В электроустановках эксплуатируются следующие серии вентильных разрядников отечественного производства:
РВП - разрядники вентильные подстанционные;
РВС - разрядники вентильные станционные;
РВМ - разрядники вентильные магнитные;
РВМГ - разрядники вентильные магнитные грозовые;
РВМК - разрядники вентильные магнитные комбинированные
РВТ - разрядники вентильные токоограничивающие;
РВРД - разрядники вентильные с растягивающейся дугой
Разрядники всех классов напряжений по защитным свойствам разделены на четыре группы - 1 - серии РВТ и РВРД; 2 - серии РВМ; 3 - серии РВС; IV - серии РВП. Наилучшими свойствами обладают разрядники 1 группы, имеющие меньшие значения остающегося напряжения, наихудшим и - IV.
Серия разрядников РВП выпускается на напряжения 3, 6 и 10 кВ и изготавливается в одноэлементном исполнении.
Разрядники серии РВС на напряжения 15, 20 и 35 кВ состоят из одного элемента, на более высокие напряжения комплектуются из стандартных рабочих элементов.
Вентильные разрядники серии РВМ выпускаются на напряжения 3-35 кВ и предназначены в основном для защиты вращающихся машин, а серии PBMF - на напряжения 110-500 кВ и выполняются на основе стандартного элемента РВМГ-33, который самостоятельного применения не имеет.
Разрядники серии РВМК предназначены для защиты электроустановок от грозовых и внутренних перенапряжений, поэтому они называются комбинированными и разработаны на напряжения до 1150 кВ. Разрядники серии РВТ разработаны на напряжения 3-10 и 110- 500 кВ. В них применяются токоограничивающие искровые промежутки с узкощелевой камерой (с растягивающейся дугой). При растяжении дуга увеличивает свое сопротивление, которое ограничивает сопровождающий ток, поэтому искровой промежуток обладает токоограничивающими свойствами и увеличенной дугогасящей способностью.
Разрядники серии РВРД аналогичны разрядникам РВТ, но магнитное поле, действующее на дугу, создается ферритами вместо катушек, применяемых у разрядников серии РВТ.
Вентильный разрядник РВО-35 (О - облегченной конструкции) предназначен для защиты электроустановок небольшой мощности с номинальным напряжением 35 кВ, имеет облегченную конструкцию, единичные искровые промежутки сдвоены. Сдвоенные единичные искровые промежутки помещены в бумажно-бакелитовый цилиндр по три в каждом, шунтированы карборундовыми резисторами в виде полуколец и образуют блок искровых промежутков. Разрядник РВО- 35 имеет семь блоков искровых промежутков 3, из которых четыре расположены внизу, три - вверху разрядника (рис. 3).
В середине разрядника между блоками искровых промежутков расположен последовательный резистор 4, состоящий из 12 вилитовых дисков диаметром 55 и высотой 60 мм. Такое размещение искровых промежутков снижает коэффициент импульса разрядника.
Для уменьшения высоты разрядника РВО-35 диски последовательного резистора расположены в три колонки по четыре диска в каждой. Все диски включены последовательно. Блоки искровых промежутков 1, шунтирующих резисторов 7 и вилитовые диски последовательных резисторов 4 помещены в фарфоровую покрышку 5, сжаты пружиной 2 для создания хорошего контакта и герметизированы от внешней среды крышками I с прокладками из озоностойкой резины 6.
Рис 7.3. Вентильный разрядник РВО-35
Вентильные разрядники серии РВС состоят из искровых промежутков и последовательных нелинейных резисторов. Для равномерного распределения напряжения промышленной частоты по искровым промежуткам разрядники РВС снабжаются шунтирующими резисторами, каждый присоединяется параллельно четырем единичным промежуткам, образующим блок.
Для выравнивания распределения импульсного напряжения разрядники напряжением 110 кВ и выше имеют экранирующие металлические кольца, прикрепленные к головке разрядника.
