Принципы защиты электрооборудования от набегающих импульсов грозовых перенапряжений

Основными аппаратами защиты электрооборудования подстанций от набегающих импульсов служат вентильные разрядники и ограничители перенапряжений.

Для того чтобы вентильный разрядник обеспечивал защиту оборудования, импульсный ток через разрядник не должен превышать тока координации. Если он превысит ток координации, то напряжение на разряднике окажется выше нормированного, что может представить опасность для изолции оборудования. В отдельных случаях при больших токах (десятки килоампер) и многократных воздействиях защитный аппарат может выйти из строя и даже разрушиться.

При близких от подстанции ударах в провод ток молнии распределяется обратно пропорционально сопротивлениям заземления опоры R и вентильного разрядника , при этом ток через разрядник

(1)

Сопротивление разрядника РВМГ-110 при токе координации =10 кА составляет

Ом. (2)

Тогда при токе молнии = 60 кА (Р=0,1) и сопротивлении заземления опоры R=10 Ом ток в разряднике будет равен 15 кА, что недопустимо.

Таким образом, прямые удары молнии в провода линии вблизи подстанции необходимо исключить. Для этого участки линии длиной 1-3 км, примыкающие к подстанциям, во всех случаях защищаются тросовыми молниеотводами. Такие участки линии получилиназвание защищенных подходов к подстанциям. Удаленные удары молнии в провод могут привести к появлению в разряднике тока, не превышающего ( - 50%-ное импульсное разрядное напряжение линейной изоляции; -волновое сопротивление провода). Например, в системе 110 кВ кА что меньше тока координации.

На подстанциях вентильный разрядник или ОПН и защищаемое оборудование находятся друг от друга на некотором расстоянии по ошиновке поэтому на оборудовании напряжение будет несколько выше чем чем на разряднике.

 

При грозовых импульсах частота переходного процесса в оборудовании подстанции очень велика поэтому при анализе перенапряжений в расчетных схемах оборудование представляется входными емкостями по отношению к земле (рис.1а).

Q Т

1 l l 2

 

F F

а) б)

 

1. Схемы подстанции: а) схема замещения; б) расчетная схема

 

Пусть набегающий на подстанцию импульс имеет косоугольный фронт с крутизной а:

(3)

Для упрощения анализа примем, что =0, тогда через время равное l/v,, импульс напряжения придет в точку 2 и отразится от нее с тем же знаком. Отраженный импульс еще через время l/v вернется в точку 1 и наложится на падающий импульс. Под действием суммарного напряжения в момент времени в соответствии с вольт-секундной характеристикой произойдет пробой искровых промежутков РВ и напряжение в точке 1 снизится.

Ограничители перенапряжений

 

 

Рис. Вольтамперная характеристика ОПН

 

 

Примерная структура материала:

 

 

Температура обжига t⁰_обж»1300⁰С.

Также присутствует висмут, сурьма, кобальт, марганец.

Оксид цинка составляет 90% всей керамики.

 

Рис. Зависимость I = f (U) для

материала варистора ОПН

 

 

Нелинейность и стабильность характеристики зависит от наличия и состава других материалов керамики, режима обжига материалов, от температуры варистора и окружающей среды и формы, протекающего через резистор тока.

Существует система аварийного выхлопа, необходимая, когда объем, выделяющихся газов очень большой.

В момент протекания большого тока контакт между зернами становится почти равным 0.