ГЛАВА ПЯТАЯ
ЭКСПЛУАТАЦИЯ ВЕНТИЛЬНЫХ РАЗРЯДНИКОВ
1. Выбор вентильных разрядников
Основной характеристикой вентильного разрядника, определяющей его выбор, является наибольшее допустимое напряжение, или напряжение гашения разрядника. Наибольшее допустимое напряжение разрядника должно быть не менее наибольшего приложенного к зажимам разрядника напряжения рабочей частоты и ее гармоник, при котором должно быть обеспечено надежное гашение разрядником дуги сопровождающего тока.
В типовых случаях выбор вентильных разрядников не представляет затруднений. Разрядник выбирается с номинальным напряжением, соответствующим номинальному напряжению сети. Если в сети с заземленной нейтралью коэффициент заземления сети в точке установки разрядника меньше, чем 0,8, могут быть также применены разрядники с меньшим, чем у типовых разрядников, наибольшим допустимым напряжением, составляющим 0,7 или 0,75 наибольшего линейного напряжения (см. § 3-1). Это дает возможность на 6—12% улучшить защитные свойства разрядника за счет соответствующего снижения остающегося и пробивного напряжения. Определение коэффициента заземления сети можно произвести на основании отношений реактивных и активных сопротивлений нулевой последовательности к реактивному сопротивлению прямой последовательности в точке установки разрядника по приведенным на рис. 5-1 кривым, рекомендуемым МЭК [211].
Несколько сложнее производится выбор разрядников, устанавливаемых на вводах линий высших классов напряжения (330 кВ и выше). Для надежной работы разрядника необходимо, чтобы восстанавливающееся напряжение на разряднике после гашения в нем сопровождающего тока не превышало его напряжения гашения. При этом восстанавливающееся напряжение на разряднике может несколько превышать установившееся напряжение в точке установки разрядника после гашения в нем сопровождающего тока. Соответствующие указания для выбора разрядников высших классов напряжения даны в [100].
При необходимости применения разрядника в специальных случаях, например для защиты обмотки, оба конца которой изолированы от земли (регулировочные обмотки вольтодобавочных трансформаторов и т. и.), выбор вентильного разрядника производят, исходя из того, что его наибольшее допустимое напряжение должно быть не менее наибольшего напряжения рабочей частоты и ее гармоник, которое может быть приложено к разряднику в нормальном или аварийном режиме.
Рис. 5-1. К определению коэффициента заземления сети: k3 <0,7 (зона A); 0,7<k3<0,75 (5); 0,75< k3<0,8 (5), k> 0,8 (Г)
Если у разрядника с шунтирующими сопротивлениями напряжение, которое к нему может быть длительно приложено с точки зрения нагрева ШС, ниже его наибольшего допустимого напряжения, то при выборе вентильного разрядника следует также обратить внимание на то, чтобы это напряжение не превышалось ни по величине, ни по продолжительности его приложения (см. § 3-1).
При выборе вентильного разрядника должна быть обеспечена необходимая координация характеристик разрядника с характеристиками защищаемой изоляции: электрическая прочность изоляции должна с некоторым запасом превышать защитные характеристики разрядника (см. § 3-9).
Типовая установка отечественных вентильных разрядников предусматривает для защиты электрооборудования напряжением 35 кВ и выше применение разрядников РВС или магнитно-вентильных разрядников (РВМ, РВМГ, новые разрядники РВТ), причем обмотки силовых трансформаторов 150 кВ и выше с нормальной изоляцией по ГОСТ1516—68 должны защищаться только магнитновентильными разрядниками, имеющими лучшие защитные характеристики, чем у разрядников РВС. На вводах линий 330 кВ и выше в большинстве случаев устанавливаются комбинированные разрядники. Защита вращающихся электрических машин осуществляется магнитно-вентильными разрядниками 3—10 кВ (РВМ, новые разрядники РВТ), а защита прочего электрооборудования 3—10 кВ, так же как и защита сельскохозяйственных и других, менее ответственных, электроустановок 35 кВ, — разрядниками облегченных конструкций соответствующего напряжения (РВП, РВО). Схемы защиты станций и подстанций от грозовых перенапряжений предусматривают определенные предельные расстояния между вентильными разрядниками и защищаемым оборудованием в зависимости от длины подходов воздушных линий к подстанциям, защищаемых от прямых ударов молнии, от числа присоединенных к подстанции линий и пр. [99]. Существенное влияние на эти расстояния оказывает также уровень изоляции защищаемого оборудования и защитные характеристики вентильных разрядников. В специальных и более ответственных случаях проводятся соответствующие исследования для определения рациональной расстановки разрядников, выполняемые в большинстве случаев на моделях подстанций. Места установки разрядников в распределительных устройствах станций и подстанций определяются соответствующими проектами защиты их от перенапряжений.
Определенные трудности возникают при выборе вентильных разрядников для защиты незаземленных нейтралей трансформаторов, имеющих изоляцию с меньшей электрической прочностью, чем изоляция линейных концов. Разрядник, устанавливаемый для защиты такой нейтрали, должен, с одной стороны, иметь защитные характеристики, скоординированные с характеристиками изоляции нейтрали, а с другой стороны, должен быть рассчитан на длительно приложенное напряжение и напряжение гашения, соответствующие напряжению, которое может возникнуть на нейтрали при однополюсных к. з. или неполнофазных операциях выключателей. Так, например, нейтрали обмоток трансформаторов 110 кВ в соответствии с ГОСТ 1516—68 могут иметь изоляцию с таким же импульсным испытательным напряжением, как изоляция трансформаторов 35 кВ (импульсное испытательное напряжение полной волной 200 кВ), однако при неполнофазных операциях выключателя трансформатор может оказаться присоединенным к сети только одной фазой, и напряжение на его нейтрали более чем в 1,5 раза превысит наибольшее допустимое напряжение разрядника на 35 кВ. Поэтому попытка применить для защиты нейтралей трансформаторов 110 кВ разрядники РВС-35 оказалась неудачной (см. § 5-5). Для защиты нейтралей трансформаторов с пониженной изоляцией должны применяться разрядники с лучшими защитными характеристиками, повышенным напряжением, которое они могут выдерживать длительно с точки зрения нагрева шунтирующих сопротивлений, и повышенным напряжением гашения. До создания специальных разрядников для защиты Нейтралей трансформаторов целесообразно комплектовать для этой цели разрядники из элементов выпускаемых магнитно-вентильных разрядников [84].
За рубежом в различных странах для защиты нейтралей с пониженной изоляцией применяют разрядники с напряжением гашения от 0,4 до 0,6—0,7 максимального линейного напряжения сети [ 110, 190, 213].
При выборе вентильных разрядников в некоторых случаях принимаются во внимание также экономические соображения, однако в большинстве случаев они не являются решающими.
