Разрядник 470 в принцип работы – Разрядник 470 в принцип работы — specable.ru

Газонаполненные разрядники Epcos | «ЛЭПКОС», ИЦ «Северо-Западная Лаборатория»

Известно, что всплески напряжения в электросетях являются потенциально опасными для дорогостоящего высоковольтного оборудования, поскольку даже кратковременное превышение напряжения может вывести его из строя и повредить изоляцию. Для защиты от неконтролируемых бросков напряжения используют газовые разрядники представляют собой защитные пассивные компоненты, состоящие из двух или трех электродов, которые могут быть использованы как ограничители перенапряжений в электротехнических установках и электрических сетях. Для увеличения срока службы устройства в качестве материала электродов обычно используется медь либо ее сплавы, содержащие ванадий. Герметичный корпус изготавливается из высокопрочной керамики и заполняется инертным газом под давлением. Если рассматривать разрядники в качестве элемента электрической схемы, то можно отметить их способность работать в качестве выключателя при достижении порогового напряжения, в результате чего в компоненте возникает дуговой разряд, и сопротивление его резко снижается до значения, не превышающего 1 Ом. По мере снижения прикладываемого к устройству напряжения, дуга гаснет и разрядник возвращается в исходное состояние, восстанавливая высокое электрическое сопротивление (100 МОм).

Среди известных зарубежных компаний, выпускающих газовые разрядники, наибольший интерес представляют изделия компании Epcos, характеризующиеся малыми размерами и улучшенными электрическими характеристиками. Компоненты, изготавливаемые этой фирмой, обычно применяют для защиты абонентских линий, систем связи и радиоэлектронного оборудования от перенапряжений, возникающих в результате грозовых разрядов. Так, например, благодаря чрезвычайно низкой емкости, малым токам утечки и большой перегрузочной способности по току, их можно использовать в телекоммуникационных сетях. Как известно, телефоны, факсы и модемы оборудованы достаточно сложными и при этом достаточно чувствительными к электрическим воздействиям электронными компонентами. Как правило разрядники устанавливают на входе источника питания вместе с варисторами, а также в точках соединения с телефонными линиями. На рисунке приведена стандартная электрическая схема с установкой разрядников, используемых в качестве компонентов защиты от синфазной помехи, а также от перенапряжения в линиях передачи данных. Газовые разрядники Epcos соответствуют всем необходимым требованиям, предъявляемым к защитным элементам. Они обеспечивают надежную защиту оборудования от перенапряжений, а в рабочем режиме позволяют сохранять высокое сопротивление изоляции и низкие значения емкости.

Ключевые характеристики:

Импульсный ток разряда (8/20 мкс)…макс. 100 кА
Импульсный ток разряда (10/350 мкс)…макс. 100 кА
Переменный ток разряда (1 с)…макс. 20 А
Переменный ток разряда (0,2 с)…макс. 300 А

Напряжение горения дуги…10…35В
Сопротивление изоляции…мин. 1ГОм
Емкость…мин. 0.2пФ
Напряжение пробоя 70…6000В

SMD газовые разрядники

Компанией Epcos выпускается специальная серия миниатюрных газовых разрядников для поверхностного монтажа (SMD). Компоненты характеризуются низкой емкостью и большим сопротивлением изоляции. Основное назначение: защита от перенапряжения в средствах связи, кабельных модемах, электронных схемах, антеннах и др. Серии S20/S30, S50, S80 относятся к двухэлектродным компонентам, серия TG30 — к трехэлектродным.

Подробнее

Газовые разрядники серии EM и EHV

Cерия газонаполненных разрядников малой мощности представляет собой выводные компоненты, применяемые в абонентских линиях, модемах и др. Основное преимущество данных компонентов заключается в большой перегрузочной способности по току, а также высоком сопротивлении изоляции, что делает их незаменимыми в установках, работающих при высоком напряжении. Серия изделий EM рассчитана для работы при 2,5 кА (импульсный разрядный ток)/2,5 А (ток разряда при 50Гц, 1с). Габаритные размеры:∅ 5,5×6 мм. Для серии EHV рабочие характеристики: 3 кА (импульсный разрядный ток)/ -. Размеры:∅ 6×7 мм.

Cерия EM

Cерия EHV

Серия EHV
Тип	EHV62-h35	EHV62-h46	EHV62-h55
Код заказа	B88069X 1893…	B88069X 1683…	B88069X X1793…
U_ном пробоя, В	2500	3600	4500
Напряжение пробоя импульсное 100 В/мкс типичное/99%, В	3000/3300	4150/4350	4800/5200
Емкость, не более 1пФ
Подробнее

Разрядники серии M

Компактные двухэлектродные разрядник серии М фирмы Epcos широко используются в телекоммуникациях. Выпускаемые изделия рассчитаны для работы при 5 кА (импульсный разрядный ток)/5 А (ток разряда при 50Гц, 1с). Габаритные размеры:∅ 5×5 мм.

Подробнее

Маломощные разрядники серии EC

Разработанная компанией Epcos серия двухэлектродных газовых разрядников серии ЕС представляет значительный интерес для использования в системах связи. Выпускаемые маломощные компоненты рассчитаны для работы при 5 кА (импульсный разрядный ток)/5 А (ток разряда при 50Гц, 1с). Габаритные размеры:∅ 8×6 мм.

