Для современных конструкций вентильных разрядников, выпускаемых зарубежными фирмами, характерны следующие тенденции:
широкое применение искровых промежутков с магнитным гашением дуги. Большая часть зарубежных фирм отдает предпочтение конструкциям, обладающим эффектом токоограничения;
применение в разрядниках нелинейных последовательных сопротивлений, обжигаемых при высокой температуре и обладающих относительно высокой удельной пропускной способностью;
систематическое улучшение защитных характеристик разрядников, повышение их пропускной и дугогасящей способности. Ограниченнее помощью вентильных разрядников коммутационных перенапряжений в сетях высших классов напряжения;
применение емкостно-омической шунтировки искровых промежутков для выравнивания вольт-секундной характеристики разрядников;
продолжающийся выпуск разрядников на относительно малые номинальные разрядные токи;
выполнение разрядников на номинальное напряжение до 100 кВ и более в одной фарфоровой покрышке, на более высокие напряжения — в виде одноколонковой свободно стоящей конструкции из нескольких рабочих элементов;
снижение веса и габаритов разрядников по сравнению с ранее выпускавшимися. Во многих случаях габариты разрядников приближены к значениям, характерным для опорных изоляторов соответствующего класса напряжения;
разработка конструкций разрядников, способных работать в условиях повышенного загрязнения атмосферы;
применение в разрядниках устройств для разгрузки фарфоровой покрышки от избыточного давления при повреждении разрядника; применение отделителей в разрядниках низших классов напряжения;
заполнение покрышек разрядников инертным газом (азотом); повышенное внимание к герметизации разрядников. Рассмотрим ряд характерных конструкций разрядников, в которых проявляются отмеченные выше тенденции.
Разрядники польского производства серий GZ3-30/2,5 и GZ10-110/10 [97, 216].
Первая из указанных серий разрядников рассчитана на номинальный разрядный ток 2500 а и выпускается для сетей с номинальным напряжением от 3 до 30 кВ. Вторая серия разрядников на номинальный разрядный ток 10 000 а предназначена для сетей с номинальным напряжением от 10 до 110 кВ. Последовательные сопротивления разрядников выполнены из нелинейного материала с фирменным названием «зокар». Искровые промежутки с неподвижной дугой образованы двумя штампованными латунными электродами, между которыми помещена миканитовая прокладка. Разрядники на все классы напряжения выполнены без шунтирующих сопротивлений.
Общий вид разрядников серии GZ3-30/2,5 показан на рис. 4-18. Специальная конструкция дна разрядника обеспечивает его выпадение в случае чрезмерного повышения давления внутри фарфоровой покрышки. По защитным характеристикам разрядники мало отличаются от разрядников серии РВП.
Разрядники серии GZ10-110/10 являются разрядниками опорного типа. На напряжение до 20 кВ разрядники изготовляются в одной фарфоровой покрышке. Разрядники на более высокие классы напряжения выполняются из нескольких рабочих элементов в виде свободно стоящей колонны. Разрядник на самое высокое напряжение 110 кВ для сетей с изолированной нейтралью состоит из шести рабочих элементов и имеет высоту 4140 мм.
Рис. 4-18. Разрядники ПНР серии GZ3-30/2,5 на 30, 20, 15, 10, 6 и 3 Кв
В многоэлементных конструкциях разрядников искровые промежутки располагаются в верхних элементах разрядников, последовательные сопротивления — в нижних элементах.
По защитным характеристикам разрядники близки к разрядникам серии РВС.
Разрядники «Сименс»
Разрядники западногерманской фирмы «Сименс» серии Н-416 на напряжения 6—20 кВ [152] производятся на номинальный разрядный ток 5000 а. Разрядники на все классы напряжения выполнены в одном элементе и снабжены предохранительным устройством. Если через разрядник протекает ток короткого замыкания, то срабатывает предохранительное устройство и разрядник отсоединяется от земли. Разрез разрядника показан на рис. 4-19. Искровые промежутки с неподвижной дугой имеют большую собственную емкость. Промежутки располагаются в цилиндре, который представляет собой высокоомное нелинейное сопротивление. В [152] отмечается, что такая конструкция разрядника хорошо работает в условиях загрязнения.
