Грозозащита воздушных линий 6(10)кВ длинно-искровыми разрядниками

Георгий Подпоркин, д.т.н., генеральный директор ОАО «НПО Стример»

После грозового перекрытия изоляции может установиться силовая дуга промышленной частоты,но процесс этот вероятностный и дуга устанавливается не в каждом случае перекрытия изоляции. Физические закономерности,связанные с переходом импульсного перекрытия в силовую дугу, исследовались в разных лабораториях мира. Установлено, что при заданном номинальном напряжении вероятность возникновения дуги приблизительно обратно пропорциональна длине пути перекрытия. Поэтому за счет увеличения длины перекрытия можно снизить вероятность установления силовой дуги и, следовательно, сократить число отключений линий. Новый способ грозозащиты позволяет реализовать этот принцип за счет использования специальных длинно-искровых разрядников (РДИ).

Разрядный элемент РДИ, вдоль которого развивается скользящий разряд, имеет длину,превышающую в несколько раз длину импульсного перекрытия защищаемого изолятора линии. Конструктивные особенности разрядника обеспечивают его более низкое разрядное напряжение при грозовом импульсе по сравнению с разрядным напряжением защищаемой изоляции. Главной особенностью длинно искрового разрядника является то, что вследствие большой длины грозового перекрытия вероятность установления дуги КЗ практически сводится к нулю.

Рис.1.Конструктивный эскиз петлевого длинно искрового разрядника,установленного на опоре.

Конструкция РДИ (см.рис.1). Согнутый петлей изолированный металлический стержень при помощи зажима прикреплен к штырю изолятора.В средней части петли поверх изоляции установлена металлическая трубка, причем между трубкой и проводом линии должен быть воздушный промежуток. Потенциал петли и опоры одинаков, между металлической трубкой и металлической жилой петли относительно большая емкость. Из-за этого все перенапряжение, приложенное между проводом и опорой, оказывается приложенным между проводом и трубкой. При значительном перенапряжении искровой промежуток пробивается, и перенапряжение прикладывается между трубкой и металлической жилой петли к её изоляции.

Под действием перенапряжения с трубки вдоль поверхности петли, по-одному или по обоим ее плечам, развивается скользящий разряд. Он развивается до тех пор, пока не замкнётся на узле крепления, гальванически связанном с опорой. Благодаря большой длине перекрытия по поверхности петли импульсное перекрытие не переходит в силовую дугу промышленной частоты.

Вследствие эффекта скользящего разряда вольт секундная характеристика разрядника расположена ниже, чем изолятора, т.е. при воздействии грозового перенапряжения разрядник перекрывается, а изолятор нет.

Установка. Длинно искровые разрядники петлевого типа служат для защиты линий 6-10 кВ как с неизолированными, так ис изолированными проводами. В последнем случае на изолированный провод устанавливается прокусывающий зажим, а искровой воздушный промежуток образуется между металлической трубкой и зажимом.

Разрядники предназначены для защиты ВЛ 6-10 кВ от индуктированных грозовых перенапряжений,которые являются наиболее частыми на линиях такого класса. Такие перенапряжения составляют от 70% (при прохождении трассы инии по открытому полю) до 100% (при прохождении трассы линии в лесу) от общего числа опасных для изоляции грозовых перенапряжений.

При однофазных замыканиях на землю ток не превышает 10 А,и петлевой разрядник с общей длиной перекрытия 80см надежно исключает установление силовой дуги.

Рис.2.Схема установки разрядников на линии.

Для ограничения тока двухфазного замыкания на землю целесообразно устанавливать по одному разряднику на опору с чередованием фаз, например, на первой опоре разрядник устанавливается на фазу А, на второй на фазу В, на третьей на фазу С и т.д. (см.рис.2).

При индуктированном грозовом перенапряжении срабатывают разрядники,установленные на разных фазах разных опор. В этом случае в контур протекания тока замыкания включаются два сопротивления заземления R_з (см.рис.2), и ток ограничивается до необходимой величины.

Полагаю,что особенно эффективно применять РДИ петлевого типа для предотвращения пережога проводов и отключения ВЛ с изолированными проводами.