Принцип действия. Разрядник типа РВС-10 (разрядник вилитовый станционный на 10 кВ) показан на рис

Разрядник типа РВС-10 (разрядник вилитовый станционный на 10 кВ) показан на рис. 1. Основными элементами являются вилитовые кольца 1, искровые промежутки 2 и рабочие резисторы 3. Эти элементы расположены внутри фарфорового кожуха 4, который с торцов имеет специальные фланцы 5 для крепления и присоединения разрядника.

Рабочие резисторы 3 изменяют свои характеристики при наличии влаги. Кроме того, влага, оседая на стенках и деталях внутри разрядника, ухудшает его изоляцию и создает возможность перекрытия. Для исключения проникновения влаги кожух разрядника герметизируется по торцам с помощью пластин 6 и уплотнительных резиновых прокладок 7.

Работа разрядника происходит в следующем порядке.

При появлении перенапряжения пробиваются три последовательно включенных блока искровых промежутков 2 (рис. 1). Импульс тока при этом через рабочие резисторы замыкается на землю. Возникший сопровождающий ток ограничивается рабочими резисторами, которые создают условия для гашения дуги сопровождающего тока.

Рис 1. Вентильный разрядник и его искровые промежутки в увеличенном масштабе, а также вольтамперная характеристика вилитового резистора

После пробоя искровых промежутков напряжение на разряднике U_P = IR_P.

Если сопротивление разрядника R_p, определяемое рабочими резисторами, линейное, то напряжение на разряднике растет пропорционально току и может стать выше допустимого для защищаемого оборудования. Для ограничения напряжения U_р сопротивление R_р выполняется нелинейным и с ростом тока уменьшается. Зависимость между напряжением и током в этом случае выражается как

U_p = АI^a,

где А — постоянная, характеризующая напряжение на сопротивлении R_р при токе 1 А; a — показатель нелинейности. Случай, когда, а=0, является идеальным, так как напряжение U_p не зависит от тока.

Описанные разрядники получили название вентильных, потому что при импульсных токах их сопротивление резко падает, что дает возможность пропустить большой ток при относительно небольшом падении напряжения.

В качестве материала нелинейных резисторов широко применяется вилит. В области больших токов его показатель нелинейности a=0,13-0,2. Типичная вольтамперная характеристика вилитового резистора приведена на рис. 21.4,а. При небольших токах сопротивление R_p велико и напряжение линейно растет с ростом тока (область А). При больших токах сопротивление резко уменьшается и напряжение U_p почти не растет (область В).

Основу вилита составляют зерна карборунда SiC с удельным сопротивлением около 10^-2 Ом×м. На поверхности карборундовых зерен создается пленка оксида кремния Si0₂ толщиной 10^-7 м, сопротивление которой зависит от приложенного к ней напряжения. При небольших напряжениях удельное сопротивление пленки составляет 10⁴—10⁶Ом×м, При увеличении приложенного напряжения сопротивление пленки резко уменьшается, сопротивление определяется в основном зернами карборунда и падение напряжения ограничивается.

Рабочие резисторы изготавливаются в виде дисков диаметром 0,1—0,15 м и высотой (20-60)×10^-3 м. С помощью жидкого стекла зерна карборунда прочно связываются между собой.

Вилит очень гигроскопичен. Для защиты от влаги цилиндрическая поверхность дисков покрывается изолирующей обмазкой. Торцевые поверхности являются контактными и металлизируются.

Обычно несколько рабочих резисторов в виде дисков соединяются последовательно (на рис. 21.3,а изображено 10 дисков). При наличии n дисков остающееся напряжение

U_ост = nАI².

Для уменьшения остающегося напряжения число дисков n должно быть, возможно, меньше.

При прохождении тока температура дисков повышается. При протекании импульса тока большой амплитуды, но малой длительности (десятки микросекунд) резисторы не успевают нагреваться до высокой температуры. При длительном протекании даже небольших токов промышленной частоты (один полупериод равен 10 мс) температура может превысить допустимое значение, диски теряют свои вентильные свойства, и разрядник выходит из строя.

Предельно допустимая амплитуда импульса тока для диска диаметром 100 мм равна 10 кА при длительности импульса 40 мкс. Допустимая амплитуда прямоугольного импульса с длительностью 2000 мкс не превышает 150 А. Такие токи диск без повреждения пропускает 20— 30 раз.

После прохождения импульсного тока через разрядник начинает протекать сопровождающий ток, представляющий собой ток промышленной частоты. По мере приближения тока к нулевому значению сопротивление вилита резко увеличивается, что ведет к искажению синусоидальной формы тока. Увеличение сопротивления цепи ведет к уменьшению тока и угла сдвига фаз j между током и напряжением (j-0). На рис. 1, показаны кривые токов в рабочем резисторе. Здесь 1 — напряжение источника 50 Гц; 2 — кривая тока цепи, определяемого индуктивным сопротивлением X; 3 — кривая тока, определяемого рабочим резистором (R_p>>X). Из-за нелинейности резистора R_p уменьшается возвращающееся напряжение (напряжение промышленной частоты). Уменьшение скорости подхода тока к нулю уменьшает мощность дуги в области нулевого значения тока. Все это облегчает процесс гашения дуги, горящей между электродами разрядного промежутка. Благодаря применению латунных электродов в искровых промежутках после прохода тока через нуль около каждого катода образуется промежуток, электрическая прочность которого 1,5 кВ. Это обеспечивает гашение сопровождающего тока при первом прохождении тока через нуль и позволяет погасить дугу в искровых промежутках без применения специальных дугогасительных устройств.

Поиск по сайту: