Вентильные разрядники для электроустановок - Вентильные разрядники РВС

Вентильные разрядники серии РВС на напряжение 15—220 кВ выпускаются с 1947 г. Они также состоят из искровых промежутков и последовательных нелинейных резисторов, но параллельно искровым промежуткам подсоединяются шунтирующие резисторы. Это связано с тем, что с увеличением номинального напряжения у разрядников увеличивается количество единичных искровых промежутков. Например, у разрядников РВС-220 количество единичных искровых промежутков равно 192.
Электроды же каждого единичного искрового промежутка представляет собой конденсатор небольшой емкости С, а следовательно, весь искровой промежуток разрядника
состоит из последовательно включенных емкостей С и емкостей Си которые образуются между каждым электродом единичного промежутка и землей.

Рис. 9. Разрядник РВН-0,5.
1 — хомут для крепления разрядника; 2— покрышка фарфоровая; 3 — пружина стальная; 4 — искровой промежуток; 5 — цилиндр бумажно-бакелитовый; 6 — диск нелинейного последовательного резистора; 7 — кольцо уплотнения резиновое.

Искровой промежуток разрядника, таким образом, в электрическом отношении представляет собой емкостную схему (рис. 10). Напряжение, приложенное к такой схеме, распределяется неравномерно (примерно так же, как по гирлянде изоляторов). На первых искровых промежутках, считая от провода, присоединяющего разрядник, будет большее напряжение, чем на промежутках, удаленных от провода. Такой характер распределения напряжения имеет место у всех многократных искровых промежутков, но при малом их числе неравномерностью распределения напряжения можно пренебречь.
Для равномерного распределения напряжения промышленной частоты по искровым промежуткам разрядники серии РВС снабжаются шунтирующими резисторами Rm, каждый из которых присоединяется параллельно четырем единичным промежуткам, образующим блок искровых промежутков.

Рис. 10. Электрическая схема многократного искрового промежутка вентильного разрядника.
— шунтирующие резисторы искровых промежутков.
Величина сопротивлений шунтирующих резисторов выбирается такой, чтобы проходящий через них ток промышленной частоты был в несколько раз больше тока, проходящего через емкости схемы. В этом случае распределение напряжения по единичным искровым промежуткам будет определяться величиной активных сопротивлений шунтирующих резисторов.
При приложении к разряднику импульсного напряжения емкостные сопротивления сильно снижаются и ток, проходящий через емкости, оказывается больше тока, проходящего через активные шунтирующие сопротивления. Распределение напряжения по искровым промежуткам (емкостям) становится неравномерным, что приводит к их каскадному пробою: сначала пробивается промежуток, расположенный ближе к проводу, затем второй от провода, третий и т. д. Так как для каскадного пробоя требуется меньшее напряжение, чем для одновременного пробоя всех промежутков, то коэффициент импульса искровых промежутков снижается и вольт-секундная характеристика выполаживается (коэффициент импульса равен отношению пробивных напряжений при импульсе и 50 Гц).

Для выравнивания распределения импульсного напряжения по искровым промежуткам вентильные разрядники напряжением 110 кВ и выше снабжаются экранирующими металлическими кольцами, прикрепляемыми к головке разрядника. Действие экранирующих колец на разрядниках аналогично действию защитной арматуры на гирляндах изоляторов.
Пробивное напряжение единичных промежутков при промышленной частоте лежит в пределах 2,8—3,2 кВ, а блока искровых промежутков 9—12 кВ.

Рис. 11. Блок искровых промежутков вентильных разрядников серии РВС.
Конструкция блока искровых промежутков разрядников серии РВС показана на рис. 11. Четыре единичных искровых промежутка 2 помещаются в фарфоровом цилиндре 1, закрытом с обеих сторон пружинящими крышками 3, к которым прикреплены шунтирующие резисторы 5. Картонные шайбы 4 служат для фиксации блока в покрышке. Шунтирующие резисторы — тиритовые.
Таблица 3

* До 1960 г. фарфоровая покрышка разрядника имела шесть ребер.
Последовательные нелинейные резисторы вентильных разрядников серии РВС набираются из вилитовых дисков диаметром 100 и высотой 60 или 20 мм.
Сопротивление последовательного резистора каждого разрядника подбирается так, чтобы падение напряжения при протекании импульсных токов 10 000 А не превышало нормируемого значения остающегося напряжения, а сопровождающий ток промышленной частоты был ограничен 80 А. Коэффициент вентильности а вилитовых последовательных резисторов при токах свыше 1000 А равен 0,13—0,15.
Вентильные разрядники серии РВС выпускаются в виде пяти стандартных элементов: РВС-15, РВС-20, РВС-30, РВС-33 и РВС-35 (с 1960 г. выпуск разрядников РВС-30 прекращен, а вместо него выпускается разрядник РВС-33). Конструктивные данные этих элементов приведены в табл. 3.

Рис. 12. Вентильный разрядники типа РВС-15
Размещение внутренних деталей вентильного разрядника типа РВС-15 в фарфоровой покрышке 3 показано на рис. 12. Блоки искровых промежутков 5 расположены как в верхней, так и в нижней частях разрядника, а вилитовые диски 4 помещены в середине между блоками искровых промежутков. Такое размещение искровых промежутков снижает коэффициент импульса разрядника. Для получения хорошего контакта между блоками искровых промежутков и вилитовыми дисками они сжимаются пружинами 6. Сжимающие пружины шунтируются медными лентами, что снижает их индуктивное сопротивление.

Таблица 4

Примечания: 1. В скобках указали характеристики разрядников, выпускавшихся до I960 г.
2. Разрядники РВС-110, РВС-150 и РВС-220 предназначай для установки только в сетях с эффективным заземлением нейтрали, в которых при несимметричных к. з. отношение максимально возможного фазового напряжения к линейному не превышает 0,8.

Внутренняя полость фарфоровых покрышек снизу и сверху герметизируется. Верхний и нижний концы покрышки армируются с помощью портландцемента силуминовыми фланцами 2, к которым болтами присоединяется силуминовый или латунный диск 1. Между диском и торцевой шлифованной поверхностью покрышки помещается озоностойкая резиновая прокладка 7, которая и создает герметизацию внутренней полости разрядника.
Так же размещены детали внутри разрядников РВС-20 и РВС-35, но у разрядников РВС-30 и РВС-33 блоки искровых промежутков расположены в верхней части покрышки.
Фарфоровые покрышки всех вентильных разрядников серии РВС представляют собой полые цилиндры с ребрами на внешней поверхности, которые позволяют по внешнему виду определять номинальное напряжение разрядника. Так, у разрядников типа РВС-15 на внешней поверхности покрышки пять ребер, а у разрядников РВС-20, РВС-30, РВС-33 и ВРС-35 — соответственно семь, девять и десять ребер.
Основные электрические характеристики разрядников серии РВС приведены в табл. 4. Этими характеристиками задается уровень электрической прочности изоляции всей аппаратуры высокого напряжения электроустановок [Л. 2]. По этим характеристикам производится комплектование разрядников на номинальные напряжения 60— 220 кВ из стандартных элементов РВС-15, РВС-20, РВС-30 и РВС-33.
Вентильные разрядники серии РВС имеют коэффициент гашения в пределах 2,0—2,5 и защитный коэффициент при импульсном токе с амплитудой 5000 А в пределах 2,26—2,37.

В разрядниках РВС на 150 и 220 кВ устанавливается, кроме нормальных элементов, не менее одного элемента с меньшим разбросом по пробивному напряжению для получения импульсных пробивных напряжений, соответствующих характеристике разрядника данного типа.