Рис. 4-19. Разрез разрядника фирмы «Сименс» (ФРГ) типа Н-416: 1 — фарфоровая покрышка; 2—последовательное сопротивление; 3 — цилиндр из материала нелинейного сопротивления; 4 — искровые промежутки
Разрядники «Брови Бовери»
Разрядники швейцарской фирмы «Брови Бовери» серии HEF на напряжения от 4,5 до 37 кВ [160] выпускаются на номинальный разрядный ток 5000 а. В этих разрядниках применены последовательные сопротивления из резорбитовых дисков диаметром 50 мм и специальные искровые промежутки с самовыдувающейся дугой (см. рис. 1-7). Разрез разрядника показан на рис. 4-20. Разрядники на все классы напряжения выполнены в одной фарфоровой покрышке и крепятся на подвесе с помощью хомута 1. Две удерживаемые изнутри арматурные крышки 4 являются одновременно предохранительными клапанами. С наружной стороны крышки заливаются специальной массой для герметичности и затем закрываются металлическими пластинами 3 для защиты от внешних воздействий. Внутри покрышки располагается цилиндр 7 для температурной защиты покрышки при повреждении разрядника. Предохранительный клапан срабатывает при избыточном давлении 3 am.
Разрядники распределительные «Вестингауз»
Разрядники распределительные американской фирмы «Вестингауз» типа LV па напряжения от 3 до 21 кВ [123] по сравнению с ранее выпускавшимися разрядниками имеют меньший вес и габариты и более герметичны. В качестве сопротивления применен новый материал повышенной пропускной способности, имеющий вдвое меньшие размеры. Применен искровой промежуток с самовыдувающейся дугой (см. рис. 1-8).
Разрядники на все классы напряжения одноэлементные подвесного типа. Герметичность элемента достигается путем специальной герметичной пайки фарфора к фланцам, для чего на торцы фарфоровой покрышки предварительно наносится по специальной технологии слой платины.
По свидетельству фирмы [123], принятый способ пайки обеспечивает исключительно высокое качество герметизации элемента, которая выдерживает любые метеорологические условия эксплуатации. В разрядниках типа LV также применен отделитель заземляющего провода. Отделитель состоит из катушки и искрового промежутка, шунтирующего катушку, включенную последовательно с разрядником. Внутри катушки располагается взрывной патрон: если в разряднике дуга сопровождающего тока не гаснет при первом его переходе через нулевое значение, то вследствие перегрева катушки взрывается патрон и силой взрыва отбрасывается в сторону нижняя крышка разрядника вместе с заземляющим проводом.
Разрядники AЕG
Разрядники западногерманской фирмы AЕG типов AHS и AVS изготавливаются на номинальные напряжения от 10 до 620 кВ [104, 105].
Рис. 4-20. Разрез разрядника швейцарской фирмы «Брови Бовери» типа HEF-7,5
Рис. 4-21. Разрез разрядника фирмы AEG (ФРГ) типа AHS
1— фарфоровая покрышка; 2—шунтирующее сопротивление; 3—блок искровых промежутков; 4 — последовательное сопротивление
1 — хомут; 2— последовательное сопротивление; 3 — пластина; 4 — крышка; 5 — искровые промежутки; 6—фарфоровая покрышка; 7 — цилиндр
В разрядниках применены нелинейные последовательные сопротивления, которые проходят термообработку при высокой температуре, и искровые промежутки с самовыдувающейся дугой (см. рис. 1-9). Искровые промежутки применяются в виде блоков на номинальное напряжение 10 и 20 кВ. Разрядники на высшие классы напряжения собираются из элементов на номинальное напряжение 30 и 60 кВ и монтируются в колонну, свободностоящую на основании.
Разрез разрядника на напряжение 60 кВ показан на рис. 4-21. Двойное уплотнение фарфоровой покрышки дает повышенную надежность герметизации. В элементе два устройства для защиты покрышки от взрыва. При избыточном давлении 2—3 am разрывается мембрана, при 6—9 am разрушается верхняя крышка, имеющая ослабленное сечение. При этом открывается отверстие, диаметр которого равен внутреннему диаметру покрышки. Последняя выполнена из высокопрочного фарфора и проверяется на заводе-изготовителе испытательным давлением 18 am. В элементе предусмотрено устройство для отклонения выходящих газов параллельно покрышке. Испытания показали, что через несколько миллисекунд после возникновения перекрытия внутри разрядника дуга перебрасывается наружу. Разрядники заполняются азотом.
