преобразования тока не занимает много времени.

Конденсаторный блок применяется высокой емкости. Чувствительность модуля располагается на отметке 50 мВ. Для трансформаторов серии КЕ50 модификация не подходит. Рабочая влажность разрядника располагается на отметке 60%. Приобрести эту модификацию пользователь способен по цене от 22 тыс. руб.

Особенности устройств серии РВО 40

Разрядник вентильный представленной серии имеет массу преимуществ. В первую очередь стоит отметить, что у него поддерживается проводимость на уровне 50 мк. Для трубчатых модификаций это довольно много. Также эксперты утверждают, что устройства разрешается эксплуатировать в сетях переменного тока. Для трансформаторов серии РК они подходят замечательно. Пороговая проводимость у разрядников представленной серии поддерживается на отметке 55 мк.

Номинальное напряжение при этом не превышает 400 В. Для трансформаторов серии КЕ устройства не подходят. Конденсаторный блок используется большой емкости. При этом применяется система защиты класса АК 50. Пробивное напряжение модификации располагается на уровне 430 В. Система защиты от волновых помех у модификации не предусмотрена. Рабочая влажность разрядника составляет 50%. Приобрести модель пользователь может за 18 тыс. руб.

Характеристики разрядников ОПН 10

Вентильный разрядник ОПН используется на трансформаторах серии РК. Изоляторы под него подходят только небольшой ширины. Если верить мнению экспертов, то проводимость у разрядника данной серии довольно высокая. Номинальное напряжение находится на уровне 450 В. В это время коммутационная проходимость располагается на уровне 40 мк. Система защиты у модификации используется класса РЕ. В сети с переменным током конденсаторный блок перегревается очень редко.

Для работы с трансформатором МО модификации применяются нечасто. Емкость конденсаторного блока составляет ровно 50 пФ. Отдельного внимания в устройстве заслуживает линейный проводник, который борется с импульсными помехами. Отрицательная модуляция для него не страшна. Отдельно нужно отметить, что рабочая влажность разрядника составляет 80%. Купить его пользователь может за 20 тыс. руб.

РАЗРЯДНИКИ.

Выполнила: Шлёмина Е. В.

Группа: 7203

Факультет: ЭЛ

Проверил: Барченко В. Т.

Санкт-Петербург

1. Введение…………………………………………………………………..3

2. Типы разрядников………………………………………………………..3

3. Виды разрядников………………………………………………………..4

4. Общее обозначение разрядника………………………………………..10

5. Вольт-секундная характеристика……………………………………...10

6. Список литературы……………………………………………………..13

Введение.

Разрядник - устройство для замыкания электрических цепей посредством электрического разряда в газе, вакууме или (реже) твёрдом диэлектрике; содержит 2 или более электрода, разделённых одним или более разрядным промежутком, проводимость которого резко меняется, когда разность потенциалов между электродами становится равной некоторой определённой при данных условиях величине - напряжению пробоя. В зависимости от состояния разрядного промежутка и параметров электрической цепи в разрядники могут иметь место различные формы разряда: искровой разряд,тлеющий разряд (в т. ч. коронный разряд),дуговой разряд, высокочастотный разряд или смешанные формы. Разрядники применяются в электротехнике и различных областях радиоэлектроники, в автоматике и экспериментальной физике; они служат для защиты электрических цепей и приборов от перенапряжений, для переключения высокочастотных и высоковольтных электрических цепей, их используют также при измерении высоких напряжений, а иногда - в качестве индикаторов степени разрежения в вакуумных системах.

Типы разрядников.

В соответствии с функциональным назначением выделяют два основных типа разрядников - защитные и управляющие. Защитные разрядники позволяют предотвращать чрезмерное возрастание напряжения на линии или на той установке, к которой они подсоединены, вследствие пробоя разрядника. Простейшими разновидностями разрядников, используемых для защиты электрических сетей, являются стержневые и роговые разрядники, состоящие из двух разделённых воздушным промежутком электродов (соответственно в виде стержней или изогнутых рогов). Один из электродов подсоединяют к защищаемому устройству, другой - заземляют. Т. к. при пробое проводимость газоразрядного промежутка резко возрастает, то разрядный ток не прекращается и после спадания напряжения до нормальной величины. Этот ток (т. н. сопровождающий ток), являющийся током замыкания системы (или установки) на землю, приводит к срабатыванию релейной защиты, что влечёт за собой временное прекращение электроснабжения установки или участка сети. Срабатывание релейной защиты в случае переменного тока можно предотвратить применением трубчатых разрядников, обеспечивающих гашение дуги сопровождающего тока. В трубчатых разрядниках разрядный промежуток расположен в канале трубки, выполненной из изоляционного газогенерирующего материала. Под действием тепла, выделяющегося в дуге сопровождающего тока, материал трубки разлагается с выделением большого количества газа; при этом давление в канале трубки повышается, образуется поток газа, гасящий дугу при переходе сопровождающего тока через нулевое значение. Трубчатые Р. используются, как правило, для защиты линий электропередачи переменного тока от грозовых перенапряжений.

