Πώματα σωλήνων — Συσκευή, Χαρακτηριστικά, Εφαρμογή, Πλεονεκτήματα και Μειονεκτήματα

Η χρήση αλεξικέραυνων δεν αποκλείει εντελώς τη ζημιά από κεραυνό σε ηλεκτρικές εγκαταστάσεις, ιδιαίτερα σε γραμμές ηλεκτρικού ρεύματος, καθώς η πιθανότητα κεραυνού για εναέριες γραμμές ηλεκτρικής ενέργειας μπορεί να είναι σχετικά υψηλή και, επιπλέον, συχνά πραγματοποιούνται χωρίς καμία απολύτως προστασία των αγωγών . Οι υπερτάσεις που εμφανίζονται στις γραμμές κατά τη διάρκεια των κεραυνών φτάνουν στους υποσταθμούς (γι' αυτό ονομάζονται υπερτάσεις) και μπορεί να θέτουν σε κίνδυνο τη μόνωση του εξοπλισμού που είναι εγκατεστημένος εκεί.

Για να αποφευχθεί η ζημιά σε οποιαδήποτε μονωτική δομή, συμπεριλάβετε έναν σπινθήρα, volt-second (το χαρακτηριστικό του οποίου πρέπει να βρίσκεται κάτω από το χαρακτηριστικό volt-second της προστατευμένης μόνωσης.Εάν πληρούται αυτή η προϋπόθεση, η πτώση του κύματος υπέρτασης θα προκαλέσει σε όλες τις περιπτώσεις τη διάσπαση του διακένου σπινθήρα, ακολουθούμενη από μια απότομη πτώση ("διακοπή") της τάσης στο διάκενο σπινθήρα και την προστατευμένη μόνωση. το διάκενο σπινθήρα θα αρχίσει να ρέει λόγω της τάσης της βιομηχανικής συχνότητας της ηλεκτρικής εγκατάστασης — του ρεύματος που το συνοδεύει.

Σε εγκαταστάσεις με γειωμένο ουδέτερο ή σε περίπτωση αστοχίας του διακένου σπινθήρα δύο ή τριών φάσεων, το επόμενο τόξο μπορεί να μην σβήσει μόνο του και το σφάλμα παλμού σε αυτή την περίπτωση θα γίνει σταθερό βραχυκύκλωμα, οδηγώντας σε διακοπή του εγκατάσταση . Επομένως, για να αποφευχθεί μια τέτοια διακοπή λειτουργίας της εγκατάστασης, είναι απαραίτητο να σβήσετε το επόμενο τόξο μέσα από το διάκενο σπινθήρα.

Οι συσκευές που παρέχουν όχι μόνο προστασία απομόνωσης από υπέρταση, αλλά και σβήνουν το επόμενο τόξο σε χρόνο μικρότερο από τη διάρκεια της προστασίας του ρελέ, ονομάζονται προστατευτικοί απαγωγείς σε αντίθεση με τα συμβατικά κεριά, τα οποία συνήθως ονομάζονται προστατευτικά κενά (PZ).

Ο σωλήνας σταματά μαζί με βαλβίδα είναι οι κύριοι τύποι συγκρατητικών. Διαφέρουν ως προς την αρχή της επακόλουθης κατάσβεσης τόξου. Στους απαγωγείς σωλήνων, το τόξο σβήνει δημιουργώντας μια έντονη διαμήκη έκρηξη και στους απαγωγείς βαλβίδων, το τόξο σβήνει λόγω μείωσης του επόμενου ρεύματος μέσω μιας πρόσθετης αντίστασης συνδεδεμένης σε σειρά με το διάκενο σπινθήρα.