Подробнее

Двухэлектродные разрядники средней мощности

Компания Epcos создала серии газонаполненных разрядников N80…81 средней мощности. Двухэлектродные компоненты могут изготавливаться как с выводами, так и в безвыводном исполнении. Газонаполненные разрядники рассчитаны для работы при 10 кА (импульсный разрядный ток)/10 А (ток разряда при 50Гц, 1с). Габаритные размеры:∅ 8×6 мм. Находят применение в телекоммуникациях, телефонии, передающем оборудовании.

Подробнее

Газонаполненные разрядники высокой мощности

Серия мощных двухэлектродных разрядников A80…A81 фирмы Epcos характеризуется высокой нагрузочной способностью по току разряда, низкой собственной емкостью и большим сопротивлением изоляции, что обеспечивают оптимальную защиту от перенапряжения в телекоммуникационных сетях. Возможные варианты технического исполнения компонентов: выводное, безвыводное. Компоненты рассчитаны для работы при 20 кА (импульсный разрядный ток)/20 А (ток разряда при 50Гц, 1с). Габаритные размеры:∅ 8×6 мм.

Подробнее

Высоковольтные разрядники серии A71

Выводная серия разрядников средней мощности Epcos А71 была специально разработана для применения в высоковольтном оборудовании. Для того, чтобы избежать пробоя и короткого замыкания, которые могут быть вызваны скачками напряжения в сети, а также выходом приборов из строя, при изготовлении в таких компонентов используется усиленная изоляция. Разрядники рассчитаны для работы при 10 кА (импульсный разрядный ток)/10 А (ток разряда при 50Гц, 1с). Габаритные размеры:∅ 8×8 мм.

Подробнее

Трехэлектродные разрядники серии T30…T33, T80…T83

Серия трехэлектродных разрядников средней мощности фирмы Epcos была разработана для применения в абонентских линиях и модемах и др.. Благодаря наличию третьего управляющего электрода удается обеспечить надежную защиту от перенапряжения в электрических сетях. Возможно выводное исполнение, конструкция без выводов, а также серия, предназначенная для поверхностного монтажа. Разрядники рассчитаны для работы при 10 кА (импульсный разрядный ток)/10 А (тока разряда при 50Гц, 1с). Габаритные размеры:∅ 6×8 мм.

Серия Т30..Т33

Наличие компонента на складе

Узнать наличие и цену интересующего Вас электронного компонента и оформить заказ, Вы можете на нашем онлайн-складе.

Подбор разрядников по параметрам

Для подбора наиболее подходящих разрядников Вы можете воспользоваться Программой подбора разрядников TDK-EPCOS

ФЕРРИТ-ХОЛДИНГ: Новости

08.10 19

ООО «ЛЭПКОС» приглашает посетить стенд нашей компании на выставке ChipEXPO 2019, которая пройдет с 16 по 18 октября 2019 года в г. Москве на территории ЦВК «Экспоцентр» на Красной Пресне, павильон «Форум», стенд C23.

26.06 19

По итогам 2018 года компания «ЛЭПКОС» награждена компанией TDK памятным знаком «Лучший продавец ферритов 2018».

29.04 19

График работы компании «ЛЭПКОС» в период майских праздников.

18.04 19

Уважаемые коллеги, обращаем Ваше внимание, что с декабря 2018 года комплектация электролитических конденсаторов фирмы EPCOS изменена.

12.04 19

Приглашаем посетить посетить наш стенд № A731 в (павильон №3 Зал №13) на выставке Экспоэлектроника-2019 в период с 15 по 17 апреля 2019 года на территории выставочного комплекса Крокус Экспо в г. Москве

ferrite.ru

Устройство и принцип действия вентильных разрядников

Разрез разрядника РВС-10 (разрядник вилитовый станционный) показан на рисунке ниже:

Основными элементами данного разрядника являются искровые промежутки 2, вилитовые кольца 6, рабочие резисторы 4. Эти элементы располагаются внутри фарфорового кожуха 1, который имеет специальные фланцы с торцов 3. С помощью данных фланцев осуществляется присоединение и крепление разрядника.

Особое внимание уделено герметизации внутренней плоскости. При увлажнении рабочие резисторы 4 меняют свои характеристики. Влага, оседающая на деталях и стенках внутри вентильного разрядника, ухудшает его изоляцию, что создает возможность перекрытия. Герметизация достигается посредством пластин 5, закрывающих торцы разрядника. Пластины привинчиваются к фланцам, а между пластинами ставятся резиновые прокладки 7.

Принцип работы разрядника заключается в следующем.

В случае появления перенапряжения пробивается искровой промежуток и через рабочие резисторы ток уходит на землю.

Рабочие резисторы ограничивают ток пробоя и создают условия, при которых электрическая дуга может быть погашена одним искровым промежутком (рисунок выше б)).

После пробоя искровых промежутков напряжение на разряднике будет равно:

Если сопротивление R_p разрядника линейное, то с увеличением тока пробоя будет увеличиваться напряжение на разряднике, причем оно может стать выше допустимого для электрооборудования. Чтобы избежать данного эффекта сопротивление берется нелинейным, причем, чем больше ток – тем меньше сопротивление. Зависимость между током и напряжением для данного случая можно выразить формулой:

Где А – постоянная, характеризующая напряжение на резисторе при токе в 1А; α- показатель нелинейности. При α = 0 будет идеальный случай, когда падение напряжения не зависит от величины протекаемого тока.

