Стартовая >> Архив >> Подстанции >> Вентильные разрядники высокого напряжения

Регистрация работы вентильных разрядников - Вентильные разрядники высокого напряжения

Оглавление
Вентильные разрядники высокого напряжения
Введение
Назначение искровых промежутков
Принцип действия и конструкции искровых промежутков
Искровые промежутки с самовыдувающейся дугой
Искровые промежутки с вращающейся дугой
Искровые промежутки с растягивающейся дугой
Искровые промежутки с делением дуги на части
Пробивные напряжения искровых промежутков
Дугогасящая способность искровых промежутков
Методика исследования дугогасящей способности искровых промежутков разрядников
Дугогасящая способность искровых промежутков с неподвижной дугой
Дугогасящая способность искровых промежутков с вращающейся дугой
Методика расчета восстанавливающейся прочности искровых промежутков с вращающейся дугой
Дугогасящая способность искровых промежутков с растягивающейся дугой
Дугогасящая способность многократного искрового промежутка
Методы повышения восстанавливающейся прочности многократного искрового промежутка
Нелинейные сопротивления вентильных разрядников
Материал и конструкции нелинейных сопротивлений
Закономерности, характеризующие свойства нелинейных сопротивлений
Механизмы явлений, происходящих в нелинейных сопротивлениях
Стабилизация нелинейных сопротивлений
Старение и пропускная способность нелинейных сопротивлений
Технические характеристики нелинейных сопротивлений
Характеристики современных вентильных разрядников
Пробивное напряжение разрядников
Импульсное пробивное напряжение разрядников
Остающееся напряжение разрядников
Пропускная способность разрядников
Дугогасящая способность разрядников
Прочие характеристики разрядников
Стабильность характеристик разрядников в процессе эксплуатации
Координация характеристик изоляции с характеристиками вентильных разрядников
Испытания вентильных разрядников в процессе производства
Классификация вентильных разрядников
Вентильные разрядники с искровыми промежутками с неподвижной дугой
Магнитно-вентильные разрядники грозового типа
Разрядники с токоограничивающими искровыми промежутками
Магнитно-вентильные комбинированные разрядники
Зарубежные конструкции вентильных разрядников
Разрядники HKF
Разрядники Алюгард
Расчет последовательного сопротивления и искровых промежутков
Расчет последовательного сопротивления и искровых промежутков комбинированных разрядников
Выбор и расчет шунтирующих сопротивлений разрядников
Регулирование вольт-секундной характеристики разрядников
Механический расчет разрядников
Расчет и конструирование покрышек разрядников
Вентильные разрядники для глубокого ограничения перенапряжений
Выбор вентильных разрядников
Монтаж вентильных разрядников и эксплуатационный надзор
Регистрация работы вентильных разрядников
Токи в вентильных разрядниках
Отказы вентильных разрядников и их повреждения
Особенности применения вентильных разрядников в районах повышенного загрязнения
Литература

Регистрация работы вентильных разрядников позволяет провести анализ процессов в отдельных случаях воздействий перенапряжений на оборудование станций и подстанций и установить эффективность применяемых схем защиты от перенапряжений.
Регистраторы числа срабатываний вентильных разрядников
Рис. 5-5. Регистраторы числа срабатываний вентильных разрядников: РВР (слева) и РР (справа)

Регистрация работы разрядников осуществляется счетчиками числа срабатываний, которые отмечают лишь число срабатываний разрядников, и регистраторами, которые позволяют зарегистрировать также амплитуды, а в некоторых случаях и формы токов, прошедших через вентильные разрядники.
Большее распространение получили счетчики числа срабатываний. Присоединяются счетчики последовательно с разрядниками, обычно в рассечку цепи заземления. Реже их присоединяют со стороны вывода высокого напряжения. При присоединении счетчика в цепь заземления разрядника нижний полюс разрядника должен иметь изоляцию от земли, выдерживающую несколько киловольт. Такая изоляция в современных разрядниках опорного типа осуществляется применением в конструкциях разрядников специальных изолирующих оснований (подобные изолирующие основания имеют, например, разрядники РВС, РВМГ) либо установкой разрядников на опорные изоляторы небольшой высоты, либо иным способом.
Для регистрации числа срабатываний вентильных разрядников в нашей стране изготавливаются счетчики двух типов: РВР и РР (рис. 5-5). При протекании через счетчик РВР (регистратор
вентильного разрядника), включенный последовательно с разрядником импульсного или сопровождающего тока, падение напряжения на сопротивлении R вызывает пробой искрового промежутка ИП1 (рис. 5-6). Ток протекает через плавкую вставку ПВ и расплавляет ее. При этом барабанчик, на котором укреплено несколько плавких вставок, поворачивается под действием спиральной пружины и в смотровом окне счетчика появляется очередная цифра, указывающая число срабатываний разрядника. Счетчик может зарегистрировать восемь срабатываний разрядника, после чего необходимо установить в нем новые плавкие вставки взамен перегоревших.

Рис. 5-6. Электрическая схема регистратора срабатывания РВР
Искровой промежуток ИП1 предохраняет плавкие вставки от длительного воздействия на них тока, текущего через шунтирующие сопротивления разрядника. Искровой промежуток ИП2 служит для ограничения величины перенапряжения на счетчике в случае, если произойдет повторное срабатывание разрядника в момент поворота барабанчика, когда расплавившаяся плавкая вставка заменяется следующей. Все внутренние детали счетчика РВР размещаются в герметизированном корпусе (в первых выпусках из пластмассы, затем из силумина).

Рис. 5-7. Электрическая схема регистратора срабатывания РР
Счетчики РВР предназначены для применения с разрядниками, амплитуда сопровождающих токов которых не превышает 100 а. Счетчик РВР должен срабатывать при воздействии на него импульсного тока 20/40 мксек амплитудой от 200 до 10 000 а или тока прямоугольной формы 100—500 а при отсутствии сопровождающего тока, или при сопровождающем токе амплитудой до 100 а.
В счетчике числа срабатываний вентильного разрядника типа РР (регистратор разрядника), электрическая схема которого изображена на рис. 5-7, регистрацию осуществляет счетчик телефонного типа, обмотка которого ОС присоединяется параллельно нелинейному сопротивлению НС, включенному последовательно с разрядником. Такой счетчик имеет практически неограниченное число срабатываний. Счетчики РР выпускаются трех типов в зависимости от величины расчетного тока через разрядник, с которым они должны применяться: РР-1 с пределами воздействия от тока амплитудой 10 а длительностью 3 мсек до тока амплитудой 90 а длительностью 10 мсек; РР-2 с пределами воздействия от тока амплитудой 40 а длительностью 3 мсек до тока амплитудой 250 а длительностью 10 мсек, РР-3 С пределами воздействия от тока амплитудой 80 а длительностью 3 мсек до тока амплитудой 1500 а длительностью 10 мсек. Счетчики РР разного типа отличаются друг от друга только числом витков и сечением проволоки обмотки. В качестве нелинейных сопротивлений в них применяются тервитовые диски диаметром 70 мм.

Рис. 5-8. Электрическая схема регистратора срабатывания фирмы «Дженерал электрик» (США)

Счетчики срабатывания вентильных разрядников, использующие электромагнитные счетные механизмы, довольно широко применяются и за рубежом (Бельгия, Великобритания, ГДР, Польша, США, Швейцария и т. д.) 208, 216 и др. При этом в отличие от того, как это сделано в счетчике РР, ряд фирм параллельно обмотке электромагнитного механизма присоединяет еще конденсатор, который заряжается импульсом тока, проходящим через разрядник, и затем, разряжаясь, воздействует на электромагнитный механизм счетчика. На рис. 5-8 и 5-9 изображены электрические схемы таких счетчиков, выпускавшихся в течение многих лет в США (фирма «Дженерал электрик») и Швейцарии (фирма «Бровн Бовери»).
Ценные материалы для анализа работы вентильных разрядников могут дать регистраторы, которые не только записывают число срабатываний разрядников, но и измеряют проходящие через них при этом токи.

Рис. 5-9. Электрическая схема регистратора срабатывания фирмы «Бровн Бовери» (Швейцария)

Для измерения амплитуд токов в разрядниках при срабатывании их под действием грозовых перенапряжений наиболее широко применяются ферромагнитные регистраторы токов молнии. Отечественные ферромагнитные регистраторы представляют собой стержни небольшого размера (диаметр 10 мм, длина 40 мм), изготовленные из порошка ферромагнитного материала (смесь сплава альни со стальной пылью), скрепленного связующей смолой. Регистраторы устанавливаются около заземляющего спуска разрядника, и по величине их остаточной намагниченности судят об амплитуде тока, проходившего через разрядник. У каждого разрядника устанавливается по два-три регистратора, один из которых для увеличения чувствительности вкладывается в виток из заземляющего провода (рис. 5-10). Точность измерения амплитуд токов с помощью ферромагнитных регистраторов составляет примерно 20—30%.

