Zatyczki do rur — urządzenie, cechy, zastosowanie, zalety i wady

Zastosowanie piorunochronu nie wyklucza całkowicie uszkodzenia instalacji elektrycznych, zwłaszcza linii elektroenergetycznych przez piorun, ponieważ prawdopodobieństwo uderzenia pioruna w napowietrzne linie elektroenergetyczne może być stosunkowo duże, a ponadto często przeprowadza się je bez jakiejkolwiek ochrony przewodów . Przepięcia powstające na liniach podczas wyładowań atmosferycznych docierają do stacji (stąd nazywane są przepięciami) i mogą stanowić zagrożenie dla izolacji zainstalowanych tam urządzeń.

Aby zapobiec uszkodzeniu jakiejkolwiek konstrukcji izolacyjnej, należy włączyć iskrę woltowo-sekundową (której charakterystyka musi leżeć poniżej charakterystyki woltowo-sekundowej chronionej izolacji.Jeżeli ten warunek zostanie spełniony, spadek fali przepięciowej we wszystkich przypadkach spowoduje przebicie iskiernika, a następnie gwałtowny spadek („zakłócenie”) napięcia na iskierniku i chronionej izolacji. iskiernik zacznie płynąć pod wpływem napięcia o częstotliwości przemysłowej instalacji elektrycznej — prądu towarzyszącego.

W instalacjach z uziemionym punktem neutralnym lub w przypadku zaniku iskiernika dwu- lub trójfazowego łuk następczy może nie zgasnąć sam, a zwarcie impulsowe w takim przypadku stanie się trwałym zwarciem, prowadzącym do przerwania instalacja . Dlatego, aby uniknąć takiego wyłączenia instalacji, konieczne jest wygaszenie kolejnego łuku przez iskiernik.

Urządzenia, które zapewniają nie tylko izolacyjną ochronę przed przepięciami, ale także gaszą następny łuk w czasie krótszym niż czas trwania zabezpieczenia przekaźnika, nazywane są ogranicznikami ochronnymi w przeciwieństwie do konwencjonalnych świec, które zwykle nazywane są szczelinami ochronnymi (PZ).

Ograniczniki rur wraz z zawór są głównymi rodzajami uchwytów. Różnią się zasadą późniejszego gaszenia łuku. W ogranicznikach rurowych łuk gaśnie poprzez wytworzenie intensywnego podłużnego rozerwania, aw ogranicznikach zaworowych łuk gaśnie w wyniku zmniejszenia prądu następczego za pomocą dodatkowej rezystancji połączonej szeregowo z iskiernikiem.

Iskiernik rurowy (rys. 1, a) to rura 2 wykonana z izolującego materiału wytwarzającego gaz, wewnątrz której znajduje się nieregulowana szczelina gasząca łuk S1 utworzona przez elektrodę prętową 3 i kołnierz 4.Iskra jest oddzielona od napięcia roboczego zewnętrznym iskiernikiem, ponieważ rura 2 nie jest przeznaczona do długotrwałego przebywania pod napięciem z powodu rozkładu materiału gazotwórczego pod wpływem wycieków. Drugi kołnierz 1 ogranicznika jest uziemiony.

Ryż. 1. Ogranicznik rurowy: a — urządzenie i obwód przełączający, b — umowny zapis schematów, c — napięcie w ograniczniku, d — obwód zastępczy.

Przy przepięciu w sieci (ryc. 1, c) oba iskierniki pękają, a fala przepięcia (krzywa 1) zostaje przerwana. Prąd towarzyszący zaczyna płynąć wzdłuż ścieżki utworzonej przez wyładowanie impulsowe, a wyładowanie iskrowe zamienia się w wyładowanie łukowe.Pod wpływem wysokiej temperatury kanału łukowego prądu towarzyszącego materiał rury rozkłada się wraz z wyładowaniem dużej ilości gazów, ciśnienie w nim gwałtownie wzrasta (do kilkudziesięciu atmosfer) i gazy są wypychane przez otwór kołnierza 4, tworząc intensywny podmuch podłużny. W rezultacie łuk gaśnie, gdy prąd po raz pierwszy przejdzie przez zero.

Po zadziałaniu iskiernika emituje on rozżarzone zjonizowane gazy w postaci pochodni o długości 1,5 - 3,5 m i szerokości 1 - 2,5 m (w zależności od napięcia znamionowego iskiernika) oraz słychać dźwięk przypominający wystrzał Słyszałem. Dlatego, aby zapobiec awariom międzyfazowym, podczas instalowania ograniczników należy upewnić się, że przewodzące prąd części sąsiednich faz nie wpadną do strefy wyładowania.Napięcie zadziałania ograniczników można regulować poprzez zmianę odległości iskiernika zewnętrznego, ale nie można ich zmniejszyć poniżej pewnego minimum, ponieważ powoduje to zbyt częste wyzwalanie ograniczników i zwiększone ich zużycie.

Ponieważ pole elektryczne elektrod prętowych iskiernika rurowego jest wysoce niejednorodne, jego woltowo-sekundowa charakterystyka ma charakter malejący w obszarze do 6-8 μs, co nie jest zgodne z płaską charakterystyką woltowo-sekundową transformatory i maszyny elektryczne. Do skutecznego wygaszenia łuku wymagana jest pewna intensywność tworzenia się gazu, dlatego też istnieje dolna granica prądów do odcięcia, przy której wyładowanie może nadal gasić łuk w ciągu 1-2 półcykli.

