К нему предъявляются два противоположных требования: в тот момент, когда через него проходит ток молнии, его сопротивление должно уменьшаться; тогда же когда через него проходит сопровождающий ток промышленной частоты, оно должно, наоборот, увеличиваться. Таким требованиям удовлетворяет карборундовое сопротивление, которое изменяется в зависимости от приложенного к нему напряжения: чем выше приложенное напряжение, тем ниже его сопротивление и, наоборот, чем ниже приложенное напряжение, тем больше его сопротивление.
Кроме того, последовательно включенное карборундовое сопротивление, являясь активным сопротивлением, уменьшает сдвиг по фазе между сопровождающим током и напряжением, а при одновременном переходе их через нулевое значение гашение дуги облегчается.
Карборунд, обработанный электрической дугой, представляет собой отдельные кристаллы (зерна), поверхность которых имеет «запорный слой». Удельное сопротивление запорного слоя достигает 108— 10ш Ом-м, в то время как удельное сопротивление внутренней части зерен карборунда примерно равно 102 Ом-м. Поэтому напряжение, приложенное к последовательному резистору, распределяется по пленкам запорных слоев.
С повышением напряжения величина сопротивления запорных слоев падает, что обеспечивает прохождение больших токов при относительно небольших падениях напряжения.
Зависимость напряжения на разряднике от величины проходящего через него тока (вольт-амперная характеристика) приближенно выражается уравнением
где U — напряжение на сопротивлении нелинейного резистора; I — ток, проходящий через нелинейный резистор; С — постоянная, численно равная сопротивлению при токе 1 А; а — коэффициент вентильности.
Рис. 4. Вольт-амперные характеристики вентильных разрядников. а — на напряжение 6 кВ; б — на напряжение 35 кВ; е — на напряжение 220 кВ; 1 — РВП-6; 2 — РВМ-6; 3 — РВТ-6; 4 — РВО-35; 2 — РВС-35; 3 — РБТ-35; /" —РВС-220; 2" —РВМГ-220, 3" — РВТ-220.
Чем меньше коэффициент а, тем меньше изменяется напряжение на нелинейном резисторе при изменении проходящего через него тока и тем меньше остающееся напряжение на разряднике. На рис. 4 приведены вольт- амперные характеристики различных типов разрядников, из которых видно, что с увеличением импульсного тока, проходящего через разрядник, растет остающееся напряжение.
Величины остающихся напряжений, приводимые в паспорте разрядника, лаются для нормированных импульсных токов. Величины этих токов лежат в пределах 3 000—1,0 000 А.
Каждый импульс тока оставляет в последовательном резисторе след разрушения—происходит пробой запорного слоя отдельных зерен карборунда. Многократное прохождение импульсов тока приводит к полному пробою резистора и разрушению разрядника. Полный пробой резистора наступает тем скорее, чем больше амплитуда и длина импульса тока. Поэтому пропускная способность разрядника ограничена. При оценке пропускной способности разрядников учитывается пропускная способность и последовательных резисторов и искровых промежутков.
Резисторы должны выдерживать без повреждения 20 импульсов тока длительностью 20/40 мкс с амплитудой, зависящей от типа разрядника. Например, для разрядников типов РВП и РВО напряжением 3—35 кВ амплитуда тока равна 5000 А, типа РВС напряжением 16—220 кВ— 10 000 А и типов РВМ и РВМГ напряжением 3—500 кВ —10 000 А.
Защитное действие нелинейного резистора разрядника принято характеризовать защитным коэффициентом, равным отношению остающегося напряжения к напряжению гашения разрядника:
Чем меньше защитный коэффициент, тем лучше защитные свойства разрядника.
Для повышения защитных свойств разрядника нужно снижать остающееся напряжение, чего можно достичь уменьшением коэффициента вентильности а последовательного нелинейного резистора при одновременном повышении дугогасящих свойств искровых промежутков. Повышение дугогасящих свойств искровых промежутков дает возможность увеличить сопровождающий ток, обрываемый ими, а следовательно, позволяет уменьшить сопротивление последовательного резистора. Техническое усовершенствование вентильных разрядников в настоящее время идет именно этими путями.
Следует отметить, что в схеме вентильного разрядника важное значение имеет заземляющее устройство. При отсутствии заземления разрядник работать не может.
Заземления разрядника и Защищаемого им оборудования объединяются. В тех случаях, когда вентильный разрядник по каким-либо причинам имеет отдельное от защищаемого оборудования заземление, величина его нормируется в зависимости от уровня изоляции оборудования.
