Ограничитель перенапряжений это часто недооцениваемый, но очень важный элемент домашнего электрощитка. Этот элемент рекомендован к установке производителями электрооборудования, в то время как среди самих электриков мнения разделены. Давайте разберёмся с этим делом. Наиболее частые вопросы про ограничитель выглядит следующим образом: Каковы классы разрядников? Из чего он состоит и как работает? Как подключить ограничитель перенапряжений? Действительно ли он защищает электрические устройства?
Классы защиты ограничителей
В области напряжения ниже 1000 В ограничители делятся на 4 класса, обозначенные буквами алфавита: A, B, C и D.
- Ограничитель класса А не используется в бытовых установках, а применяется для защиты линий электропередач.
- Протектор класса B используется для защиты от высоковольтовых скачков напряжения, например, вызванных ударом молнии к линии электропередач.
- Ограничитель класса C предназначен для защиты от перенапряжений со слегка более низкими значениями напряжения в сети. Защитные устройства класса B и C обычно устанавливаются в бытовых распределительных устройствах.
- Протектор класса D используется для прямой защиты выбранных электроустройств, чувствительных к импульсным помехам и всплескам в 220 В сети. Он монтируется в распределительном щите, за розеткой в электрической коробке или непосредственно в защищаемом устройстве.
Каждое устройство защиты ограничивает электрический потенциал только определенным уровнем. Чем ближе оборудование к А классу – тем более высокая мощность. Например:
- Класс A уменьшит уровень напряжения до 6 кВ,
- Класс B уменьшит уровень напряжения до 2,5 кВ,
- Класс C уменьшит уровень напряжения до 1,5 кВ,
- Класс D уменьшит уровень напряжения до 0,8 кВ.
Поэтому ограничители отдельных классов следует применять каскадно, постепенно снижая уровень предельного напряжения. То есть если одно распределительное устройство в доме – используем защитные устройства класса как B, так и C (есть сразу 2 в 1 защитные устройства B + C).
Если здание многоэтажное, в главном распределительном щитке должны использоваться защитные устройства класса B, а ограничители класса C следует использовать в распределительных щитках в отдельных квартирах.
Если подключенное к розетке устройство чувствительно к скачкам напряжения, можем также использовать ограничители класса D. К ограничителям класса А у нас нет доступа, это забота энергетической компании.
Поскольку рассматривать будем домашнюю проводку, статья будет посвящена защитным устройствам класса B и класса C (типа I и II).
Обозначение на принципиальных схемах
Основные символы, используемые при обозначении разрядников перенапряжения, следующие:
- Общее обозначение разрядника
- Разрядник трубчатый
- Разрядник вентильный и магнитовентильный
- ОПН
Установка ограничителя перенапряжений
Стандартный разрядник B или C (возможно, B + C) состоит из двух компонентов:
- Основа ограничителя
- Сменная вставка с защитным элементом
Основа
Основание защитного устройства установлено на DIN-рейке TS35. Оно имеет два хомута. Подключите провод фазы ( L ) или нейтральный ( N ) на котором может появиться слишком большой электрический потенциал. С другой стороны подсоедините защитный провод PE, который подключен к защитной линии распределительного устройства.
Защитный проводник должен иметь минимальное поперечное сечение 4 мм2, но не повредит взять ещё больше. В конце концов есть вероятность, что будет течь очень высокий ток.
Есть 3 контакта под терминалом PE. По стандарту в комплект входит вилка, которая вставлена в нужное место и позволяет соединять провода.
Благодаря этим зажимам есть возможность удаленного уведомления в случае повреждения вставки или ее перегорания. Этот сигнал может быть подключен, например, к входу блока управления сигнализацией (смотрите схему).
В этом случае панель управления будет проинформирована о повреждении вставки размыканием электрической цепи между красным и зеленым проводами.
