Pijpstoppers - apparaat, kenmerken, toepassing, voordelen en nadelen

Het gebruik van bliksemafleiders sluit bliksemschade aan elektrische installaties, met name hoogspanningslijnen, niet volledig uit, aangezien de kans op blikseminslag voor bovengrondse hoogspanningslijnen relatief hoog kan zijn en bovendien vaak wordt uitgevoerd zonder enige bescherming van de geleiders. . Overspanningen die tijdens blikseminslagen op de lijnen optreden, bereiken onderstations (vandaar dat ze spanningspieken worden genoemd) en kunnen een gevaar vormen voor de isolatie van de daar geïnstalleerde apparatuur.

Om schade aan een isolerende structuur te voorkomen, voegt u een vonk toe, volt-seconde (waarvan de karakteristiek onder de volt-seconde-karakteristiek van de beschermde isolatie moet liggen.Als aan deze voorwaarde is voldaan, zal het wegvallen van de overspanningsgolf in alle gevallen het doorslaan van de vonkbrug veroorzaken, gevolgd door een scherpe daling ("verstoring") van de spanning over de vonkbrug en de beschermde isolatie. de vonkbrug zal gaan vloeien door de spanning van de industriële frequentie van de elektrische installatie — de bijbehorende stroom.

In installaties met een geaarde nulleider of in het geval van een twee- of driefasige vonkbrugstoring, dooft de daaropvolgende boog mogelijk niet vanzelf, en de impulsfout wordt in dit geval een stabiele kortsluiting, wat leidt tot een onderbreking van de installatie. Om een ​​dergelijke uitschakeling van de installatie te voorkomen, is het daarom noodzakelijk om de volgende boog door de vonkbrug te doven.

Apparaten die niet alleen isolatiebescherming bieden tegen overspanning, maar ook de volgende boog doven in een tijd die korter is dan de duur van de relaisbeveiliging, worden beschermende afleiders genoemd in tegenstelling tot conventionele kaarsen, die meestal beschermende openingen (PZ) worden genoemd.

Pijp stopt samen met ventiel zijn de belangrijkste soorten houders. Ze verschillen in het principe van latere boogdoving. Bij buisafleiders wordt de boog gedoofd door een intense longitudinale burst te creëren, en bij klepafleiders wordt de boog gedoofd door een vermindering van de vervolgstroom door middel van een extra weerstand die in serie is geschakeld met de vonkbrug.

Een buisvonkbrug (Fig. 1, a) is een buis 2 gemaakt van isolerend gasgenererend materiaal, waarbinnen zich een niet-gereguleerde boogdovende spleet S1 bevindt, gevormd door een staafelektrode 3 en een flens 4.De vonk wordt gescheiden van de bedrijfsspanning door een externe vonkbrug, aangezien de buis 2 niet bedoeld is voor langdurige aanwezigheid onder spanning vanwege de ontleding van het gasgenererende materiaal onder invloed van leklekken. De tweede flens 1 van de begrenzer is geaard.

Rijst. 1. Buisafleider: a - apparaat en schakelcircuit, b - conventionele notatie van de diagrammen, c - spanning in de afleider, d - equivalent circuit.

Bij een overspanning in het netwerk (fig. 1, c) breken beide vonkbruggen en wordt de overspanningsgolf (curve 1) onderbroken. Een begeleidende stroom begint langs het pad te stromen dat wordt gecreëerd door de pulsontlading en de vonkontlading verandert in een boogontlading.Onder invloed van de hoge temperatuur van het boogkanaal van de begeleidende stroom, ontleedt het materiaal van de buis met de release van een grote hoeveelheid gassen neemt de druk daarin sterk toe (tot tientallen atmosferen) en worden de gassen door de flensopening 4 naar buiten geperst, waardoor een intense longitudinale ontploffing ontstaat. Als gevolg hiervan wordt de boog gedoofd wanneer de stroom voor het eerst door nul gaat.

Wanneer de vonkbrug wordt geactiveerd, stoot deze gloeiende geïoniseerde gassen uit in de vorm van een zaklamp van 1,5 - 3,5 m lang en 1 - 2,5 m breed (afhankelijk van de nominale spanning van de vonkbrug) en klinkt er een geluid dat lijkt op een schot Ik vernam. Om fase-naar-fase-uitval te voorkomen, is het daarom bij het installeren van afleiders noodzakelijk om ervoor te zorgen dat de stroomvoerende delen van aangrenzende fasen niet in de ontladingszone vallen.De uitschakelspanning van de afleiders kan worden aangepast door de afstand van de externe vonkbrug te wijzigen, maar ze kan niet worden verlaagd tot onder een bepaald minimum, omdat hierdoor de afleiders te vaak worden geactiveerd en de slijtage toeneemt.

Aangezien het elektrische veld van de staafvormige elektroden van de buisvonkbrug zeer inhomogeen is, heeft zijn volt-seconde-karakteristiek een afnemend karakter in het gebied tot 6-8 μs, wat niet consistent is met de vlakke volt-seconde-karakteristieken van transformatoren en elektrische machines. Een bepaalde intensiteit van gasvorming is vereist voor succesvol doven van de boog, daarom is er een ondergrens van de te onderbreken stromen waarbij de ontlader de boog nog steeds kan doven binnen 1-2 halve cycli.

