Разрядники низких и средних классов напряжения: виды и принцип работы

Для чего нужен разрядник

Разрядники производства АО «НПО «СТРИМЕР» предназначены для защиты воздушных линий электропередачи (ВЛ) от грозовых воздействий, в том числе и от последствий прямых ударов молний. ВЛ представляют собой длинные электрические цепи, состоящие из проводов и вспомогательных устройств, передающих и распределяющих электроэнергию.На любой протяженной линии есть несколько участков, которые требуют повышенного внимания. Например, если линия проходит через возвышенность, водную преграду, зону аномальной грозовой активности или расположена на подходе к подстанциям. Монтаж разрядников обеспечивает ограничение грозовых перенапряжений на линии и защищает оборудование электрических сетей и установок от аварийных отключений и повреждений после ударов молнии. 

При каждом воздействии молнии на энергетическое оборудование происходит выработка ресурса и значительное старение оборудования. Установка разрядников снижает экономические потери от воздействия молнии на энергосистемы. Практика показывает, что затраты на мероприятия по молниезащите в несколько раз ниже, чем затраты на устранение последствий от ударов молнии. 

Принципы работы разрядников перенапряжения

Принцип работы устройства обуславливает его тип и конструкцию. 

Разрядники состоят из мультикамерной системы (МКС), несущего стеклопластикового стержня и узла крепления разрядника к стержню изолятора и работают следующим образом. Оборудование устанавливается на металлический стержень изолятора с искровым воздушным промежутком S=30-60 мм между верхним концом разрядника и проводом. При воздействии грозового перенапряжения сначала пробивается искровой воздушный промежуток, а затем — МКС разрядника.

Схема начала разряда    1. Форма силиконовой резины         2. Промежуточные электроды         3. Дугогасящая камера         4. Дуга         5. Плазменная струя

Схема завершения разряда

Новое поколение разрядников состоит из разрядного элемента, представляющего собой мультикамерную систему и узла крепления к арматуре ВЛ. МКС такого устройства состоит из десяти щелевых дугогасящих камер, каждая из которых развёрнута относительно предыдущей на 180°.

Их работа основана на принципе гашения дуги в импульсе —- обусловленное индуктированным перенапряжением, оно протекает настолько быстро и эффективно, что электрическая прочность мультикамерной системы восстанавливается за несколько микросекунд. Это препятствует формированию искрового разряда под действием приложенного к разряднику напряжения промышленной частоты и протеканию сопровождающего тока сети.

Существуют мультикамерные разрядники экранного типа. Название произошло от их формы, напоминающей тороидальный экран.

Такие разрядники для защиты от перенапряжений применяются для линий электропередач с грозотросом и без него. Это обусловлено тем, что  обеспечивается защита от всех последствий удара молнии: при прямом ударе молнии в фазный провод, при обратных перекрытиях, при индуктированных перенапряжениях.

И, наконец, самое первое поколение устройств для молниезащиты —- это разрядники длинно-искровые. В них использован принцип скользящего разряда, дуга в этом случае горит снаружи при атмосферном давлении и гаснет за счет удлинения дуги и разбиения ее на части. Их можно эксплуатировать на ВЛ ВЛ 6, 10, 15 и 20 кВ. 

Устройства нового поколения менее подвержены изменению воздушного промежутка в процессе использования и способны погасить бо́льшие токи КЗ (до 1,2 кА). Мультикамерная система позволяет выбрать разрядник с небольшими габаритами, есть возможность приобрести такие устройства в антивандальном исполнении. У устройств с МКС есть ряд других преимуществ по сравнению с длинно-искровыми разрядниками. Они максимально просто и быстро монтируются, имеют небольшие габариты и меньшую отпускную цену.

Параметры выбора разрядников и особенности их монтажа

Для защиты от индуктированных перенапряжений ВЛ 6-10 кВ, наиболее уязвимых к грозовым воздействиям из-за низкой импульсной прочности используемых изоляторов, подходят разрядники типа РМК-20. Высота воздушных линий этого класса напряжения не превышает 10 метров, поэтому вокруг обычно оказывается достаточно объектов, чтобы отвести прямой удар молнии. Индуктированные перенапряжения спровоцированы ударами молнии в рядом стоящие с линией объекты — деревья, здания, вышки сотовой связи, заводские трубы. Эти разрядники устанавливаются по одному на опору с чередованием фаз.

Однако на возвышенностях, в полях, вдоль рек и в местах аномальной грозовой активности — например, в местах залегания железных руд, — ВЛ 6-10 кВ тоже могут быть подвержены прямым ударам молнии. В этом случае рекомендуется установка разрядников типа РМКЭ-10, которые обеспечивают защиту от всех видов грозовых воздействий. Их монтируют по одному разряднику на каждую фазу на опоре.

Лучшее доказательство работы разрядника — это бесперебойное функционирование оборудования во время грозы. На сегодняшний день это самый достоверный аргумент корректной работы устройства. О том, как работает разрядник, также сигнализируют индикаторы срабатывания, которыми оборудованы некоторые устройства. Они представляют собой стеклянную колбу, которая разбивается при срабатывании разрядника. При необходимости индикатор можно заменить на новый.

Использование разрядников зависит от области их применения.