Данный тип разрядников получил название вентильные, потому что при импульсных скачках тока их сопротивление падает, что дает возможность пропускать большие токи при относительно небольших падениях напряжения на рабочих резисторах.

В качестве нелинейного материала широкое распространение получил вилит. В области больших токов его степень нелинейности α достигает 0,13 – 0,20. Вольт-амперная характеристика разрядника с вилитовым резистором показана на рисунке ниже:

Зерна карборунда SiC с удельным сопротивлением примерно 10^-2 Ом·м составляют основу вилита. На поверхности карборундовых зерен создается пленка из окиси кремния SiO₂ толщиной 10^-7 м. Сопротивление данной пленки зависит от напряжения, приложенного к ней. При небольших напряжениях удельное сопротивление составляет примерно 10⁴ – 10⁶ Ом·м. Сопротивление пленки резко уменьшается при увеличении приложенного напряжения, что и ограничивает величину падения напряжения. В этом случае сопротивление в основном определяется зернами карборунда.

Рабочие резисторы изготавливают в виде дисков высотой (20 — 60)·10^-3 м и диаметром 0,1 – 0,15 м. Зерна карборунда объединяют в диск с помощью жидкого стекла, которое после обжига крепко схватывает зерна между собой.

Вилит очень гигроскопичен. Цилиндрические поверхности покрываются изолирующей смазкой для защиты от влаги.

Торцевые поверхности металлизируются. Они являются контактами диска.

Обычно в разрядника устанавливается несколько дисков соединенных последовательно (на рисунке выше а) изображено 10 дисков).

Остающееся напряжение при наличии дисков будет увеличено:

Число дисков n должно быть меньше для уменьшения остающегося напряжения.

В дисках выделяется тепло при прохождении электрического тока, из-за чего повышается их температура. В случае превышения допустимой температуры диски потеряют вентильные свойства и разрядники выйдут из строя. Не смотря на большой импульсной ток нагрев резисторов мал, так как длительность его протекания составляет всего несколько десятков микросекунд. Резистор успевает остыть после одиночного импульса. При протекании тока промышленной частоты длительность воздействия возрастает (1 полупериод 10 000 мкс). Именно поэтому при длительном протекании даже небольшого тока происходит разрушение разрядника.

При длительности протекания 40 мкс предельный ток диска диаметром 100 мм равен 10 кА. В случае импульса тока прямоугольной формы длительностью 2000 мкс, допустимый ток падает до 150 А. Такие токи без повреждения диск может пропустить 20 – 30 раз.

После прохождения импульсного тока через разрядник снова начинает протекать ток короткого замыкания промышленной частоты. Сопротивление вилита резко увеличивается по мере приближения тока к нулевому значению, что приводит к искажению формы кривой тока. Это значительно облегчает процесс гашения дуги, так как подводимая в момент близости тока к нулю мощность уменьшится. Активное сопротивление разрядника приближает коэффициент мощности к единице и ограничивает ток, что ведет к уменьшению восстанавливающего напряжения промышленной частоты. Это позволяет гасить электрическую дугу без применения специальных дугогасительных устройств.

Устройство единичного искрового промежутка вентильного разрядника показано на рисунке выше б).

Равномерное электрическое поле обеспечивает форма электродов, что позволяет получить довольно пологую вольт-амперную характеристику. Расстояние между электродами составляет (0,5 – 1) 10^-3м.

Для облегчения ионизации принимаются надлежащие меры, ввиду ее возникновения из-за затруднения появления заряда в закрытом пространстве при малом времени импульса. Миканитовую прокладку помещают между электродами. Поскольку диэлектрическая проницаемость слюды значительно выше, чем воздуха, то на границе со слюдой, в воздухе, прилегающем к электродам, возникают высокие градиенты, которые и вызывают начальную ионизацию воздуха. К быстрому формированию разряда в центре основного воздушного промежутка приводят образующиеся электроны.

Промежутки соединяют в блоки (рисунок выше б)). Как правило, разрядник имеет несколько таких блоков. Вольт-секундная характеристика последовательно соединенных единичных промежутков позволяет получить пологую защитную характеристику.

После прохода электрического тока через нуль около каждого катода электрическая прочность восстанавливается практически мгновенно. Если электрическая прочность больше восстанавливающегося напряжения – электрическая дуга гаснет. Особенно хорошо данный эффект проявляется при небольших токах (до 100 А), когда термоэлектронной эмиссией с электродов можно пренебречь. Экспериментальным путем было установлено, что единичный промежуток способен отключить сопровождающий ток с амплитудой в 80 – 100 А при действующем значении восстанавливающего напряжения порядка 1 – 1,5 кВ. Количество единичных промежутков выбирается исходя данного напряжения.

Количество дисков рабочего резистора выбирается исходя из значения максимального тока, которое не должно превышать 80 – 100 А. Гашение дуги при этом обеспечивается за один полупериод.

Для обеспечения равномерной нагрузки единичных промежутков при промышленной частоте напряжения, их снабжают специальными нелинейными шунтирующими резисторами (рисунок выше 6). Сопротивление данного резистора берется как можно больше, чтобы сохранить неравномерное распределение при высокой частоте (импульсах). Термическая стойкость дисков рассчитывается на пропускание сопровождающего тока в течении одного – двух полупериодов.