Вставка
Вставка содержит все наиболее важные элементы, благодаря которым защитник правильно функционирует:
- Класс B (тип I) – основным элементом является просто искровой промежуток.
- Класс C (тип II) – здесь деталь варистор является основным элементом.
Как работает защитник от перенапряжений
Защитой обеспечиваются устройства, питаемые от шнуров сети 220V, подключенных к разряднику в распределительной коробке. Это касается как фазных, так и нейтральных проводников (в зависимости от выбранного типа защиты).
Общее правило заключается в том, что на одной стороне защитного устройства соединяем фазные проводники и, возможно, нейтральный проводник, а с другой стороны – защитный провод.
Когда напряжение в системе в норме, сопротивление между проводами очень велико, порядка нескольких ГигаОм. Благодаря этому ток не течет через разрядник.
Когда происходит скачок напряжения в сети, ток начинает протекать через ограничитель на землю.
В защитных устройствах класса B основным элементом является искровой промежуток. При нормальной работе сопротивление его очень велико. В случае искрового промежутка это сопротивление является гигантским, поскольку искровой промежуток это фактически разрыв цепи.
Когда молния ударяет в элемент электрической установки напрямую, сопротивление искрового промежутка падает почти до нуля благодаря электрической дуге.
Из-за появления очень большого электрического потенциала в искровом промежутке между ранее разделенными элементами создается электрическая дуга.
Благодаря этому, например, фазовый провод, в котором имеется большой всплеск напряжения и защитный провод, создают короткое замыкание и большой ток протекает прямо на землю, минуя внутреннюю электрическую установку. После разряда искровой промежуток возвращается в нормальное состояние – то есть разрывает цепь.
Ограничитель класса C имеет внутри варистор. Варистор представляет собой специфический резистор, который обладает очень высоким сопротивлением при низком электрическом потенциале. Если в системе происходит скачок напряжения из-за разряда, его сопротивление быстро уменьшается вызывая протекание тока на землю и аналогичную ситуацию, как в случае искрового промежутка.
Разница между классом B и классом C заключается в том, что последний способен ограничивать всплески напряжения с меньшим потенциалом, чем прямой удар молнии. Недостатком этого решения является довольно быстрый износ варисторов.
Главным в ограничителях перенапряжений, независимо от используемого класса, является установка заземления с очень хорошими параметрами, то есть с очень низким электрическим сопротивлением.
Если это сопротивление слишком велико – ток перенапряжения (вызванный ударом молнии) вместо протектора может протекать через электрическую систему и оставить на пути сгоревшее оборудование, включенное в данный момент к розеткам 220 вольт.
Схема подключения ограничителя к сети
Как подключить ограничитель к домашнему щитку? Начнем с основ. У нас есть однофазная сеть и одномодульный разрядник. Мы хотим защитить им фазовый провод. Тип сети – TN-S.
Подключаем фазный проводник питания непосредственно к разряднику и подключаем разрядник с другой стороны к клеммной колодке PE.
Но в этом домашнем коммутаторе больше ничего, кроме импульсного ограничителя. Добавим недостающие элементы.
Как видите, установка ограничителя перенапряжений не влияет на дальнейшую организацию компонентов в домашнем коммутационном щитке. Соединение устройства остаточного тока и автоматических выключателей осуществляется так же.
Вообще в распределительных устройствах разрядники перенапряжения класса B, C или B + C устанавливаются перед автоматическим выключателем (или автоматическими выключателями) и предохранителями токовой защиты. Но ограничитель является первым элементом, лежащим в основе защиты дома или квартиры.
Трехфазная установка
В трехфазной схеме увеличивается ширина ограничителя и количество защищаемых соединений. Однако принцип функционирования ограничителя остается неизменным. Наиболее часто используемые трехслойные системные защитные устройства, работающие в системе 4 + 0, что означает присоединение к разряднику следующих линий:
- 3-фазные провода
- 1 нейтральный провод
Каждый из проводов подлежащих защите имеет равные права, то есть возможные перенапряжения устраняются путем подачи тока на защитную установку и, как результат, на землю.