Основные характеристики разрядников: защитное отношение при токе 10 ка равно 1,85; пропускная способность на прямоугольной волне 2000 мксек составляет 600 а; устойчивость к току короткого замыкания 40 ка; разрядники выдерживают давление ветра со скоростью 50 м/сек.
Разрядники «Сименс» Н-421
Разрядники западногерманской фирмы «Сименс» серии Н-421 изготавливаются на номинальные напряжения до 620 кВ [140]. В разрядниках применены искровые промежутки с магнитным дутьем. Под действием магнитного поля отключаемого тока дуга удаляется от места своего возникновения, растягивается и разделяется на многие отдельные дуги, охлаждаемые металлическими пластинами.
Разрядники состоят из элементов на напряжение 110 кВ и выполнены в виде свободно стоящих колонн. Дополнительные элементы на 40 и 90 кВ позволяют точно согласовать номинальное напряжение разрядника с напряжением сети. Активные элементы внутри покрышки электрически соединены последовательно, но пространственно расположены тремя параллельными колоннами. Напряжение принудительно распределяется по искровым промежуткам с помощью емкостно-омической шунтировки. Разрядники заполняются азотом. Для защиты фарфоровой покрышки от взрыва предусмотрено предохранительное устройство. Высота рабочего элемента на 110 кВ составляет 1,5 м.
Основные характеристики разрядников: защитное отношение при токе 10 ка составит 1,87; пропускная способность на волне 2000 мксек будет 1000 а; устойчивость к току короткого замыкания — 40 ка; отношение нижнего предела пробивного напряжения при частоте 50 Гц к напряжению гашения разрядника равно 1,5; разброс пробивного напряжения при частоте 50 Гц — не более ±5%.
Разрядники ASEA серии XAL
Рис. 4-22. Расположение внутренних деталей в разрядниках шведской фирмы ASEA серии XAL
Разрядники шведской фирмы ASEA серии XAL выпускаются на номинальные напряжения от 90 до 700 кВ
[147]. В разрядниках применены токоограничивающие искровые промежутки, в которых дуга удлиняется в узкой щели. Стенки камер искровых промежутков выполнены из специального материала типа микалекса. Магнитное поле возбуждается последовательно включенными катушками, которые шунтированы нелинейными сопротивлениями. Четыре единичных промежутка и две расположенные по обе стороны от них катушки магнитного дутья совместно с диском последовательного сопротивления образуют секцию разрядника на номинальное напряжение 6 кВ. Каждая секция шунтируется нелинейными активными сопротивлениями в форме стержней и конденсатором. Секции монтируются на профилированных стальных пластинах, располагаются зигзагообразно и включаются последовательно (рис. 4-22). Изолируются секции специальными керамическими перегородками, имеющими форму чаши и представляющими собой дополнительную шунтирующую емкость,
Разрядники на все классы напряжения выполнены в виде свободно стоящих колонн. Удельная высота разрядников на высшие классы напряжения составляет несколько более 1 м на 100 кВ номинального напряжения разрядника. Элементы разрядника заполняются азотом. Каждый элемент разрядника имеет предохранительный клапан, показанный схематически на рис. 4-23. В рабочем положении пружинная мембрана 1 зажимает резиновую прокладку 3 и обеспечивает герметичность элемента. При внутреннем избыточном давлении 6 ати и более мембрана выгибается в другую сторону (положение 2) и дает возможность выйти газам из внутренней полости элемента через отверстие 4. Выходящие из покрышки газы вызывают перекрытие по наружной поверхности элемента. Металлическая арматура крепится к фарфоровой покрышке механическим способом.
В [147] отмечается высокая восстанавливающаяся прочность искровых промежутков разрядников типа XAL и указывается, что пробивное напряжение разрядника может быть принято 1,3—1,6 его номинального напряжения. Защитное отношение разрядников при токе 10 ка составляет 1,85. Пропускная способность разрядников на прямоугольной волне 2000 мксек равна 800 а.