Рис. 5-10. Схема установки ферромагнитных регистраторов для измерения токов в разрядниках

Рис. 5-11. Электрическая схема имитатора
В ФРГ для регистрации работы вентильных разрядников применяют контрольные искровые промежутки, представляющие собой обычные промежутки разрядников или специальные промежутки с тщательно отполированной поверхностью (с шунтирующими сопротивлениями или без них в зависимости от наличия или отсутствия LUC у разрядника, для которого предназначен контрольный искровой промежуток), помещенные в отдельный герметически закрытый корпус и включенные последовательно с разрядником. Контрольные промежутки периодически вскрываются, и по оставшимся на электродах следам разрядов судят о числе срабатываний разрядника, причем по характеру следов разряда устанавливаются также величины и продолжительности токов, проходивших через разрядник. В некоторых случаях между электродами контрольного промежутка помещают бумагу, следы разрядов на ней помогают судить о числе срабатываний и характере токов, протекавших через разрядник [114]. Применяется также непрерывная протяжка бумаги через искровой зазор при помощи часового механизма.

В Советском Союзе последовательно с комбинированными разрядниками с номинальным напряжением 330 и 500 кВ для оценки снижения пропускной способности последовательного сопротивления разрядника и износа его искровых промежутков присоединяют так называемые имитаторы. Имитатор включает в себя помещенные в небольшую герметически закрытую фарфоровую покрышку искровой промежуток с шунтирующим сопротивлением (таким же, как в основной части разрядника) и диски последовательного сопротивления с такой же пропускной способностью, как у разрядника, а также в 1,5 и 3 раза меньшей по амплитуде тока (рис. 5-11). Так, если последовательное сопротивление разрядника комплектуется из трех параллельно соединенных колонок тервитовых дисков диаметром 70 мм, то последовательное сопротивление имитатора составляется из трех последовательно соединенных частей: 1) три параллельно включенных тервитовых диска диаметром 70 мм с такими же характеристиками, как у наименее электропроводных дисков последовательного сопротивления основного разрядника, 2) два таких же параллельно включенных диска и 3) один такой же диск. Периодическое вскрытие такого имитатора позволяет оценить характер работы разрядника и его состояние без вскрытия основных элементов разрядника не только по следам на искровых промежутках, как это осуществляется с помощью контрольных искровых промежутков, но и но состоянию последовательного сопротивления имитатора. При этом определяют, израсходовал ли разрядник одну или две трети своей пропускной способности, т. е. пробилось ли последовательное сопротивление имитатора с пропускной способностью, в 3 или в 1,5 раза меньшей, (пробой одиночного или, соответственно, одного из двух параллельно соединенных дисков), чем пропускная способность основной части разрядника.
Проведенное в энергосистемах вскрытие многих имитаторов разрядников РВМК после одного-двух лет их эксплуатации [85] не обнаружило ни повреждений искровых промежутков, ни пробоев даже одиночных тервитовых дисков. Это указывает на то, что ни у одного из обследованных разрядников не было израсходовано более 1/3 пропускной способности (по амплитуде тока).
Значительно сложнее осуществить регистрацию форм токов, протекающих через вентильные разрядники при их срабатывании. Такая регистрация имеет особенно большое значение в связи с применением вентильных разрядников для ограничения внутренних перенапряжений.


1 Следует иметь и виду, что из-за недостатков счетчиков РВР могли быть зарегистрированы не все срабатывания разрядников.