Конечно для установок TN-C (установка без отдельного защитного провода) можно приобрести защитные устройства только с 3 защищаемыми разъемами. Затем с нижней стороны подключите ограничитель к полосе PEN (нейтральная защита).
Безопасность и эффективность ограничителя
Каждый производитель рекомендует использовать дополнительный предохранитель защищающий сеть, в случае повреждения разрядника и короткого замыкания в фазовом проводе с защитным проводником.
В бытовых установках это не часто практикуется, потому что защита от короткого замыкания существует в виде прерывателя или предохранителя, а его малый номинальный ток безопасно защищает сеть от сбоев.
Параметры ограничителя перенапряжений
Перед тем как пойти в магазин и купить это устройство, нужно знать следующее:
- Количество модулей (терминалов) – зависит от типа вашей сети. 1 модуль можно купить когда есть однофазная система TN-C. 3 модуля, когда установка находится в сети TN-C трехфазной и 4 модуля когда сеть является трехфазной в TN-S или TT.
- Класс (тип) – можно выбирать между классами B, C или B + C. Если не уверены что перед вашей квартирой используется ограничитель типа B, стоит выбрать решение B + C. В противном случае ограничителя типа C будет достаточно.
- Номинальное напряжение, в котором работает ограничитель.
- Uc – рабочее напряжение протектора, то есть максимальный уровень напряжения который приведет к срабатыванию.
- In – номинальный ток ограничителя, то есть какой ток в случае короткого замыкания может протекать через разрядник.
- Imax – ток, который разрядник способен принимать во время атмосферного разряда. Обратите внимание, что оба значения (In = 30 000A и Imax = 60 000A) будут относительно большими по отношению к току при нормальной работе приборов в доме.
- Up – напряжение до которого уменьшается в случае разрыва. Например если потенциал достигает напряжения 10 000 В в случае всплеска – итоговое значение снижается до 150.
Стоит ли применять ограничитель в сети
Каждый электрик размышляет стоит ли вообще покупать разрядник. Ведь это не самый дешевый элемент электромонтажа.
Теоретически, во время ремонта или строительства проводки с нуля в квартире или доме расходы 3000 рублей (в случае 4-модульного протектора) – капля в океане расходов. На практике у защитного блока не всегда будет возможность доказать, что он нужен.
Даже если он сработает, снижение напряжения может не всегда защитить чувствительные электронные устройства (лучше обстоит дело с защитой класса D).
Тем не менее редакция 2Схемы.ру настоятельно рекомендует оснастить сеть этим оборудованием. Если он защитит даже одно ценное устройство, расходы сразу окупятся и даже с избытком!
Разрядники
Разрядник — это пассивное электрическое устройство, у которого при определенном значении приложенного напряжения пробивается искровой промежуток и ограничивает перенапряжения в установке.
Разрядники представляют собой защитные аппараты. Они предназначены для защиты изоляции электрооборудования от перенапряжений. Разрядник состоит из двух электродов и дугогасительного устройства.
Один из электродов закрепляют на защищаемой цепи, второй электрод заземляют. Пространство между этими двумя электродами называется искровым промежутком. При определенном значении напряжения между электродами искровой промежуток пробивается и снимает перенапряжение с защищаемого участка цепи.
После пробоя импульсом искровой промежуток становится достаточно ионизированным, чтобы фазные напряжения нормального режима могли пробиться, в связи с этим возникает короткое замыкание. Задача дугогасительного устройства — в наиболее короткие сроки устранить это до того, как сработают устройства защиты.
Принцип действия разрядников. В конструкции разрядников предусмотрен воздушный зазор в перемычке, который соединяет фазы линии электропередач и заземляющий контур.
При номинальной величине напряжения цепь в перемычке разорвана.