Ένα διάκενο σπινθήρα σωλήνα (Εικ. 1, α) είναι ένας σωλήνας 2 κατασκευασμένος από μονωτικό υλικό παραγωγής αερίου, μέσα στον οποίο υπάρχει ένα μη ρυθμισμένο διάκενο πυρόσβεσης τόξου S1 που σχηματίζεται από ένα ηλεκτρόδιο ράβδου 3 και μια φλάντζα 4.Ο σπινθήρας διαχωρίζεται από την τάση λειτουργίας με ένα εξωτερικό διάκενο σπινθήρα, καθώς ο σωλήνας 2 δεν προορίζεται για μακροχρόνια παρουσία υπό τάση λόγω της αποσύνθεσης του υλικού παραγωγής αερίου υπό την επίδραση διαρροών διαρροής. Η δεύτερη φλάντζα 1 του περιοριστή είναι γειωμένη.

Ρύζι. 1. Αλεξικέραυνος σωλήνων: α — συσκευή και κύκλωμα μεταγωγής, β — συμβατική σημείωση των διαγραμμάτων, γ — τάση στον απαγωγέα, δ — ισοδύναμο κύκλωμα.

Με μια υπέρταση στο δίκτυο (Εικ. 1, γ), σπάνε και τα δύο κενά σπινθήρα και διακόπτεται το κύμα υπέρτασης (καμπύλη 1). Ένα συνοδευτικό ρεύμα αρχίζει να ρέει κατά μήκος της διαδρομής που δημιουργείται από την εκκένωση παλμού και η εκκένωση του σπινθήρα μετατρέπεται σε εκκένωση τόξου Υπό τη δράση της υψηλής θερμοκρασίας του καναλιού τόξου του συνοδευτικού ρεύματος, το υλικό του σωλήνα αποσυντίθεται με την απελευθέρωση μιας μεγάλης ποσότητας αερίων, η πίεση σε αυτό αυξάνεται απότομα (έως δεκάδες ατμόσφαιρες) και τα αέρια εξαναγκάζονται προς τα έξω μέσω του ανοίγματος της φλάντζας 4, δημιουργώντας μια έντονη διαμήκη έκρηξη. Ως αποτέλεσμα, το τόξο σβήνει όταν το ρεύμα περάσει πρώτα από το μηδέν.

Όταν ενεργοποιείται το διάκενο σπινθήρα, εκπέμπει πυρακτωμένα ιονισμένα αέρια με τη μορφή πυρσού 5 μήκους 1,5 - 3,5 m και πλάτους 1 - 2,5 m (ανάλογα με την ονομαστική τάση του διακένου σπινθήρα) και ακούγεται ένας ήχος που μοιάζει με πυροβολισμό Ακουσα. Επομένως, για την αποφυγή αστοχιών φάσης-φάσης, κατά την εγκατάσταση απαγωγέων, είναι απαραίτητο να διασφαλίζεται ότι τα μέρη που μεταφέρουν ρεύμα γειτονικών φάσεων δεν πέφτουν στη ζώνη εκκένωσης.Η τάση ενεργοποίησης των απαγωγέων μπορεί να ρυθμιστεί αλλάζοντας την απόσταση του εξωτερικού διάκενου σπινθήρα, αλλά δεν μπορεί να μειωθεί κάτω από ένα ορισμένο ελάχιστο, γιατί αυτό προκαλεί τα απαγωγείς να σκοντάφτουν πολύ συχνά και να αυξήσουν τη φθορά τους.

Δεδομένου ότι το ηλεκτρικό πεδίο των ηλεκτροδίων σε σχήμα ράβδου του διακένου σπινθήρα σωλήνα είναι εξαιρετικά ανομοιογενές, το χαρακτηριστικό του volt-second έχει φθίνοντα χαρακτήρα στην περιοχή έως και 6-8 μs, κάτι που δεν συνάδει με τα επίπεδα χαρακτηριστικά volt-second του μετασχηματιστές και ηλεκτρικές μηχανές. Απαιτείται μια ορισμένη ένταση σχηματισμού αερίου για την επιτυχή απόσβεση του τόξου, επομένως υπάρχει ένα χαμηλότερο όριο ρευμάτων που πρέπει να κοπούν στο οποίο ο εκφορέας μπορεί ακόμα να σβήσει το τόξο εντός 1-2 μισών κύκλων.