Внутренние перенапряжения могут длиться до 1 с и имеют низкочастотный характер. Из-за небольшой термической стойкости вилит не может использоваться для ограничения внутренних перенапряжений. Для ограничения внутренних перенапряжений может использоваться тервит, который обладает хорошей термической стойкостью. Тервит имеет коэффициент нелинейности α больше, чем у вилита, что приводит к значительному увеличению остающегося напряжения и делает данный материал непригодным для защиты от атмосферных перенапряжений. Поэтому для защиты от внешних и внутренних перенапряжений разрядник выполняется комбинированным. Защита от внутренних перенапряжений осуществляют тервитовыми дисками, а от внешних – вилитовыми.

Для предотвращения срабатывания вентильных разрядников от внутренних перенапряжений нижний предел напряжения срабатывания должен быть не менее чем в 2,7 раза меньше фазного напряжения промышленной частоты.

Работа вентильного разрядника протекает бесшумно. Для фиксации количества срабатываний между заземлением и нижним выводом разрядника устанавливается регистратор. Электромагнитный регистратор является наиболее надежным. Якорь электромагнитного регистратора при прохождении импульсного тока втягивается и воздействует на храповой механизм счетного устройства.

В другом виде регистратора при прохождении импульсного тока сгорает плавкая вставка, что и приводит к поворачиванию счетного механизма на одно деление.

Чтобы повысить защитные характеристики разрядников необходимо уменьшить остающееся напряжение, то есть число дисков. Но при этом произойдет увеличение сопровождающего тока.

Простые промежутки (рисунок б)) не способны отключать токи в 200 – 250 А. В таких случаях применяют камеры магнитного дутья. Магнитное поле создается постоянным магнитом. Возникающая в искровом промежутке дуга подвергается действию магнитного поля, которое «загоняет» ее в узкую щель, стенки которой выполняются из керамики. По такому принципу работают разрядники на напряжение до 500 кВ. Поднять термическую стойкость позволяет увеличение диаметров дисков до 150 мм. В большинстве случаев магнито-вентильные разрядники используются для ограничения внутренних перенапряжений.

elenergi.ru

Назначение и устройство разрядников

Разрядник – это аппарат, предназначенный для защиты электроустановки от атмосферных перенапряжений. Перенапряжения в электрических установках могут вызывать пробой изоляции с последующим коротким замыканием и выходом высоковольтной аппаратуры из строя.

Фактически разрядник это самое слабое место сети по изоляции, через которое происходит разряд на землю при перенапряжениях, после чего восстанавливается нормальный режим работы сети. Вместе с тем, разрядник должен работать так, чтобы после пробоя его разрядного промежутка не произошло короткого замыкания в цепи.

ПУЭ требует установки разрядников для защиты воздушных линий с воздушными вводами.

Воздушные линии защищают от перенапряжений трубчатыми разрядниками.

Разрядник типа РТ представляет собой трубку из оргстекла или фибры, внутри которой проходит металлический стержень с воздушным искровым промежутком. При перенапряжении, превышающем установленный уровень, искровой промежуток пробивается и образуется электрическая дуга. В результате высокой температуры из стенок трубки выделяются газы, вырывающиеся под большим давлением наружу и способствующие деионизации воздушного пространства в разряднике и гашению дуги. Для правильного выбора разрядников нужно иметь данные о токах короткого замыкания в местах их установки, так как при малой величине тока короткого замыкания количество выделяемых газов может оказаться недостаточным для быстрого гашения электрической дуги, следствием чего станет отключение сети максимальной защитой. И, наоборот, при величине тока короткого замыкания, превышающего максимально допустимый, для данного типа устройства, в результате бурного газообразования и чрезмерного повышения давления устройство может быть разрушено.

Поэтому в каталогах приводят минимальные и максимальные величины тока короткого замыкания для каждого типа трубчатого разрядника.

Например, — это разрядник трубчатый на напряжение 10 кВ для диапазона токов короткого замыкания от 0,5 до 7 кА.

Вилитовые разрядники (рисунок ниже) предназначаются для защиты от перенапряжений аппаратуры электрических подстанций и станций.

В этих аппаратах, называемых еще вентильными, то есть запирающими, используется свойство керамического материала вилита, из которого они изготовлены, снижать свое сопротивление при превышении напряжения сверх некоторого предела. Таким образом, при перенапряжении разрядник пробивается, а по мере снижения потенциала его диэлектрическая прочность восстанавливается, и протекание электрического тока на землю прекращается.

elenergi.ru

Разрядник — это… Что такое Разрядник?

Разря́дник — электрический аппарат, предназначенный для ограничения перенапряжений в электротехнических установках и электрических сетях. Первоначально разрядником называли устройство для защиты от перенапряжений, основанный на технологии искрового промежутка. Затем, с развитием технологий, для ограничения перенапряжений начали применять устройства на основе полупроводников и металл-оксидных варисторов, применительно к которым продолжают употреблять термин «разрядник».

Применение

В электрических сетях часто возникают импульсные всплески напряжения, вызванные коммутациями электроаппаратов, атмосферными разрядами или иными причинами. Несмотря на кратковременность такого перенапряжения, его может быть достаточно для пробоя изоляции и, как следствие, короткого замыкания, приводящего к разрушительным последствиям.^[1] Для того, чтобы устранить вероятность короткого замыкания, можно применять более надежную изоляцию, но это приводит к значительному увеличению стоимости оборудования. В связи с этим в электрических сетях целесообразно применять разрядники.