В случае грозового разряда в результате перенапряжения в ЛЭП происходит пробой воздушного зазора, происходит замыкание цепи между фазой и землей и импульс высокого напряжения напрямую уходит в землю.
2. Типы разрядников
Различают такие типы разрядников:
- Воздушный
- Газовый
- Вентильный
- Магнитовентильный
3. Воздушный разрядник закрытого и открытого типа (трубчатый разрядник)
Имеет вид полихлорвиниловой трубки, которая предназначена для гашения дуги. На каждом конце разрядника имеется по одному электроду (рис.1). К одному электроду подведено заземление, а другой установлен на незначительном расстоянии от защищаемого участка.
Рисунок 1 – Структурная схема воздушного разрядника
4. Газовый разрядник
Газовые разрядники представляют собой компоненты, заполненные инертным газом (рис.2). Корпус разрядника изготовлен в виде керамической трубки, концы которой закрыты металлическими пластинами и выступают в роли электродов.
Рисунок 2 – Структурная схема газового разрядника
5 Вентильный разрядник
Состоит из двух основных частей: многократный искровой промежуток и рабочий резистор, состоящий из последовательно набранных вилитовых дисков (рис.3). Оба этих основных элемента соединены между собой последовательно.
Рисунок 3 – Структурная схема вентильного разрядника
6. Магнитовентильный разрядник (рвмг)
В состав магнитовентильного разрядника входят несколько блоков, соединенных последовательно (рис.4). В каждом блоке имеются единичные искровые промежутки, которые последовательно соединены, а также постоянные магниты. Все элементы блока размещаются в цилиндре из фарфора.
Рисунок 4 – Структурная схема магнитовентильного разрядника
7. Ограничитель перенапряжений нелинейный (ОПН)
В этом разряднике отсутствуют искровые промежутки(рис.5). Конструкция активной части ограничителя включает в себя последовательный набор варисторов.
Рисунок 5 – Структурная схема ограничителя перенапряжений
8. Выбор разрядников
Основные параметры разрядников: класс пропускной способности, наиболее длительное допустимое рабочее напряжение, уровни остающихся напряжений при коммутационных и грозовых импульсах, номинальное напряжение, величина тока срабатывания противовзрывного устройства, номинальный разрядный ток, длина пути утечки внешней изоляции.
Выбор разрядников производится исходя из назначения, конструктивного исполнения, требуемого уровня ограничения перенапряжений, схемы сети и ее параметров.
9. Технические характеристики разрядников
Выделяют такие основные технические характеристики разрядников:
- Класс напряжения цепи;
- Наибольшее допустимое напряжение;
- Пробивное напряжение при частоте 50 Гц в сухом состоянии и под дождем;
- Импульсное пробивное напряжение при предразрядном времени от 2 до 20 мкс;
- Остающееся напряжение при волне 8 мкс;
- Ток утечки;
- Токовая пропускная способность;
- Длина пути утечки внешней изоляции;
- Допустимое натяжение проводов;
- Высота;
- Масса ограничителя.
10. Обозначения разрядников
Таблица 1 – Обозначения разрядников на схемах
| Наименование | Обозначение |
| Разрядник. Общее обозначение. | |
| Разрядник трубчатый | |
| Разрядники вентильный и магнитовентильный | |
| Разрядник шаровой |  |
| Разрядник роговой | |
| Разрядник угольный | |
| Разрядник электрохимический |
11. Разрядники 6 КВ, 10 КВ, 35кВ, 110 кВ, 220 кВ
Основные характеристики разрядников 6-220 кВ приведены в таблицах 2 и 3.
