Повітряні лінії електропередачі (ПЛ) - споруда, що складається з проводів, допоміжних пристроїв, і призначене для передачі або розподілу електричної енергії. Завдяки своїй протяжності на сотні і тисячі кілометрів ПЛ є потенційною «мішенню» для прямого удару блискавки і її вторинних проявів. За грозовий сезон кожні 30 км ліній електропередачі приймають на себе один удар блискавки, що є важливим фактором при плануванні її захисту від грозових проявів. При кожному впливі блискавки на енергетичне обладнання відбувається вирботка ресурсу і значне старіння обладнання. Економіечскіе втрати від такого опосередкованого впливу блискавки на енергосистеми значно перевершують вартість блискавкозахисту.
Розрядник довго-іскровий (РДИ) є пристроєм захисту повітряних ліній електропередачі 6 - 10 кВ від грозових перенапруг.
При ударі блискавки в лінію або поблизу неї на проводах лінії виникає грозове перенапруження, під впливом якого ізоляція лінії може перекритися. Після грозового перекриття ізоляції ймовірність встановлення силовий дуги головним чином залежить від середньої напруженості електричного поля, що створюється робочою напругою лінії на каналі перекриття.
Фізичні закономірності, пов'язані з переходом імпульсного перекриття в силову дугу, досліджувалися в різних лабораторіях світу. На основі узагальнення результатів цих досліджень і досвіду експлуатації діючих ПЛ в Росії прийнято нормативне співвідношення, що дозволяє оцінювати вірогідність виникнення силовий дуги при грозових перекриттях ізоляції:
де Е = U (ф) / l - середня напруженість електричного поля уздовж шляху перекриття, кВ / м;
U (ф) - фазна напруга лінії, кВ / м;
l - довжина шляху перекриття, м.
Як видно з формули, при заданому номінальному напрузі ймовірність виникнення дуги приблизно обернено пропорційна довжині шляху перекриття. Тому за рахунок збільшення l можна знизити ймовірність встановлення силовий дуги і, отже, скоротити число відключень ліній. Даний спосіб грозозахисту реалізує цей принцип за рахунок використання спеціальних розрядників.
Принцип роботи розрядника заснований на використанні ефекту ковзаючого розряду, який забезпечує велику довжину імпульсного перекриття по поверхні розрядника, і запобігання за рахунок цього переходу імпульсного перекриття в силову дугу струму промислової частоти. Розрядний елемент РДІ. уздовж якого розвивається ковзний розряд, має довжину, в кілька разів перевищує довжину захищається ізолятора лінії. Конструкція розрядника забезпечує його більш низьку імпульсну електричну міцність в порівнянні з захищається ізоляцією. Головною особливістю довго-іскрового розрядника є те, що внаслідок великої довжини імпульсного грозового перекриття ймовірність встановлення дуги короткого замикання зводиться до нуля.
Розрядник довго-іскровий петлевого типу РДІП-10
Мал. 1. Конструктивний ескіз
РДІП-10 призначений для захисту повітряних ліній електропередачі напругою 6-10 кВ трифазного змінного струму з захищеними і неізольованими проводами від индуктироваться грозових перенапруг і їх наслідків і розрахований для роботи на відкритому повітрі при температурі навколишнього повітря від -60 ° C до +50 ° C протягом 30-и років.
Конструктивний ескіз, який показує загальний вигляд і основні складові частини розрядника наведено на рис.1
Розрядник складається з зігнутого у вигляді петлі металевого стержня, покритого шаром ізоляції з поліетилену високого тиску. Кінці ізольованою петлі закріплені в затиску кріплення, за допомогою якого розрядник приєднується до штиря ізолятора на опорі ПЛ. У середній частині петлі поверх ізоляції розташована металева трубка. На дроті ВЛ, навпаки металевої трубки розрядника, закріплюється універсальний затиск для створення необхідного повітряного іскрового проміжку S. Закріплення ізольованою петлі розрядника на ВЛ виробляється за допомогою затиску кріплення. Затиск кріплення виготовлений зі сталі, покритої захисним шаром цинку, і має конструкцію, що забезпечує надійне кріплення розрядника до елементів арматури ПЛ. Конструкція затиску кріплення розрядника може бути змінена і мати форму, адаптовану під конкретні умови кріплення розрядника на опорі ПЛ.
Універсальний затискач для проводу виготовлений зі сталі, покритої захисним шаром цинку. Конструкція затиску дозволяє встановлювати його як на неізольовані, так і на захищені дроти, затиск для яких має прокушував шипи. Принцип роботи розрядника заснований на використанні ефекту ковзаючого розряду, який забезпечує велику довжину імпульсного перекриття по поверхні розрядника, і запобігання за рахунок цього переходу імпульсного перекриття в силову дугу струму промислової частоти. При виникненні на дроті ВЛ индуктированного грозового імпульсу іскровий повітряний проміжок S між проводом ПЛ і металевою трубкою розрядника пробивається, і напруга прикладається до ізоляції між металевою трубкою і металевим стрижнем петлі, які мають потенціал опори. Під впливом прикладеного імпульсного напруги вздовж поверхні ізоляції петлі від металевої трубки до затиску кріплення розрядника (по одному, або по обох плечах петлі) розвивається ковзний розряд. Внаслідок ефекту ковзаючого розряду вольт-секундна характеристика розрядника розташована нижче, ніж вольт-секундна характеристика ізолятора, тобто при впливі грозового перенапруження розрядник перекривається, а ізолятор немає. Після проходження імпульсного струму блискавки розряд гасне, не переходячи в силову дугу, що запобігає виникненню короткого замикання, пошкодження проводу і відключення ПЛ. На рис.2 представлений момент спрацьовування розрядника при впливі грозового імпульсу перенапруги під час лабораторних випробувань на повномасштабній моделі траверси ПЛ 10 кВ.