Разрядники серии РВС выпускаются в виде стандартных элементов; РВС-35, РВС-20, РВС-33, РВС-35. Фарфоровые покрышки всех разрядников серии РВС представляют полые цилиндры с ребрами на внешней поверхности, которые позволяют по внешнему виду определял» номинальное напряжение разрядника. Например, у разрядников типа РВС-15 пять ребер, у разрядников РВС-33 и РВС-35 - соответственно девять и десять.
Коэффициент гашения разрядников РВС находится в пределах 2,0-2,5, защитный коэффициент при импульсном токе 5000 А в пределах 2,26-2,37.
Рис. 4 Разрядник РВС-220: а - общий вид; б - элемент PBG-33;
1 - изолятор, 2 - элемент РВС-33; 3 - экран- 4 - пружина;5 - резиновая прокладка; 6 - фарфоровый кожух; 7 - комплект искровых промежутков, 8 — шунтирующий резистор; 9 - рабочий резистор; 10- шина; 11 - искровой промежуток типа РВС;12 - латунный электрод толщиной 0,8 мм; 13 - изоляционная прокладка-кольцо толщиной 0,6 мм.
Для сети с изолированной нейтралью разрядники РВС-220, РВС- 150, РВС-110 монтируются в виде двух колонн элементов РВС-33 для каждой фазы (рис. 4). Одна из колонн устанавливается на плите основания, вторая - на опорном изоляторе. Обе колонны соединяются последовательной шинкой.
Рис. 5. Элемент разрядника РВМГ-33: а - разрез элемента, б - искровой промежуток;
1 - фарфоровая покрышка, 2 - последовательный резистор, 3 - блок искровых промежутков в фарфоровом цилиндре, 4 - влагопоглотитель, 5 - шунтирующий резистор, 6 - подсвечивающий электрод, 7 - электрод в виде кольца,
8 - электрод в виде диска, 9 - магнит, 10 - изолирующая прокладка
Вентильные разрядники серии РВМГ предназначены для защиты от грозовых и кратковременных внутренних перенапряжений Стандартный элемент РВМГ-33 разрядников серии РВМГ показан на рис. 5.
Каждый элемент состоит из блока искровых промежутков 3 (в средней части) и последовательного резистора 2, набранного из вилитовых дисков диаметром 130 и высотой 60 мм (в верхней и нижней частях). Блок искровых промежутков и последовательный резистор сжимаются стальной пружиной и помещаются в фарфоровую герметизированную покрышку I. Для нейтрализации влаги, проникающей внутрь покрышки, служит влагопоглотитель 4. Блок искровых промежутков состоит из 20 единичных искровых промежутков (рис. 5, б) с вращающейся дугой. Каждый единичный искровой промежуток чередуется с постоянным магнитом из
бариевого феррита. Возникающая после пробоя искрового промежутка дуга под действием магнитного поля постоянного магнита вращается с большой скоростью по кольцевой щели, интенсивно охлаждаясь. При обрыве дуги в искровом промежутке восстанавливающаяся прочность нарастает значительно быстрее, чем в промежутке с неподвижной дугой. Искровой промежуток с вращающейся дугой может гасить сопровождающие токи 250-300 А, что позволяет уменьшить число дисков нелинейных резисторов, а значит, и остающееся напряжение. Каждые четыре искровых промежутка шунтируются тремя нелинейными высокоомными резисторами 5. Искровые промежутки помещаются внутри фарфорового цилиндра 3. Шунтирующие резисторы располагаются по спирали вокруг внешней поверхности фарфорового цилиндра 3
Разрядники РВМГ-110, РБМГ-150 и РВМГ-220 монтируются в одну колонну. У разрядника РВМГ-220 (рис. 6, а) нижние два элемента имеют повышенную механическую прочность,
Разрядники типа РВМГ-330 (рис. 6, б) монтируются в виде двухколонковой конструкции, в которой три рабочих элемента устанавливаются на изолирующем основании и крепятся к фундаменту, пять рабочих элементов — на опорном изоляторе.