Таблица 2 – Технические характеристики разрядников 6 кВ, 10 кВ
| Параметр | Единица измерения | РВО-6 Н | РВО-10 Н |
| Класс напряжения сети | кВ | 6 | 10 |
| Наибольшее допустимое напряжение | кВ | 7,5 | 12,7 |
| Пробивное напряжение при частоте 50 Гц в сухом состоянии и под дождём: | |||
| не менее | кВ | 16 | 26 |
| не более | кВ | 19 | 30,5 |
| Импульсное пробивное напряжение при предразрядном времени от 2 до 20 мкс, не более | кВ | 32 | 48 |
| Остающееся напряжение при волне 8 мкс, не более: | |||
| с амплитудой тока 3000А | кВ | 25 | 43 |
| с амплитудой тока 5000А | кВ | 27 | 45 |
| Ток утечки, не более | мкА | 6 | 6 |
| Токовая пропускная способность: | |||
| 20 импульсов тока волной 16/40 мкс | кА | 5,0 | 5,0 |
| 20 импульсов тока прямоугольной волной длительностью 2000 мкс | А | 75 | 75 |
| Длина пути утечки внешней изоляции, не менее | см | 18 | 26 |
| Допустимое натяжение проводов, не менее | Н | 300 | 300 |
| Высота, не более | мм | 294 | 411 |
| Масса, не более | кг | 3,1 | 4,2 |
Таблица 3 – Технические характеристики разрядников 35кВ, 110 кВ, 220 кВ
| Параметр | Единица измерения | РВС-35РВС-35 Т1 | РВС-110МРВС-110М Т1 | РВС-220МРВС-220М Т1 |
| Класс напряжения сети | кВ | 35 | 110 | 220 |
| Наибольшее допустимое напряжение | кВ | 40,5 | ||
| Пробивное напряжение при частоте 50 Гц в сухом состоянии и под дождём: | ||||
| не менее | кВ | 78 | 200 | 400 |
| не более | кВ | 98 | 250 | 500 |
| Импульсное пробивное напряжение при предразрядном времени от 2 до 20 мкс, не более | кВ | 125 | 285 | 530 |
| Остающееся напряжение при волне 8 мкс, не более: | ||||
| с амплитудой тока 3000А | кВ | 125 | 315 | 630 |
| с амплитудой тока 5000А | кВ | 130 | 335 | 670 |
| Ток утечки, не более | мкА | 143 | 367 | 734 |
| Токовая пропускная способность: | ||||
| 20 импульсов тока волной 16/40 мкс | кА | 10,0 | 10,0 | 10,0 |
| 20 импульсов тока прямоугольной волной длительностью 2000 мкс | А | 150 | 150 | 150 |
| Длина пути утечки внешней изоляции, не менее | см | 115 | 345 | 690 |
| Допустимое натяжение проводов, не менее | Н | 300 | 500 | 500 |
| Высота, не более | мм | 1280 | 3100 | 4620 |
| Масса, не более | кг | 73 | 175 | 497 |
Разрядники: назначение, типы, принцип работы
В электрических сетях довольно часто наблюдается появление импульсных всплесков напряжения, вызванных различными причинами. Несмотря на то, что такие перенапряжения носят кратковременный характер, они способны вызвать пробой изоляции с последующим коротким замыканием.
Одним из вариантов предотвращения негативных последствий могло бы стать использование более надежной изоляции, однако этот способ значительно увеличивает стоимость всего оборудования. Поэтому наиболее оптимальным вариантом стали разрядники.
Основной функцией этих устройств является ограничение перенапряжений в электрических сетях и установках.
Общее устройство и принцип работы
Высокочастотное оборудование защищается не только молниеотводами, но и с помощью высоковольтных разрядников. Каждый из них состоит из двух основных частей – электродов и устройства для гашения дуги.
Один из электродов устанавливается на защищаемую цепь, а к другому подводится заземление. Между ними образуется пространство, известное как искровой промежуток. Когда напряжение достигает определенного значения, наступает пробой искрового промежутка между двумя электродами. За счет этого с защищаемого участка цепи снимается перенапряжение.