Устройство и принцип действия

Разрядник состоит из двух электродов и дугогасительного устройства.

Электроды

Один из электродов крепится на защищаемой цепи, второй электрод заземляется. Пространство между электродами называется искровым промежутком. При определенном значении напряжения между двумя электродами искровой промежуток пробивается, снимая тем самым перенапряжение с защищаемого участка цепи. Одно из основных требований, предъявляемых к разряднику — гарантированная электрическая прочность при промышленной частоте (разрядник не должен пробиваться в нормальном режиме работы сети).

Дугогасительное устройство

После пробоя импульсом искровой промежуток достаточно ионизирован, чтобы пробиться фазным напряжением нормального режима, в связи с чем возникает короткое замыкание и, как следствие, срабатывание устройств РЗиА, защищающих данный участок. Задача дугогасительного устройства — устранить это замыкание в наиболее короткие сроки до срабатывания устройств защиты.

Виды разрядников

Воздушный разрядник закрытого или открытого типа (трубчатый разрядник)

Воздушный разрядник представляет собой дугогасительную трубку из полимеров, способных подвергаться термической деструкции с выделением значительного количества газов и без значительного обугливания — полихлорвинила или оргстекла (первоначально, в начале XX века, это была фибра), с разных концов которой закреплены электроды. Один электрод заземляется, а второй располагается на определенном расстоянии от него (расстояние определяет напряжение срабатывания, или пробоя, разрядника) и имеет прямое электрическое подключение к защищаемому проводнику линии. В результате пробоя в трубке возникает интенсивная газогенерация (плазма), и через выхлопное отверстие образуется продольное дутье, достаточное для гашения дуги. В воздушном разряднике открытого типа выброс плазменных газов осуществляется в атмосферу. Напряжение пробоя воздушных разрядников — более 1 кВ.

Газовый разрядник

Конструкция и принцип действия идентичны воздушному разряднику. Электрический разряд происходит в закрытом пространстве (керамическая трубка), заполненном инертными газами. Технология электрического разряда в газонаполненной среде позволяет обеспечить более лучшие характеристики скорости срабатывания и гашения разрядника. Напряжение пробоя газонаполненного разрядника — от 60 Вольт до 5 килоВольт.

Вентильный разрядник

Вентильный разрядник РВМК-1150

Вентильный разрядник состоит из двух основных компонентов: многократного искрового промежутка (состоящего из нескольких последовательно соединенных единичных искровых промежутков) 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 название. Среди прочих преимуществ вентильных разрядников следует отметить бесшумность срабатывания и отсутствие выбросов газа или пламени.

Магнитовентильный разрядник (РВМГ)

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.

Ограничитель перенапряжений нелинейный (ОПН)

ОПН для сети 110 кВ Разные варисторы

В процессе эксплуатации изоляция оборудования электрических сетей подвергается воздействию рабочего напряжения, а также различных видов перенапряжений, таких как грозовые, коммутационные, квазистационарные. Основными аппаратами для защиты сетей от грозовых и коммутационных перенапряжений являются вентильные разрядники (РВ) и нелинейные ограничители перенапряжений (ОПН). При построении или модернизации уже существующих схем защиты от перенапряжений с помощью ОПН и РВ необходимо решать две основные тесно связанные друг с другом задачи:

выбор числа, мест установки и характеристик аппаратов, которые обеспечат надежную защиту изоляции от грозовых и коммутационных перенапряжений;
обеспечение надежной работы самих аппаратов при квазистационарных перенапряжениях, для ограничения которых они не предназначены.

Защитные свойства РВ и ОПН основаны на нелинейности вольтамперной характеристики их рабочих элементов, обеспечивающей заметное снижение сопротивления при повышенных напряжениях и возврат в исходное состояние после снижения напряжения до нормального рабочего. Низкая нелинейность вольтамперной характеристики рабочих элементов в разрядниках не позволяла обеспечить одновременно и достаточно глубокое ограничение перенапряжений и малый ток проводимости при воздействии рабочего напряжения, от воздействия которого удалось отстроиться за счет введения последовательно с нелинейным элементом искровых промежутков. Значительно большая нелинейность окисно-цинковых сопротивлений варисторов ограничителей перенапряжений ОПН позволила отказаться от использования в их конструкции искровых промежутков, то есть нелинейные элементы ОПН присоединены к сети в течение всего срока его службы.

В настоящее время вентильные разрядники практически сняты с производства и в большинстве случаев отслужили свой нормативный срок службы. Построение схем защиты изоляции оборудования как новых, так и модернизируемых подстанций, от грозовых и коммутационных перенапряжений теперь оказывается возможным только с использованием ОПН.

Идентичность функционального назначения РВ и ОПН и кажущаяся простота конструкции последнего часто приводят к тому, что замену разрядников на ограничители перенапряжений проводят без проверки допустимости и эффективности использования устанавливаемого ОПН в рассматриваемой точке сети. Этим объясняется повышенная аварийность ОПН.

Помимо неверного выбора мест установки и характеристик ОПН еще одной причиной повреждений ОПН являются используемые при их сборке варисторы низкого качества, к которым, прежде всего, относятся китайские и индийские варисторы.