Для обеспечения эффективной работы защитных разрядников пробивное напряжение последних должно быть высокостабильным (не зависящим от атмосферных условий и состояния электродов). Кроме того, вольт-секундная характеристика разрядного промежутка - кривая зависимости его пробивного напряжения от скорости нарастания напряжения на нём - должна быть относительно пологой и лежать ниже вольт-секундной характеристики изоляции защищаемого устройства. Этим требованиям удовлетворяют разрядники вентильные, обеспечивающие защиту от грозовых и коммутационных перенапряжений изоляции трансформаторов и др. электрических устройств.

Управляющие разрядники применяются для соединения в определённой последовательности различных элементов генераторов импульсного напряжения, для подсоединения нагрузки к мощным импульсным источникам тока, а также для соединения элементов электрических схем испытательной аппаратуры высокого напряжения и др. Простейший управляющий разрядник - шаровой разрядник, состоящий из двух сферических электродов, разделённых слоем газа. В некоторых типах управляющих разрядников разряд между электродами инициируется в нужный момент путём ослабления электрической прочности разрядного промежутка (например, вспрыскиванием раскалённого газа) или с помощью поджигающего импульса.

Виды разрядников.

Трубчатый разрядник служит для защиты от атмосферных перенапряжений изоляции ВЛ и с другими средствами защиты для защиты изоляции электрооборудования станций и подстанций напряжением от 3 кВ до 110 кВ, ослабленных мест на линиях электропередачи и на подходах к подстанциям. Подключение трубчатых разрядников к токоведущим частям линий электропередачи производится через внешний искровой промежуток.

Представляет собой комбинацию из двух последовательно включенных искровых промежутков (рис. 1). Первый (внешний) стержневой промежуток S1 выполняет функцию ограничения грозовых перенапряжений. Второй (внутренний) промежуток S2 расположен внутри трубки 1 из газогенерирующего материала. Один конец трубки заглушён заземленным металлическим колпачком 2 с присоединенным к нему стержневым электродом 3. Второй конец трубки открыт и охвачен кольцевым электродом 4. Внутренний промежуток служит для гашения электрической дуги и потому его также именуют дугогасящим.

Рис. 1. Трубчатый разрядник.

При ограничении перенапряжений можно выделить два этапа срабатывания трубчатый разрядник. На первом этапе при воздействии грозового импульса пробиваются оба искровых промежутка и через них протекает импульсный ток, отводящий энергию перенапряжения в землю и тем самым ограничивающий его. Вольт-секундная характеристика трубчатого разрядника определяется в основном размерами внешнего промежутка и имеет вид, характерный для всех стержневых промежутков в атмосферном воздухе. Повторный пробой ионизированных промежутков рабочим напряжением приводит к зажиганию между электродами электрической дуги. Начинается второй этап срабатывания трубчатого разрядника - гашение дуги сопровождающего тока. Под действием высокой температуры дуги с внутренней поверхности трубки выделяется большое количество газа, повышающее давление в ней до 15 МПа. Газы устремляются к открытому концу трубки и создают продольное по отношению к горящей дуге дутье, которое позволяет погасить дугу при первом же переходе тока через нулевое значение. Срабатывание РТ сопровождается выхлопом значительного количества раскаленных ионизированных газов и сильным звуковымэффектом.
Трубчатый разрядник представляет собой дугогасительную трубку из полихлорвинила, с разных концов которой закреплены электроды. Один электрод заземляется, а второй располагается на небольшом расстоянии от защищаемого участка (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, и через выхлопное отверстие образуется продольное дутье, достаточное для погашения дуги.

Вентильный разрядник служит средством ограничения перенапряжений оборудования электроустановок, возникающих при коммутациях электрических цепей, разрядах молнии и т. п.

Рис. 2. Вентильный (однофазный) разрядник.

Состоит из искровых промежутков (1) и нелинейных резисторов (2), заключенных в герметично закрытую фарфоровую покрышку (3), которая защищает внутренние элементы разрядника от воздействия внешней среды и обеспечивает стабильность характеристик.

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 называние. Среди прочих преимуществ вентильных разрядников следует отметить бесшумность срабатывания и отсутствие выбросов газа или пламени.

Магнитовентильный разрядник (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.

Рис. 3. Магнитовентильный разрядник.