Основным техническим требованием, предъявляемым к разряднику, является определенный уровень гарантированной электрической прочности в условиях промышленной частоты. То есть, при нормальном режиме работы сети разрядник не должен пробиваться. 
После пробоя в действие вступает дугогасительное устройство. Под действием импульса повышается ионизация искрового промежутка, в результате чего пробивается фазное напряжение, действующее в нормальном режиме. Оно приводит к короткому замыканию и срабатыванию защитных устройств на этом участке. Основной задачей дугогасительного устройства как раз и является скорейшее устранение замыкания, до срабатывания средств защиты.
Работа реле времени с задержкой включения
Широкое распространение получили конструкции газовых разрядников. В их состав входит коаксиальный элемент с незначительным разрядным промежутком, и патрон с выводом на землю. В промежутке между ними выполняется установка газоразрядного элемента в форме таблетки, заключенного в стеклянную или керамическую оболочку и оборудованного электродами с каждой стороны. Внутреннее пространство оболочки заполнено газом – аргоном или неоном.
В случае перенапряжения происходит срабатывание защиты: под действием высокой температуры в разряднике наступает резкое падение сопротивления. После этого образуется дуговой разряд с напряжением около 10 вольт. Каждый такой разрядник оборудуется собственным заземлением, в противном случае он будет бесполезен.
Во всех газовых разрядниках центральная жила коаксиального кабеля и первый электрод соединяются между собой. Второй электрод соединяется с заземленным корпусом разрядника.
Когда через устройство проходит высокий импульс с большим напряжением, происходит пробой разрядника и центральная жила кабеля в течение короткого времени шунтируется на землю.
Наблюдается существенное падение значения тока, до состояния гашения дуги, после чего наступает размыкание, то есть прибор находится в непроводящем режиме.
Газоразрядная трубка считается одноразовой деталью разрядника, требующая замены после каждого срабатывания.
Технические характеристики газовых разрядников
Каждый газовый разрядник обладает специфическими электрическими свойствами и техническими характеристиками.
- Номинальный импульсный ток разряда. Технические требования, предъявляемые к разряднику, определяют его способность выдерживать определенное значение импульсного тока. Отклонение от нормы имеет допустимые пределы, определяемые требованиями. Номинальное значение тока всегда указано в технической спецификации конкретного устройства.
- Емкость и сопротивление изоляции. Данные параметры достигают, соответственно, свыше 10 гОм и менее 1 пФ, что делает такие устройства буквально незаменимыми при использовании в той или иной сети.
- Статическое напряжение срабатывания. Данным параметром определяется тип разрядника, установленного в защитном устройстве. Его значение равно напряжению, достаточному для зажигания разрядника, при условии медленного возрастания величины напряжения.
- Динамическое напряжение срабатывания. Эта величина является своеобразным пределом, когда наступает быстрый рост напряжения, при котором происходит срабатывание газового разрядника.
Виды разрядников
Трубчатый разрядник
Изготовлен в виде полихлорвиниловой трубки, предназначенной для гашения дуги. На каждом конце разрядника имеется по одному электроду. К одному электроду подводится заземление, а другой устанавливается на незначительном расстоянии от защищаемого участка.
Регулировка этого расстояния осуществляется в зависимости от величины напряжения на участке.
В случае возникновения перенапряжения, возникает пробой сразу в двух местах – между обоими электродами и между разрядником и защищаемым участком.
Действие пробоя приводит к возникновению в трубке интенсивной газогенерации, а продольное дутье, образующееся в выхлопном отверстии, вполне способно погасить электрическую дугу.
Вентильный разрядник
Конструкция включает две основные части: многократный искровой промежуток, состоящий из нескольких однократных элементов и рабочий резистор, представляющий собой последовательно набранные вилитовые диски.
Оба основных элемента последовательно соединены между собой. Рабочий резистор обеспечивается герметичной защитой от внешней среды, в связи со свойствами вилита изменять свои характеристики при повышенной влажности.