Cтержневые искровые промежутки

Cтержневые искровые промежутки также известные как «дугозащитные рога» применяются для защиты от пережога защищеных проводов и перевода однофазного к.з в двухфазное. Для возникновения дуги необходим ток к.з. превышающий 1 кА. Вследствие относительно низкого напряжения (6-10кВ против 20кВ в сетях Финляндии) и высокого сопротивления заземления «дугозащитные рога» в российских сетях не срабатывают.

В настоящее время на ВЛ 6-10 кВ они запрещены «Положением о технической политике» ФСК.

Разрядник длинно-искровой

Фотография скользящего разряда

Принцип работы разрядника основан на использовании эффекта скользящего разряда, который обеспечивает большую длину импульсного перекрытия по поверхности разрядника, и предотвращении за счет этого перехода импульсного перекрытия в силовую дугу тока промышленной частоты. Разрядный элемент РДИ, вдоль которого развивается скользящий разряд, имеет длину, в несколько раз превышающую длину защищаемого изолятора линии. Конструкция разрядника обеспечивает его более низкую импульсную электрическую прочность по сравнению с защищаемой изоляцией. Главной особенностью длинно-искрового разрядника является то, что вследствие большой длины импульсного грозового перекрытии вероятность установления дуги короткого замыкания сводится к нулю.

Существуют различные модификации РДИ, отличающиеся назначением и особенностями ВЛ, на которых они применяются.

РДИ предназначены для защиты воздушных линий электропередачи напряжением 6-10 кВ трехфазного переменного тока с защищёнными и неизолированными проводами от индуктированных грозовых перенапряжений и их последствий и прямого удара молнии; рассчитаны для работы на открытом воздухе при температуре окружающего воздуха от минус 60 °C до плюс 50 °C в течение 30-и лет.

Основное преимущество РДИ: разряд развивается вдоль аппарата по воздуху, а не внутри его. Это позволяет значительно увеличить срок эксплуатации изделий и повышает их надежность.

Обозначение

На электрических принципиальных схемах в России разрядники обозначаются согласно ГОСТ 2.727—68.
1. Общее обозначение разрядника
2. Разрядник трубчатый
3. Разрядник вентильный и магнитовентильный
4. ОПН

Примечания

По п.4 — Это же варистор!

Источники

Родштейн Л. А. Электрические аппараты: Учебник для техникумов. — 4-е изд., перераб. и доп. — Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1981. — 304 с: ил.
Защита сетей 6-35 кВ от перенапряжений / Халилов Ф. Х., Евдокунин Г. А., Поляков B.C., Подпоркин Г. В., Таджибаев А. И. — СПб.: Энергоатомиздат. Санкт-Петербургское отделение, 2002.- 272 с.
Дмитриев М.В. Применение ОПН в электрических сетях 6-750 кВ Санкт-Петербург 2007 г

Применение ОПН в электрических сетях 6-750 кВ

Ссылки

dic.academic.ru

Газовые разрядники на защите от импульсных перенапряжений

Газоразрядники или разрядники для защиты от перенапряжений с газовым наполнением обозначаются термином GDT (Gas Discharge Tube). По количеству электродов они разделяются на две группы: двухэлектродные и трёхэлектродные.

рис. а). двухэлектродный и б). трёхэлектродный ионные разрядники с газовым наполнением (условное обозначение по международным стандартам)

При срабатывании элемента защиты происходит закорачивание входа устройства и стекание тока перегрузки на землю. Принцип работы газоразрядника можно сравнить с электронным ключом, срабатывающий при возникновении разности потенциалов между его электродами выше заданного значения. Широко используются разрядники для защиты от перенапряжений электронных цепей, когда некритичны такие показатели как скорость срабатывания и точность значений напряжения. Любой разрядник должен иметь собственное заземление, иначе использование их будет бесполезным.

При эксплуатации электронного спутникового оборудования (или любого другого радиотехнического) периодически могут возникать перегрузки по току и напряжению, изначальная природа которых обусловлена влияниями внешних электромагнитных импульсов. Они могут быть в виде электромагнитных сигналов, идущих от мощных радаров, электростатические разряды, мощного грозового разряда и др. (естественного и искусственного происхождения). Большие перегрузки могут исходить от неисправной цепи электропитания какого-либо оборудования.

Конструкция элемента газоразрядника представляет собой керамическую ёмкость (трубку или в виде “таблетки”), заполненная инертным газом, закрытая с двух сторон металлическими электродами. Обычно разрядник трудно заметить в электронной цепи защищаемого устройства. При его срабатывании происходит короткое замыкание электродов и ток перегрузки уходит на землю. Не просто так его сравнивают с электронным ключом , который срабатывает при превышении заданных значений разности потенциалов между его электродами. Это приводит к увеличению кинетической энергии свободных электронов, образованию новых ионов и электронов, — ток между электродами начинает расти и разрядник переходит в режим “тлеющего разряда” (на несколько микросекунд). Если напряжение будет дальше возрастать, то начнётся лавинное размножение электронов, вызывая при этом газовый разряд. В зависимости от конструкции разрядника длительность пробоя продолжается десятки наносекунд (причём ток возрастает скачками), а разность потенциалов между электродами падает. Для разных типов газовых разрядников значение напряжения разряда будет примерно равным 10В-80В (от тока практически зависеть не будет). При возникновении импульса перенапряжения разрядник закорачивается и импульс уходит на землю, тем самым защищая оборудование от вывода из строя. Для отвода разряда молнии от антенны устанавливают молниеотводы с контуром заземления, который берёт весь разряд на себя и отводит в землю.