Рис.2. Фотографія випробувань на макеті.
Основні технічні характеристики РДІП-10-4-УХЛ1
Конструкція вузла кріплення РДІП-10-4-УХЛ1 дозволяє встановлювати його на штир або гак ізолятора ВЛ і на інші елементи арматури з захищеними і неізольованими проводами. Довго-іскрові розрядники:
- запобігають перевитрата проводів (як і «дугозащітние роги»);
- виключають дугові замикання і відключення лінії, що виникають внаслідок индуктироваться грозових перенапруг.
Розрядний елемент РДІ, уздовж якого розвивається ковзний розряд, має довжину, в кілька разів перевищує довжину імпульсного перекриття захищається ізолятора лінії. Конструктивні особливості розрядника забезпечують більш низький розрядна напруга при грозовому імпульсі в порівнянні з розрядним напругою захищається ізоляції. Головною особливістю РДІ є те, що внаслідок великої довжини грозового перекриття ймовірність встановлення дуги короткого замикання практично зводиться до нуля.
Клас напруги, кВ
Розрядник призначений для захисту ПЛ 6, 10 кВ від индуктироваться грозових перенапруг, які, як уже зазначалося, становлять більшість від загального числа грозових перенапруг, здатних призводити до перекриттів ізоляції.
Відомо, що величина индуктироваться перенапруг не перевищує значення 300 кВ, і це дозволяє при правильній організації грозозахисту виключити можливість одночасного перекриття двох або трьох фаз на одній опорі і, відповідно, міжфазних коротких замикань. Для цього необхідно встановлювати по одному розрядники на опору з чергуванням фаз, наприклад, на першій опорі розрядник встановлюється на фазу А, на другий - на фазу В, на третій - на фазу С і т. Д. (Див. Рис.3).
При такій системі установки индуктироваться на лінії грозове перенапруження призводить до перекриття розрядників на різних фазах сусідніх опор і утворення контуру міжфазного замикання супроводжуючого струму напруги промислової частоти, в який включені спрацювали розрядники та опору заземлення опор Rз (див. Рис.3), що обмежують цей струм на рівні кількох сотень ампер, сприяючи його гасіння та запобігання відключення ПЛ.
Розрядні характеристики РДІП-10 забезпечують те, що жоден з ізоляторів всіх трьох фаз в даній схемі не перекривається, оскільки кожен з них захищений разрядником, встановленим електрично паралельно йому і розташованим або безпосередньо поруч з ізолятором, або на сусідній опорі. При рівнях индуктироваться перенапруг, близьких до імпульсного напрузі спрацьовування розрядника, можливе перекриття розрядника лише на одній опорі, що приводить до однофаз замикання на землю. Струм замикання при цьому не перевищує 10-20 А, і петлевий розрядник із загальною довжиною перекриття 80 см гарантовано виключає виникнення силовий дуги.
Переваги та переваги:
- Не тільки усувають перепал проводів, але й запобігають відключення ПЛ внаслідок грозових индуктироваться перенапруг
- Усувають наслідки грозових перекриттів, не завдаючи шкоди обладнанню ліній і підстанцій на відміну від дугозащітних рогів, які штучно переводять однофазное замикання в двофазне, створюючи тим самим потужний електродинамічний удар по обладнанню
- Економлять ресурс спрацьовування високовольтних вимикачів
- Захищають електричні мережі від дугових перенапруг, супутніх однофазним замикань на землю, викликаним грозовими перенапруженнями
- Не схильні до руйнівної дії струмів блискавки і супроводжуючих струмів дугових замикань, як нелінійні обмежувачі перенапруг або трубчасті і вентильні розрядники, оскільки ці струми протікають поза конструкції розрядника
- Чи не перебувають під робочою напруга і не вимагають обслуговування
- Чи не обумовлюють ніяких спеціальних вимог щодо зниження опорів заземлення опор, на яких вони встановлені
Вдосконалений розрядник довго-іскоровой петлевий РДІП1
РДІП1-10 за характеристиками, принципом дії і призначенням не відрізняється від розрядника РДІП-10-IV-УХЛ1, будучи лише його конструктивної модифікацією. Конструктивна відмінність РДІП1 від РДІП зводиться до змінених формі вигину петлі, деталей вузла кріплення і способу забезпечення повітряного зазору між розрядником і проводом. Загальний вигляд розрядника наведено на рис.4. Повітряний розрядний проміжок між електродом РДІП1 і проводом зберігає встановлені параметри незалежно від геометрії дроти в прольоті і навіть при прослизанні дроти в обв'язці на ізоляторі.
Ріс.4.Фотографія випробувань на макеті.
Мал. 6 Загальний вигляд петлевого розрядника РДІП1
1 - ізолятор; 2 - траверса; 3 - провід; 4 - електрод розрядника; 5 - розрядник; 6 - повітряний зазор
Розрядник довго-іскровий модульний РДІМ-10
Довго-іскровий розрядник шлейфовий РДІШ-10