При появлении перенапряжения возникает пробой многократного искрового промежутка.
Рабочий резистор выполняет задачу снижения тока до такой величины, чтобы ее могли свободно погасить искровые промежутки. Сопротивление вилита является нелинейным, оно снижается по мере увеличения силы тока.
Данное свойство дает возможность пропускать больше тока при уменьшении падения напряжения. Основным достоинством разрядников этого типа считается бесшумное срабатывание при отсутствии выбросов газа или пламени.
Магнитовентильный разрядник
В его состав входят несколько блоков, соединенных последовательно, с магнитными искровыми промежутками и вилитовыми дисками. В каждом блоке имеются единичные искровые промежутки, соединенные последовательно, и постоянные магниты.
Все элементы блока размещаются в фарфоровом цилиндре. Во время пробоя в единичных промежутках возникает дуга. На нее воздействует поле, создаваемое кольцевыми магнитами, заставляя вращаться с высокой скоростью.
В результате, гашение дуги происходит гораздо быстрее, чем в других типах вентильных разрядников.
Реле контроля напряжения 3-фазное
Ограничитель перенапряжения нелинейный
В этом разряднике отсутствуют искровые промежутки. Конструкция активной части ограничителя включает в себя последовательный набор варисторов.
Именно на их свойствах основан принцип работы всего устройства, поскольку проводимость варисторов находится в зависимости от прилагаемого напряжения.
Чтение схем: разрядники и предохранители | Каталог самоделок
Разрядники, как и предохранители, защищают электрооборудования от повреждений, которые могут возникнуть в результате короткого замыкания.
Разрядники защищают изоляционное покрытие электроустановок от разрушения перенапряжениями, в одних случаях внешними, например, грозовыми, а в другом – внутренними, возникающими внутри самой установки (коммутационные перенапряжения).
Основная же задача предохранителей заключается в отключении места, в котором возникло КЗ (короткое замыкание).
Предохранители. Ниже на рисунке проиллюстрированы обозначения предохранителей. № 1 – данное обозначение можно применять в любом случае.
Бывают схемы, в которых предохранители обозначены через №№ 2-3 – инерционно-плавкие предохранители; №№ 4-5 -тугоплавкие предохранители; № 6 – быстродействующие предохранители.
Обычно, быстродействующие предохранители используются в выпрямительных установках для защиты полупроводниковых выпрямителей.
В устройствах связи, по причине того, что линии длинные, а сечения проводников очень мало, значение тока КЗ очень ограничено.
По этой причине в таких установках не применяются обычные предохранители, их заменяют термическими предохранительными катушками – № 7. Термические катушки используются также в устройствах сигнализации.
В современных установках, предохранители совмещают либо с выключателями, либо с разъемами.
Разрядники. Общее обозначение двухэлектродного искрового промежутка проиллюстрировано на рисунке под №8. Общее обозначение разрядников (не учитывая его тип) приведен под номером 11.
Для указания типа применяются обозначения: № 9 – шаровой разрядник; № 10 – роговой; № 12 – трубчатый разрядник; № 13 – вентильный разрядник (данный указатель отменен, но его можно встретить на некоторых старых схемах); № 14 – вентильный разрядник; № 16 вакуумный разрядник, № 17 двухэлектродный ионный разрядник с газовым наполнителем. Газовое наполнение на схемах обозначается жирной точкой внутри изображения баллона.
Для предотвращения массового пробоя изоляции и поражения человека электричеством при нарушении изоляционного покрытия между обмотками высшего и низшего напряжения трансформатора, применяются пробивные предохранители № 15. Этот тип предохранителей подключают между нейтралью обмоток низшего напряжения и землей – если обмотка соединена в звезду. Если треугольник – то между одним из фазных проводов и землей.
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
Основная статья: Вентильный разрядник
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
- ↑ Общие принципы выбора варисторов для защиты от импульсных напряжений
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
Загрузка...