Ograniczona jest również górna granica prądów przerywających, ponieważ zbyt intensywne tworzenie się gazów może doprowadzić do zniszczenia ogranicznika (pęknięcie rury lub zniszczenie kołnierzy).

Zakres prądów przerywających jest wskazany w oznaczeniu typu ogranicznika, na przykład RTV 35 / (0,5 — 2,5) oznacza ogranicznik rurowy 0,5 — 2,5 z tworzywa sztucznego winylowego na 35 kV z zakresem prądu przerywającego 0,5 — 2,5 kA.

W miarę zmniejszania się długości przerwy gaszącej łuk i zwiększania jej średnicy obie granice prądów wyładowczych przesuwają się do większych wartości.

Ponieważ działaniu ogranicznika towarzyszy spalenie części materiału rury gaszącej, po 8 — 10 operacjach, gdy średnica wzrośnie o 20 — 25% w stosunku do pierwotnej, ogranicznik staje się bezużyteczny (od momentu granice przerywanych przez nią prądów ulegają zmianie) i muszą zostać wymienione.

Aby uwzględnić liczbę operacji, ograniczniki rur są wyposażone we wskaźnik aktywacji w postaci metalowego paska 6 (patrz ryc. 1, a), nierozłożonego przez gazy emitowane przez ogranicznik. Obecnie w branży produkowane są przepusty rurowe typu RTF, w których gaz jest generowany z rury włóknistej oraz typu RTV z rurą winylowo-plastikową.

Ze względu na małą wytrzymałość mechaniczną włókno jest zamknięte w grubej tubie z papieru bakelizowanego, który w celu zmniejszenia jego higroskopijności pokryty jest lakierem odpornym na wilgoć (najczęściej emalią perchlorowinylową), który może wytrzymać wpływy atmosferyczne w okresy letnie i zimowe dobrze. Cechą charakterystyczną ograniczników RTF jest obecność komory na zamkniętym końcu rurki, która wzmaga wydmuch wzdłużny przy przejściu prądu przez wartość zero i tym samym przyczynia się do gaszenia łuku.

W ogranicznikach RTV gaz jest generowany przez rurkę z tworzywa winylowego, która ma większą zdolność wytwarzania gazu i właściwości izolacyjne, które są dobrze zachowane nawet podczas pracy na zewnątrz przy każdej pogodzie. Ograniczniki RTV mają prostszą konstrukcję (brak komory wewnętrznej, nie wymagają malowania) oraz wyższe górne granice prądów wyłączalnych (15 kA zamiast 7-10 kA dla ograniczników RTF).

Ryż. 2. Ogranicznik rury RTV-20-2/10

Do pracy w sieciach o bardzo dużych prądach przerywanych (do 30 kA) produkowane są ograniczniki wzmocnione typu RTVU, których podwyższona wytrzymałość mechaniczna jest uzyskiwana poprzez nawijanie tuby z tworzywa winylowego warstwami taśmy szklanej zaimpregnowanej impregnatem odpornym na warunki atmosferyczne związek epoksydowy.

Obciążalność udarowa ograniczników rurowych, przez które przepływa praktycznie cały prąd pioruna w momencie uderzenia w linię, jest dość duża i wynosi 30-70 kA.

Doboru ograniczników rurowych dokonuje się na podstawie napięcia znamionowego sieci oraz granicznych prądów zwarciowych sieci w miejscu ich zainstalowania. Maksymalny prąd zwarciowy oblicza się, gdy wszystkie elementy sieci (linie, transformatory, generatory) są włączone, z uwzględnieniem składowej aperiodycznej prądu zwarciowego, prąd minimalny — przy obwodzie sieci z elementami częściowo wyłączonymi (np. na przykład do remontu) i bez składnika aperiodycznego. Znaleziono wartości graniczne prądu zwarciowego. musi mieścić się w granicach prądu przerywającego ogranicznika rur.

Ograniczniki rurowe produkowane są na napięcia od 3 do 220 kV, prądy przerywane w zakresie od 0,2 — 7 i 1,5 — 30 kA przy napięciu 3 — 35 kV do 0,4 — 7 i 2,2 — 30 kA przy napięciu 110 kV. Ochronnik 220 kV składa się z dwóch ograniczników rurowych 110 kV połączonych stalową klatką z rurami odprowadzającymi.

Główne wady ograniczników rurowych to obecność strefy wyładowania, gwałtowne załamanie fali udarowej, zwarcie (chociaż krótkotrwałe) między liniami a ziemią oraz szczególnie stroma charakterystyka woltosekundowa, która wyklucza możliwość szerokiego zastosowania ograniczników rurowych jako zabezpieczenia urządzeń stacyjnych. Wadą ograniczników rurowych jest obecność ograniczających prądów przerywanych, co komplikuje ich produkcję i eksploatację.

Ze względu na swoją prostotę i niski koszt, ograniczniki rur są szeroko stosowane jako pomocnicze środki ochrony stacji, do ochrony stacji małej mocy i małej krytyczności oraz poszczególnych odcinków linii.

Obecnie ograniczniki lampowe i zaworowe są stopniowo zastępowane przez nieliniowe ograniczniki napięcia (limitery)... Są to szeregowo połączone warystory tlenkowe (rezystory nieliniowe) bez iskier, zamknięte w porcelanowej lub polimerowej obudowie.