Для регистрации форм токов в разрядниках применяют катодные осциллографы, запуск которых производится автоматически в момент возникновения переходного процесса. В США значительное число регистраций форм токов молнии в вентильных разрядниках было получено с помощью приборов, названных фулхронографами. В фулхронографе вращение нескольких ферромагнитных регистраторов дает возможность записать ток через разрядник в различные моменты времени и таким образом выявить всю форму кривой тока через разрядник в зависимости от времени.
Обобщение более чем 8400 срабатываний вентильных разрядников, зарегистрированных в энергосистемах Союза ССР в течение нескольких лет с помощью счетчиков РВР и ферромагнитных регистраторов токов молнии [87], показало, что в среднем на одну фазу разрядника приходится 0,22 срабатывания в год (в большинстве случаев счетчики устанавливались на каждую фазу разрядника и реже — по одному счетчику на комплект из трех разрядников), т. е. в среднем в год работал один из 4—5 установленных разрядников 1. Чаще (в среднем около 0,3 раза на фазу в год) срабатывали разрядники на напряжение 35—110 кВ, реже — разрядники на напряжение 220 кВ и разрядники, установленные для защиты вращающихся электрических машин (соответственно 0,13 и 0,07 раз на фазу в год).
В некоторых энергосистемах была зарегистрирована в два раза более частая работа разрядников, чем в среднем по стране. В более грозопоражаемых местах отмечается срабатывание некоторых разрядников до 4—5 и даже до 7—8 раз в год.
Анализ работы вентильных разрядников, проведенный в одной из энергосистем (Донбассэнерго), показал, что частота их работы существенно зависит от числа линий, присоединенных к распределительному устройству: чем больше присоединенных линий, тем меньше срабатываний приходится на один разрядник. Так, за 7 лет удельное число срабатываний разрядников РВС-35 в этой системе составило в среднем от одного раза в год при одной присоединенной к распределительному устройству линии до 0,5 раза при трех линиях и до 0,2 раза при четырех (и более) присоединенных линиях (данные по 1000—1400 установленным разрядникам). Энергосистема Донбассэнерго расположена в районе с довольно интенсивной грозовой деятельностью.
Работа магнитно-вентильных разрядников 330—500 кВ зарегистрирована как от грозовых, так и от коммутационных перенапряжений [851. При этом зарегистрированы частые срабатывания (до 23 раз за 2—3 года эксплуатации) комбинированных разрядников РВМК-500, установленных на одной из подстанций около шунтирующих реакторов при нормальных коммутациях последних. Обусловлено это, по-видимому, низким импульсным пробивным напряжением разрядников РВМК-500 при предразрядных временах в несколько микросекунд (см. § 3-3).
В США с помощью ферромагнитных регистраторов отмечена в среднем работа от 0,5—до 1,5 разрядников в год — соответственно для станционных и распределительных разрядников [113]. Станционные разрядники, вероятно, были установлены па подстанциях, к которым присоединялись линии, защищенные тросами, распределительные разрядники — на подстанциях с линиями на деревянных опорах без троса. На отдельных подстанциях в США отмечалась значительно более частая работа магнитновентильных разрядников. Так, на одной из подстанций 115/46 кВ в среднем за 9 лет разрядник на 115 кВ срабатывал 3,3 раза в год, а разрядник на 46 кВ — 8,1 раза в год [1071. Линии, присоединенные к этой подстанции, защиты от прямых ударов не имели. На подстанции 69 кВ, расположенной в районе с интенсивной грозовой деятельностью (среднее число грозовых дней в году около 100), в среднем за 15 лет имело место 19,1 срабатываний магнитновентильного разрядника в год. К подстанции подходили двухцепные линии на деревянных опорах, защищенные тросом с довольно большим углом защиты (45°). На другой аналогичной подстанции за год произошло 11,6 срабатываний на фазу разрядника. Регистрация производилась счетчиками с нижним пределом измерения порядка 100 а.
В ФРГ в одной из сетей 110 кВ с помощью контрольных искровых промежутков зарегистрировано за 5 лет на различных подстанциях в среднем от 0,15 до 2,67 (в среднем по сети 1,14) срабатываний разрядника в год. По другим опубликованным в ФРГ данным [136] контрольные промежутки отметили в среднем 0,37 срабатывания в год разрядника 110 кВ. В [136] отмечается, что счетчики срабатывания записывают в 4—5 раз меньше срабатываний, чем контрольные искровые промежутки.
Сопоставление данных разных стран о частоте срабатывания разрядников осложняется различной интенсивностью грозовой деятельности, различной конструкцией и защитой подходящих к подстанциям линий, а также тем, что нижние пределы чувствительности регистрирующей аппаратуры в разных странах различны и колеблются от 50 (и ниже) до 250 а.



 
« Вакуумная сильноточная дуга в магнитном поле   Влияние конструкции экранов на характеристики вакуумных дугогасительных камер »
электрические сети