Το ανώτερο όριο των ρευμάτων διακοπής είναι επίσης περιορισμένο, καθώς ο υπερβολικά έντονος σχηματισμός αερίου μπορεί να οδηγήσει στην καταστροφή του απαγωγέα (ρήξη του σωλήνα ή καταστροφή των φλαντζών).

Το εύρος των ρευμάτων διακοπής υποδεικνύεται στον χαρακτηρισμό τύπου του απαγωγέα, για παράδειγμα, RTV 35 / (0,5 — 2,5) σημαίνει απαγωγέα σωλήνων 0,5 — 2,5 πλαστικό βινυλίου για 35 kV με εύρος ρεύματος διακοπής 0,5 — 2,5 kA.

Καθώς το μήκος του διακένου καταστολής τόξου μειώνεται και η διάμετρός του αυξάνεται, και τα δύο όρια των ρευμάτων εκφόρτισης μετατοπίζονται σε μεγαλύτερες τιμές.

Δεδομένου ότι η λειτουργία του απαγωγέα συνοδεύεται από καύση μέρους του υλικού του σωλήνα καταστολής τόξου, μετά από 8 — 10 επεμβάσεις, όταν η διάμετρος αυξάνεται κατά 20 — 25% σε σχέση με την αρχική, ο απαγωγέας καθίσταται άχρηστος (καθώς το τα όρια των ρευμάτων, που διακόπτονται από αυτό, αλλάζουν) και πρέπει να αντικατασταθούν.

Προκειμένου να ληφθεί υπόψη ο αριθμός των λειτουργιών, οι περιοριστές σωλήνων είναι εξοπλισμένοι με έναν δείκτη ενεργοποίησης με τη μορφή μεταλλικής λωρίδας 6 (βλ. Εικ. 1, α), που δεν ξεδιπλώνεται από τα αέρια που εκπέμπονται από τον περιοριστή. Επί του παρόντος, η βιομηχανία παράγει περιορισμούς σωλήνων τύπου RTF στους οποίους το αέριο παράγεται από τον σωλήνα ινών και τύπου RTV με πλαστικό σωλήνα βινυλίου.

Λόγω της χαμηλής μηχανικής αντοχής της ίνας, περικλείεται σε ένα παχύ σωλήνα από Bakelized χαρτί, ο οποίος, για να μειωθεί η υγροσκοπικότητά του, καλύπτεται με ένα ανθεκτικό στην υγρασία βερνίκι (συνήθως υπερχλωροβινυλικό σμάλτο), το οποίο μπορεί να αντέξει τις ατμοσφαιρικές επιδράσεις στο καλοκαιρινή και χειμερινή περίοδος καλά. Χαρακτηριστικό γνώρισμα των απαγωγέων RTF είναι η παρουσία ενός θαλάμου στο κλειστό άκρο του σωλήνα, ο οποίος ενισχύει τη διαμήκη έκρηξη όταν το ρεύμα διέρχεται από τη μηδενική τιμή και έτσι συμβάλλει στην κατάσβεση του τόξου.

Στους περιοριστές RTV, το αέριο παράγεται από έναν πλαστικό σωλήνα βινυλίου, ο οποίος έχει υψηλότερη ικανότητα παραγωγής αερίου και μονωτικές ιδιότητες που διατηρούνται καλά ακόμη και όταν εργάζεστε σε εξωτερικούς χώρους σε όλες τις καιρικές συνθήκες. Οι απαγωγείς RTV έχουν απλούστερο σχεδιασμό (δεν απαιτείται εσωτερικός θάλαμος, δεν απαιτείται βαφή) και υψηλότερα ανώτερα όρια ρευμάτων διακοπής (15 kA αντί 7-10 kA για απαγωγείς RTF).