Рис. Схема подключения двухэлектродного газоразрядника в цепь между спутниковой антенной и ВЧ оборудованием (ресивер)

После режима пробоя значение напряжения на электродах уменьшается до начального уровня и процесс идёт в обратном направлении. При длительном влиянии перегрузок (примерно 1-10 секунд) внутри разрядника начинается горение электрической дуги, из-за чего он может выгореть и дальнейшее его использование будет невозможным (разрядник требуется заменить). Этого можно избежать с помощью дополнительной механической термозащиты.

рис. Трёхэлектродные газоразрядники с термозащитой в виде металлической пластины (скобы)

Конструкция термозащиты представляет собой специальный металлический зажим (или скобу), который крепится к корпусу разрядника легкоплавким припоем. После нагрева и достижения определённой температуры происходит закорачивание между собой электродов металлическим зажимом. Далее срабатывают остальные защитные элементы схемы.

Широкое применение помимо двухэлектродных получили и разрядники, имеющие три электрода (трёхэлектродные), корпус которых состоит из двух объединённых между собой двухэлектродных разрядников с одним общим электродом. Такая конструкция способна обеспечить контроль симметричных цепей одновременно, при этом исключая перекос фаз и снижая перепад значений напряжений между линиями до безопасного уровня.

Газоразрядники характеризуются статическим напряжением срабатывания (этот параметр обычно указывается в технической документации), номинальное DCBD, Vdcbd – возникает зажигание разрядника, вызванное напряжением постоянного тока.

Максимальное динамическое напряжение срабатывания (Vimpuls, Mis) – импульсное напряжение достигает максимального пикового значения и происходит пробой разрядника (в пределах значений 100В/мкс и 1кВ/мкс – крутизна фронта нарастающих линейных импульсов напряжения).

Минимальное гарантированное статическое напряжение срабатывания (MDCS, Vmdcs) – минимальное значение статического напряжения, при котором разрядник срабатывает на протяжении всего срока эксплуатации.

Напряжение горения дуги (AV, Varc) – напряжение, возникающее между электродами разрядника, в режиме прохождения через него тока пробоя.

Максимальное значение импульса тока разряда (MSR, limpulse) – кратковременное предельное значение импульсного тока. После воздействия этого тока газоразрядный элемент останется в исправном (рабочем) состоянии (указывается значение тока при тесте с отношением времени нарастания ко времени спада 8/20мкс, 10/350мкс).

Номинальный импульсный ток разряда (IDC) – ток, проходящий через разрядник в режиме пробоя (при этом воздействие этого тока газоразрядник может выдерживать многократно в соответствии с техническими характеристиками).

Максимальный переменный ток разряда (ADS, lac) – ток переменный, проходящий через разрядный элемент и воздействие которого разрядник может многократно выдерживать (в соответствии с техническими характеристиками).

Время пробоя разрядника (ARTT) – это промежуток времени, за который между электродами изменяется значение напряжения от максимального динамического до напряжения горения дуги.

Ток в режиме тлеющего разряда (GATC) –значение тока во временном промежутке зажигания и пробоя.

Время срабатывания газоразрядника (PVST) – временной интервал от точки начала зажигания до точки начала пробоя.

Эксплуатационный ресурс газоразрядника (SL) – это количество срабатываний газоразрядного элемента и значений импульсного тока, проходящего через него, после которых не гарантируется выдача рабочих характеристик (указываются в тех. документации).

Конструкция трёхэлектродного газового разрядника с термической защитой (термопредохранителем).

рис. Газовый трёхэлектродный разрядник с защитой (термопредохранителем)

Термопредохранитель является дополнением к газоразряднику и выполнен в виде металической пластинки (скобы), которая при перегреве деформируется и замыкает общий вывод и выводы L (L1, L2) между собой, при этом ток начинает проходить вне газового промежутка.

Вольт-амперную характеристику (ВАХ) газоразрядника можно представить в виде нескольких уровней рабочих участков.

рис. ВАХ газоразрядника

Участок низких напряжений (1). Если возникнет хотя бы незначительное напряжение между общим выводом электрода и одним из выводов L(L1 или L2), то из-за сверхнизкой электропроводимости инертного газа ток через газоразрядник не потечёт. После того, как достигнется напряжение срабатывания значение тока начнёт расти.

Возникновение тлеющего разряда (2). Происходит ионизация молекул газа после достижения напряжения срабатывания (лавинообразно возрастает число носителей заряда). Незначительный ток начинает протекать через промежуток, заполненный газом (при этом напряжение падает до уровня значения напряжения тлеющего разряда).

Тлеющий разряд (3). Дальнейшее увеличение тока приводит к незначительному увеличению напряжения между электродами.

Возникновение электрической дуги (4). Если мощность, поступаемая от внешнего источника достаточно большая, то при возрастании тока сверх предела энергия поля станет достаточной для преодоления заряженными частицами пути от электродов L (L1 и L2) к общему электроду без потери энергии. Значение напряжения резко уменьшается и возникает электрическая дуга – устойчивый проводящий канал.

Дальнейшее возрастание тока (5) происходит без роста значения напряжения.

prosputnik.ru

Газовые разрядники CITEL: принцип работы и технические особенности.

