3.2.3. Защитные и токоограничивающие аппараты

Разрядники и ограничители перенапряжений применяются для защиты изоляционных конструкций распределительных устройств от грозовых и коммутационных перенапряжений.

Параметрами вентильных разрядников являются: номинальное напряжение ; наибольшее допустимое напряжение на разрядникеили напряжение гашения- действующее значение наибольшего напряжения на разряднике, при котором обеспечивается надежное гашение дуги тока частотой 50 Гц.

Основными элементами вентильных разрядников являются искровые промежутки, последовательно соединенные с резистором, имеющим нелинейную вольт-амперную характеристику. В некоторых разрядниках параллельно искровым промежуткам присоединяются шунтирующие линейные резисторы и конденсаторы, дающие возможность управлять распределением напряжений различной длительности по искровым промежуткам.

Конструкции вентильного разрядника и нелинейного ограничителя перенапряжений (ОПН) приведены на рис. 3.2.4.

Рис. 3.2.4. Вентильный разрядник (а) и нелинейный ограничитель перенапряжений (б)

Вентильный разрядник РВМГ на 33 кВ (рис. 3.2.4, а) состоит из фарфоровой покрышки 1, колонки нелинейных резисторов из вилита 2и блока последовательно соединенных искровых промежутков 3. Увеличением последовательного включения исходных элементов можно получить разрядники на напряжение 110-500 кВ, тогда вентильные разрядники снабжаются экранами, как на рис.3.2.4, б в конструкции нелинейного ограничителя перенапряжений.

Основными элементами нелинейного ограничителя перенапряжений (рис. 3.2.4, б) являются фарфоровый корпус 2, фланцы 4, наружный тороидальный экран 6 с держателями 5, обеспечивающий выравнивание распределения напряжения по варисторам 7. Варисторы имеют внутреннюю полость, служащую для сброса избыточного давления при аварийном перекрытии через клапан взрывобезопасности 3. Вместо фарфорового корпуса могут применять корпус из полимерных материалов.

Недостатками вентильных разрядников является высокое значение коэффициента нелинейности материалов (тервита и вилита) , а также нестабильность напряжения пробоя. Значительный прогресс был достигнут после разработки новых материалов – оксидно-цинковых варисторов с кроэффициентом нелинейностиЭто позволило разработать аппараты защиты без искровых промежутков. При рабочем напряжении токи через варисторы достигают миллиампер, а при перенапряжениях – сотен и тысяч ампер. Такие аппараты получили наименование «нелинейных ограничителей перенапряжений» (ОПН).

ОПН подсоединен в течение всего срока службы, поэтому через варисторы непрерывно протекает ток. Ограничитель сохраняет работоспособность до тех пор, пока воздействием рабочего напряжения и импульсов перенапряжений активная составляющая тока не превысит некоторого критического значения, при котором нарушается тепловое равновесие аппарата. Кратность ограничения перенапряжений ОПН имеет порядок 1,75 для коммутационных и 2,42-1,8 для грозовых [1], что значительно ниже, чем для вентильных разрядников.

Реакторы Токоограничивающим реактором называется электрический аппарат, выполненный в виде катушки неизменной индуктивности, предназначенный для ограничения токов короткого замыкания и поддержания напряжения на шинах распределительных устройств в аварийном режиме. Для обеспечения линейности вольт-амперных характеристик реактора применяются конструкции без ферромагнитного магнитопровода.

Реактивное сопротивление реактора ограничивает уровень ожидаемого тока короткого замыкания, что позволит в сети использовать более простые и дешевые аппараты, но в номинальном режиме увеличение индуктивного сопротивления приводит к росту потерь напряжения на нем. Используя критерий минимума затрат для РУ в целом, можно выбрать реактор с оптимальными электрическим параметрами.

К недостаткам реакторов следует отнести большой вес и создание значительных магнитных полей рассеяния.