Ρύζι. 2. Διακοπή σωλήνα RTV-20-2 / 10

Για λειτουργία σε δίκτυα με πολύ μεγάλα διακοπτόμενα ρεύματα (έως 30 kA), παράγονται ενισχυμένοι περιοριστές τύπου RTVU, η αυξημένη μηχανική αντοχή των οποίων επιτυγχάνεται με την περιέλιξη ενός πλαστικού σωλήνα βινυλίου με στρώματα γυάλινης ταινίας εμποτισμένης με ανθεκτικό στις καιρικές συνθήκες εποξειδική ένωση.

Η ικανότητα μεταφοράς παλμών των αλεξικέραυνων σωλήνων, που διοχετεύουν πρακτικά όλο το ρεύμα κεραυνού μέσω αυτών όταν χτυπήσει στη γραμμή, είναι αρκετά υψηλή και ανέρχεται σε 30–70 kA.

Η επιλογή των απαγωγέων σωλήνων γίνεται σύμφωνα με την ονομαστική τάση του δικτύου και τα όρια των ρευμάτων βραχυκυκλώματος του δικτύου στο σημείο εγκατάστασής τους. Το μέγιστο ρεύμα βραχυκυκλώματος υπολογίζεται όταν όλα τα στοιχεία δικτύου (γραμμές, μετασχηματιστές, γεννήτριες) είναι ενεργοποιημένα, λαμβάνοντας υπόψη την απεριοδική συνιστώσα του ρεύματος βραχυκυκλώματος, το ελάχιστο ρεύμα — με ένα κύκλωμα δικτύου με μερικώς αποσυνδεδεμένα στοιχεία (για για παράδειγμα, για γενική επισκευή) και χωρίς το απεριοδικό στοιχείο θεωρείται. Βρέθηκαν τα όρια ρεύματος βραχυκυκλώματος. πρέπει να ταιριάζει εντός των ορίων ρεύματος διακοπής του απαγωγέα σωλήνων.

Οι απαγωγείς σωλήνων παράγονται για τάσεις από 3 έως 220 kV, τα ρεύματα διακοπής κυμαίνονται από 0,2 — 7 και 1,5 — 30 kA σε τάση 3 — 35 kV έως 0,4 — 7 και 2,2 — 30 kA σε τάση 110 kV. Ο απαγωγέας 220 kV αποτελείται από δύο απαγωγείς σωλήνων 110 kV που συνδέονται με χαλύβδινο κλωβό με σωλήνες εκκένωσης.

Τα κύρια μειονεκτήματα των απαγωγέων σωλήνων είναι η παρουσία ζώνης εκκένωσης, απότομη διακοπή του κύματος υπέρτασης, βραχυκύκλωμα (αν και βραχυπρόθεσμο) από τις γραμμές στη γείωση και ένα ιδιαίτερα απότομο χαρακτηριστικό volt-second, το οποίο αποκλείει την πιθανότητα ευρείας χρήσης απαγωγέων σωλήνων ως διάταξη προστασίας του εξοπλισμού του υποσταθμού. Το μειονέκτημα των περιοριστών σωλήνων είναι η παρουσία περιοριστικών διακοπτόμενων ρευμάτων, γεγονός που περιπλέκει την παραγωγή και τη λειτουργία τους.

Λόγω της απλότητας και του χαμηλού κόστους τους, οι απαγωγείς σωλήνων χρησιμοποιούνται ευρέως ως βοηθητικά μέσα προστασίας υποσταθμών, για την προστασία υποσταθμών χαμηλής ισχύος και χαμηλής κρισιμότητας, καθώς και μεμονωμένων τμημάτων γραμμών.

Επί του παρόντος, οι περιοριστές σωλήνων και βαλβίδων αντικαθίστανται σταδιακά από μη γραμμικούς περιοριστές τάσης (limiters)... Είναι σειριακά συνδεδεμένα βαρίστορ μεταλλικού οξειδίου (μη γραμμικές αντιστάσεις) χωρίς σπινθήρες, κλεισμένα σε θήκη από πορσελάνη ή πολυμερές.