Газовые разрядники представляют собой двух- или трехполюсные компоненты, заполненные инертным газом. При этом в разрядниках производства CITEL радиоактивные материалы не используются. Корпус разрядника представляет собой керамическую трубку, концы которой закрыты металлическими пластинами, выступающими в роли электродов. Газовые разрядники могут применяться с различными целями и использоваться в основном для защиты телекоммуникационных сетей.

Принцип работы

Газовый разрядник может рассматриваться как быстродействующий выключатель, характеристики которого позволяют резко изменять состояние при достижении напряжения пробоя. Существует четыре рабочих состояния газового разрядника:

Состояние покоя:

в этом состоянии внутреннее сопротивление разрядника превышает 1 ГОм, а емкость не превышает нескольких пФ.

Область электрической дуги:

при достижении напряжения срабатывания (от 70 В до многих киловольт, в зависимости от типа устройства) в течение нескольких наносекунд вспыхивает электрическая дуга. Разряд тока через электрическую дугу может составлять до 150 кА.

Состояние короткого замыкания:

в этом состоянии внутреннее сопротивление разрядника падает до значения меньше 1 Ом, при этом практически сразу возникает короткое замыкание.

Гашение:

при снижении прикладываемого к разряднику напряжения до значения, которое ниже напряжения горения электрической дуги, дуга гаснет и разрядник возвращается в исходное состояние покоя.

Электрические свойства

К основным характеристикам газовых разрядников относятся:

Статическое напряжение срабатывания
Динамическое напряжение срабатывания
Ток импульсного разряда (кА)
Сопротивление изоляции (ГОм)
Емкость (пФ)

Статическое напряжение срабатывания — данный параметр служит для определения типа газового разрядника и равен напряжению, при котором в результате медленного повышения напряжения происходит зажигание разрядника.

Газовые разрядники CITEL выпускаются в различных исполнениях и рассчитаны на различные напряжения срабатывания:

Минимальное – 75 В
Среднее – 230 В
Высокое – 500 В
Очень высокое: от 1000 В до 3000 В

Допустимое отклонение от заявленных параметров может составлять ± 20%.

Номинальный импульсный ток

Значение номинального импульсного тока базируется на пиковом значении импульса, воздействие которого разрядник способен в соответствии с требованиями многократно выдерживать. При этом допустимое изменение технических характеристик разрядника должно оставаться в пределах требований соответствующих норм. В технических спецификациях значение номинального импульсного тока указывается при тестовых воздействиях 8/20 мкс, 10/350 мкс и 10/1000 мкс.

Динамическое напряжение срабатывания

Уровень, при котором газовый разрядник срабатывает в результате быстрого увеличения напряжения. В соответствии с требованиями национальных и международных стандартов ITU-T K.12 и IEC 6164-1 используются уровни возрастания напряжения 100 В/мкс и 1 кВ/мкс.

Сопротивление изоляции и емкость

Уникальные значения (>10 ГОм и <1 пФ) данных параметров делают газовый разрядник практически незаметным в плане влияния на характеристики сети.

Трехполюсный газовый разрядник

Конструктивно трехполюсный газовый разрядник соответствует двум отдельным разрядникам с общим электродом, служащим для отвода тока. Устройства такого рода используются для защиты симметричных пар проводников. К преимуществам трехполюсных газоразрядников наряду с их компактными размерами следует отнести также практически одновременное зажигание обеих секций разрядника.

Эксплуатационный ресурс

Особенности конструкции газоразрядников обеспечивают возможность многократного отвода импульсов тока (10 импульсов мощностью 5 кА с изменяющейся полярностью) без механических повреждений или ухудшения защитных свойств и отводящей способности. В то же время достаточно мощный импульс тока значительной продолжительности (10 А на протяжении 15 с) способен вывести из строя практически любой разрядник.

На случай, если о перегрузке или нарушении электрических параметров разрядника необходимо известить определенное должностное лицо, все газовые разрядники CITEL в качестве дополнительной опции могут комплектоваться внешней системой «Fail-Safe». Данная система представляет собой расположенные на керамическом корпусе скобы, которые удерживаются на достаточном расстоянии от электродов разрядника с помощью теплочувствительного изоляционного материала. В случае чрезмерного нагрева изоляционный материал плавится, обеспечивая длительное короткое замыкание разрядника с помощью скоб.

Контроль и сертификация

Газовые разрядники CITEL изготавливаются в соответствии с требованиями стандарта ITU-T K. 12 (ранее – CCITT) и разрешены к использованию большинством национальных телекоммуникационных компаний. Система контроля качества CITEL соответствует требованиям стандарта DIN ISO 9001, качество выпускаемой продукции подтверждено международными сертификатами.

Газовые разрядники CITEL

Обширный ассортимент газовых разрядников от компании CITEL способен полностью удовлетворить потребности современного рынка.

Двух- и трехполюсные разрядники
Напряжение срабатывания от 75 до 3000 В
Отводящая способность от 2,5 до 150 кА
Опциональная система «Fail-Safe»
Разнообразные возможности применения и способы установки

Более подробную информацию по выбору и техническим характеристикам газовых разрядников смотрите в разделе каталога «Газовые разрядники»

За технической консультацией или по вопросам приробретения газовых разрядников CITEL обращайтесь по телефону
+7 (812) 325-42-20

poligon.info