De bovengrens van onderbrekingsstromen is ook beperkt, aangezien een te intense gasvorming kan leiden tot vernietiging van de afleider (breuk van de buis of vernietiging van de flenzen).

Het bereik van onderbrekingsstromen wordt aangegeven in de typeaanduiding van de afleider, bijvoorbeeld RTV 35 / (0,5 - 2,5) betekent een buisafleider 0,5 - 2,5 vinyl plastic voor 35 kV met een onderbrekingsstroombereik van 0,5 - 2,5 kA.

Naarmate de lengte van de boogonderdrukkingsspleet afneemt en de diameter toeneemt, worden beide limieten van de ontladingsstromen verschoven naar grotere waarden.

Aangezien de werking van de afleider gepaard gaat met het verbranden van een deel van het materiaal van de boogonderdrukkingsbuis, wordt de afleider na 8 - 10 bewerkingen, wanneer de diameter met 20 - 25% toeneemt in vergelijking met de oorspronkelijke, onbruikbaar (sinds de limieten van de stromen, daardoor onderbroken, worden gewijzigd) en moeten worden vervangen.

Om rekening te houden met het aantal bewerkingen, zijn de pijpbegrenzers uitgerust met een activeringsindicator in de vorm van een metalen strip 6 (zie figuur 1, a), niet uitgevouwen door de gassen die door de begrenzer worden uitgestoten. Momenteel produceert de industrie RTF-type pijpsteunen waarin het gas wordt gegenereerd uit de vezelpijp, en RTV-type met vinyl plastic pijp.

Vanwege de lage mechanische sterkte van de vezel, is deze ingesloten in een dikke buis van gebakken papier, die, om de hygroscopiciteit te verminderen, is bedekt met een vochtbestendige vernis (meestal perchloorvinyl-email), die bestand is tegen atmosferische invloeden in zomer- en winterperiode goed. Een kenmerkend kenmerk van de RTF-afleiders is de aanwezigheid van een kamer aan het gesloten uiteinde van de buis, die de longitudinale uitbarsting verbetert wanneer de stroom door de nulwaarde gaat en zo bijdraagt ​​aan het doven van de boog.

In RTV-begrenzers wordt het gas gegenereerd door een vinyl plastic buis, die een hoger gasopwekkingsvermogen en isolerende eigenschappen heeft die goed behouden blijven, zelfs bij buitenwerken in alle weersomstandigheden. RTV-afleiders hebben een eenvoudiger ontwerp (geen interne kamer, geen verf nodig) en hogere bovengrenzen van onderbrekingsstromen (15 kA in plaats van 7-10 kA voor RTF-afleiders).

Rijst. 2. Leidingstop RTV-20-2/10

Voor gebruik in netwerken met zeer grote intermitterende stromen (tot 30 kA), worden versterkte begrenzers van het RTVU-type geproduceerd, waarvan de verhoogde mechanische sterkte wordt bereikt door een vinyl plastic buis te wikkelen met lagen glastape geïmpregneerd met een weerbestendig epoxy verbinding.

Het impulsdraagvermogen van buisafleiders, die praktisch de gehele bliksemstroom door hen laten gaan wanneer deze de lijn raakt, is vrij hoog en bedraagt ​​30-70 kA.

De selectie van buisafleiders wordt gemaakt op basis van de nominale spanning van het netwerk en de limieten van de kortsluitstromen van het netwerk op het punt van hun installatie. De maximale kortsluitstroom wordt berekend wanneer alle netwerkelementen (lijnen, transformatoren, generatoren) zijn ingeschakeld, rekening houdend met de aperiodieke component van de kortsluitstroom, de minimale stroom — met een netwerkcircuit met gedeeltelijk losgekoppelde elementen (voor voor revisie) en zonder dat de aperiodieke component in aanmerking komt. De gevonden kortsluitstroomlimieten. moet passen binnen de onderbrekingsstroomgrenzen van de buisafleider.

Buisafleiders worden geproduceerd voor spanningen van 3 tot 220 kV, onderbrekingsstromen variëren van 0,2 - 7 en 1,5 - 30 kA bij spanning 3 - 35 kV tot 0,4 - 7 en 2,2 - 30 kA bij spanning 110 kV. De 220 kV-afleider bestaat uit twee 110 kV-buisafleiders verbonden door een stalen kooi met afvoerleidingen.

De belangrijkste nadelen van buisafleiders zijn de aanwezigheid van een ontladingszone, een steile breuk in de stootgolf, een kortsluiting (zij het van korte duur) van de leidingen naar aarde en een bijzonder steile volt-secondekarakteristiek, die de mogelijkheid uitsluit van wijdverbreid gebruik van buisafleiders als beveiligingsapparaat van onderstationapparatuur. Het nadeel van pijpbegrenzers is de aanwezigheid van beperkende onderbroken stromen, wat hun productie en werking bemoeilijkt.

Vanwege hun eenvoud en lage kosten worden pijpafleiders veel gebruikt als hulpmiddel voor onderstationbeveiliging, voor de bescherming van onderstations met laag vermogen en lage kritieke, evenals individuele lijnsecties.

Momenteel worden buis- en klepbegrenzers geleidelijk vervangen door niet-lineaire spanningsbegrenzers (limiters)... Het zijn in serie geschakelde metaaloxidevaristoren (niet-lineaire weerstanden) zonder vonken, ingesloten in een porseleinen of polymeer behuizing.