Разрядник РВМГ-500 состоит из четырех новых рабочих элементов с зигзагообразным расположением искровых промежутков и последовательного резистора, монтируемых в одну колонну общей высотой 5,5 м.
Защитный коэффициент разрядников серии РВМГ составляет 1,7-2,0.
Вентильные разрядники серии РВМК выпускаются на напряжение 330 и 500 кВ и изготавливаются двух типов- РВМК-330, РВМК-330П и РВМК-500, РВМК-500П (П - повышенное напряжение гашения в коммутационном режиме).
Разрез основного элемента комбинированных разрядников типов РВМК-330П и РВМК-500П представлен на рис. 7.
Основной элемент состоит из трех блоков магнитных искровых промежутков и двух блоков последовательных резисторов блок магнитных искровых промежутков состоит из восьми единичных искровых промежутков с дугостойкими кремний-органическими прокладками. Схема блока искровых промежутков с поджигающим искровым промежутком позволяет повысить восстанавливающуюся прочность многократного искрового промежутка.
Рис. 6 Разрядники серии РВМГ: а - РВМГ-220, б - РВМГ-500
Коэффициент защиты разрядников при срабатывании от внутренних перенапряжений равен 1,55.
Рис. 7. Основной элемент модернизированных разрядников РВМК:
- - шунтирующий резистор,
- - поджигающий искровой промежуток,
- - блок искровых промежутков,
- - блок последовательного нелинейного резистора
Вентильный элемент содержит четыре блока последовательных резисторов, составленных из тервитовых дисков. Искровой элемент состоит из двух блоков магнитных искровых промежутков, шунтированных нелинейными резисторами и конденсаторами Каждый блок искровых промежутков заключен в фарфоровый корпус блоки основного, вентильного и искрового элементов помещаются в фарфоровую покрышку и герметизируются.
В разрядниках серии РВТ применены искровые промежутки с растягивающейся дугой. При растяжении дуга увеличивает свое сопротивление, которое ограничивает сопровождающий ток. Поэтому искровой промежуток позволяет уменьшить сопротивление последовательного нелинейного резистора, снизить остающееся напряжение, т.е. улучшить характеристики разрядников.
Разрядники серии РВТ на напряжения 3,6 и 10 кВ выполняются в виде одноэлементной конструкции, а на более высокие напряжения комплектуются из типовых элементов: на напряжение 110 кВ - один элемент, на 220 кВ - два, на 330 кВ - три и на 500 кВ - четыре элемента. Разрядники на все напряжения монтируются в виде свободно стоящей колонны.
Недостатки вентильных разрядников.
В настоящее время в электрических сетях 110 кВ и выше РАО «ЕЭС России» и на подстанциях 110-220 кВ глубокого ввода промышленных предприятий находятся в эксплуатации десятки тысяч вентильных разрядников различных серий. Эти защитные аппараты в некоторых сетях работают более 25 лет и обеспечивают достаточно высокую надежность грозозащиты, а в сетях 330 кВ и выше и защиту от внутренних перенапряжений.
Вентильные разрядники имеют ряд недостатков, основными являются:
высокое пробивное напряжение искровых промежутков (вследствие чего достаточно высок уровень неограниченных перенапряжений);
ограниченная пропускная способность (что заставляет отстраивать разрядники от большинства внутренних перенапряжений);
некоторое повышение вольт-амперной и вольт-секундной характеристик после 20-25 лет эксплуатации (что несколько ухудшает защиту изоляции от перенапряжений);
срез напряжения вблизи индуктивных элементов (что вызывает градиентные перенапряжения в их обмотках);
большие массогабаритные характеристики (что связано со значительными затратами при транспортировке и монтаже).
