Разрядники и ограничители перенапряжений

Наиболее распространенное средство ограничения грозовых и внутренних перенапряжений — разрядники. Эти аппараты состоят из нелинейных резисторов (варисторов) и искровых промежутков, автоматически подключающих блок варисторов к токоведущей цепи при превышении заданного уровня напряжения. В настоящее время производятся варисторы с такой высокой степенью нелинейности вольт-амперной характеристики, что они могут быть подключены к токоведущим элементам без искровых промежутков. Протекающий по ним ток при номинальном напряжении составляет миллиамперы, а при повышениях напряжения возрастает до тысяч ампер. Отсутствие искровых промежутков существенно упрощает конструкцию ограничителей перенапряжений, но порождает ряд новых проблем, связанных с необходимостью обеспечения падежной работы аппарата при рабочем напряжении.

На рис. 9.13, а приведена электрическая схема соединения разрядника F с искровыми промежутками 2,3 и шунтирующими резисторами 1. При повышении напряжения на искровом промежутке до уровня разрядного U_p происходит его пробой и начинает протекать импульсный ток г_и, определяемый остающимся напряжением разрядника U_OCT. Дуга гасится в искровом промежутке. Для более эффективной работы разрядника используются нелинейные резисторы (например, на основе карбида кремния), включенные последовательно с искровыми промежутками.

Шунтирующие резисторы служат для выравнивания напряжения на искровых промежутках разрядника.

На рис. 9.14 приведен вентильный облегченный разрядник серии РВО на 10 кВ. Предназначен для защиты изоляции электрооборудования переменного тока от атмосферных перенапряжений. Разрядник РВО применяется в сетях с любой системой заземления нейтрали.

Разрядники отличаются нестабильностью напряжения пробоя. Более высокими техническими характеристиками обладают нелинейные ограничители перенапряжений (ОПН) без искровых промежутков на основе оксидно-цинковых варисторов. При рабочем напряжении токи через варисторы достигают миллиампер, а при перенапряжениях — сотни, тысячи ампер. Используются ОПН для защиты от коммутационных и грозовых перенапряжений в сети 6—220 кВ.

Рис. 9.13. Принцип действия типового разрядника:

а — электрические схемы соединений искровых промежутков разрядника; б — изменение напряжения и тока в разряднике при его пробое.

Рис. 9.14. Вентильный разрядник РВО 10У1

ОПН 220 (рис. 9.15) выполняются в виде двух последовательно соединенных элементов. Каждый элемент выполнен в виде блока последовательно соединенных оксидно-цинковых варисторов (нелинейных элементов), заключенных в герметичную полимерную покрышку. Зазор между варисторами и покрышкой заполнен полимерной теплопроводящей композицией. Покрышка представляет собой стеклопластиковую трубу с нанесенной на нее защитной ребристой оболочкой из кремнийорганической резины. Для выравнивания напряжения вдоль ОПН 220 применяется экранная система, состоящая из кольца и держателей.

Ограничители перенапряжений могут быть снабжены предохранительными устройствами, обеспечивающими взрывобезоиасность аппарата. Варианты исполнения ОПН — опорный либо подвесной.

Рис. 9.15. Ограничитель перенапряжений ОПН 220.