На напряжение 35-500 кВ нашли применение разрядники магнитовентильные типа РВМ. Они отличаются от других типов разрядников наличием блоков магнитных искровых промежутков (рис. 3). Такие стандартные блоки искровых промежутков, дополненные дисковыми вилитовыми резисторами изготовляются на напряжение 35 кВ. Блок магнитных искровых промежутков состоит из набора единичных искровых промежутков 2, разделенных между собой кольцевыми магнитами 3. Единичный искровой промежуток составляется из двух концентрически расположенных медных электродов 6 и 8, между которыми образуется кольцевая щель 7. Возникающая в щели дуга вращается под действием постоянных магнитов с большой скоростью, что способствует ее быстрому гашению Набор из постоянных магнитов и единичных искровых промежутков помещается внутри фарфоровой покрышки 1, закрытой стальными крышками 5. Магниты и медные электроды плотно сжимаются стальной пружиной 4.

Ограничитель перенапряжения – это разрядник без искровых промежутков. Активная часть такого разрядника состоит из последовательного набора варисторов, проводимость которых нелинейно зависит от приложенного напряжения.

Разрядник без искровых промежутков обладает особой быстротой срабатывания: при возникновении перенапряжения сопротивление такого разрядника резко снижается, возрастая сразу после прохождения заряда (менее чем за 1 наносекунду). При этом сохраняется стабильность характеристики варисторов после многих срабатываний вплоть до окончания указанного срока эксплуатации, что устраняет необходимость в эксплуатационном обслуживании.

Рис. 4. Ограничитель перенапряжения.

1. Усиливающие элементы
2. Варисторы
3. Покрышка новой резины
4. Защитная лента
5. Фланец

ОПН в полимерном корпусе могут состоять из одного или нескольких модулей, каждый из которых содержит одну колонку варисторов. Варисторы не обладают "кумулятивным" эффектом, т.е. их вольт-амперная характеристика не зависит от числа срабатываний ОПН. Силиконовая покрышка наносится на активную часть методом непосредственного вакуумного литья в специальной холдинговой машине. Фланцы соединены друг с другом двумя или более усиливающими элементами из стекловолокна, что придает ОПН высокие механические характеристики. Благодаря тому, что силиконовая изоляция наносится непосредственно на вариаторы, внутри нет воздуха и, как следствие, отсутствуют внутренние частичные разряды. Кроме того, улучшаются условия охлаждения варисторов, что улучшает энергопоглащающую способность ОПН.
ОПН состоит из внешнего изолятора, выполненного из негаллогенированной силиконовой резины с концевыми фланцами и выводами, выполненными из нержавеющей стали, алюминия или меди. Внутренняя часть ОПН состоит из металлооксидных варисторов, стальных прокладок, алюминиевыхкомпонентов, стекловолоконных стяжек и арамидных волокон. Металлоксидные варисторы представляют собой агломератные «таблетки», состоящие в основном из ZnO (90%) и др. веществ (более 1%): Bi 2 O 3 , Sb 2 O 3 , NiO, Cr 2 O 3 . Металлоксидные варисторы покрыты слоем тонкого стекла (<0,1 % веса), содержащим РbО. Силиконовая резина, используемая для внешней изоляции, обладает значительно более высокой гидрофобностью и стойкостью к воздействию ультрафиолетовой радиации, чем фарфоровая изоляция. Кроме того, применение полимерной изоляции снижает массогабаритные параметры ОПН, что расширяет возможность их применения. ОПН могут монтироваться по так называемой «перевернутой» схеме, когда подвод напряжения осуществляется снизу.

ОПН 6-110 кВ с полимерной изоляцией, по сравнению с вентильными разрядниками, обладают целым рядом преимуществ:

1. варисторы, применяемые в ОПН, обладают высокой стабильностью, которая
не изменяется в процессе длительной эксплуатации;

2. большое быстродействие срабатывания ОПН при коммутационных и
грозовых перенапряжениях;

3. отличные пиковые характеристики ОПН в широком диапазоне рабочей
температуры;

4. применение варисторов в одно колонковом исполнении позволяет
обеспечить особенно глубокое ограничение напряжений и, соответственно, более
высокую надежность работы оборудования и улучшение параметров сети;

5. уменьшение габарита и веса ОПН в 10 - 20 раз позволяет установить их
непосредственно вблизи защищаемого оборудования;

6. высокая механическая прочность и малая масса ОПН позволяет
устанавливать их на ВЛ 6-110 кВ без усиления конструкции опор;

7. ОПН в полимерном корпусе не требуют специального обслуживания, не
повреждаются при транспортировке и хранении;

8. малые массо-габариты ОПН позволяют легко выполнять их монтаж при
минимальном использовании техники.

Общее обозначение разрядника.

Рис. 5. Обозначение разрядников.

1. Общее обозначение разрядника
2. Разрядник трубчатый
3. Разрядник вентильный и магнитовентильный
4. ОПН