Как известно, наиболее распространенными типами вентильных разрядников, предназначенных для установки в ОРУ, являются:
разрядники серии РВС на номинальные напряжения 15, 20, 35, 110,150 и 220 кВ для защиты оборудования с испытательным напряжением по ГОСТ 1516-60;
разрядники серии РВМГ с магнитным гашением дуги на номинальные напряжения 110—500 кВ для защиты оборудования с пониженными относительно ГОСТ 1516-60 испытательными напряжениями;
разрядники серии РВМК — комбинированные на номинальные напряжения 330 и 500 кВ для защиты оборудования от грозовых и внутренних перенапряжений.
Вентильные разрядники серии РВС.
На напряжения 110,150 и 220 кВ в качестве основного комплектующего элемента ранее применялся элемент РВС-30, а с 1960 г. — РВС-33. Стандартные элементы разрядников серии РВС на разные номинальные напряжения аналогичны по конструкции и различаются лишь высотой фарфоровых кожухов, количеством искровых промежутков и дисков рабочих резисторов.
Элемент разрядника состоит из фарфорового кожуха с металлическими фланцами и размещенными во внутренней полости кожуха стандартными блоками искровых промежутков и колонками рабочих резисторов.
Стандартный блок искровых промежутков состоит из фарфорового цилиндра с расположенными в нем четырьмя единичными искровыми промежутками, каждый из которых состоит из двух электродов и одной миканитовой шайбы. Снаружи фарфорового цилиндра размещены два керамических подковообразных резистора, которые предназначены для выравнивания напряжения между последовательно соединенными блоками единичных искровых промежутков. В разрядниках серий РВС-35 и РВС-33 блоки искровых промежутков расположены в верхней части разрядников, а в разрядниках РВС-35 как в верхней, так и нижней частях фарфорового кожуха.
Вентильные разрядники серии РВС на 110-220кВ до 1965г. монтировались в одну колонку с использованием фарфоровых оттяжек для обеспечения механической прочности. С 1965 г. элементы разрядников размещаются в виде двух колонок: элементы первой колонки устанавливаются на изолированном от земли и жестко закрепленном основании, а элементы второй колонки — на опорно-стержневом изоляторе на 110 кВ. На верхнем крепится экранирующее кольцо.
Вентильные разрядники серии РВМГ.
Разрядники серии РВМГ комплектуются из унифицированных элементов: РВМГ-110 из трех элементов, РВМГ-150 — из четырех, РВМГ-220 — из шести, РВМГ-330 — из восьми, РВМГ-500 — из двенадцати элементов.
Каждый элемент состоит из блока с 20 искровыми промежутками с шунтирующими резисторами, расположенными в средней части фарфорового корпуса и рабочих резисторов, размещенных в его верхней и нижней частях. В зависимости от года выпуска элементы разрядников на 110 — 220 кВ монтировались в одну или две колонки.
Разрядники РВМГ на 330 и 500 кВ устанавливаются в виде двухэтажной конструкции, в которой элементы подвешиваются между колонками опорно-стержневых изоляторов по спиральной линии.
Вентильные разрядники серии РВМК.
Вентильные разрядники комплектуются из элементов трех типов:
основных — содержащих рабочие резисторы и искровые промежутки с шунтирующими резисторами;
вентильных — содержащих только рабочие резисторы;
искровых — заполненных только искровыми промежутками с шунтирующими резисторами.
Сборка элементов разрядника РВМК должна осуществляться в точном соответствии с заводской схемой. Чтобы избежать ошибок при монтаже фланцы элементов окрашиваются в разные цвета:
основные элементы — в серый цвет, искровые — в красный, вентильные — в черный.
Методика тепловизионного контроля.
За последние годы для оценивания состояния вентильных разрядников стал широко применяться инфракрасный метод диагностики, позволяющий контролировать исправность шунтирующих резисторов и искровых промежутков, герметизацию элементов, степень равномерности распределения рабочего напряжения по элементам разрядников.
Большая работа по разработке методики инфракрасного контроля вентильных разрядников была проведена в Свердловэнерго, Ленэнерго, Донбассэнерго. В Свердловэнерго были проведены эксперименты по сравнению эффективности инфракрасного метода контроля вентильных разрядников РВМГ-220 и РВС-110 с помощью тепловизора и традиционных методов контроля, проведенных на обесточенных разрядниках.
Эксперименты, проведенные в Ленэнерго, показали возможность оценки распределения напряжения по элементам разрядников, путем дистанционного измерения температуры на их поверхности с помощью тепловизора.
С этой целью с помощью тепловизора, определяется превышение температуры каждого элемента над температурой окружающей среды Atn, и на каждом элементе рассчитывается напряжение по формуле:
где Un — напряжение на элементе разрядника, кВ; иф — фазное напряжение, приложенное к разряднику, кВ; Тр — сумма превышений температуры на всех элементах фазы разрядника °С.
Измерение температуры с помощью высокочувствительного тепловизора, имеющего разрешающую способность порядка 0,1 °С, позволяет выявить дефект в разряднике и связанное с этим изменение распределения напряжения по его элементам. Представляется возможным при вводе вентильного разрядника в работу после монтажа или ремонта со сменой элемента оценить правильность выбора его и комплектации разрядника, а также влияние окружающих предметов (аппаратов, порталов и т.п.) на изменение емкостных связей разрядника и тем самым на соответствие заводской вольт-секундной характеристики фактической.
В Донбассэнерго была сделана попытка разработки критериев оценки состояния вентильных разрядников серии РВС. При инфракрасном контроле сравнивались температуры соответствующих элементов разных фаз разрядников и элементов одной фазы.
Признаки исправного состояния вентильного разрядника с шунтирующими резисторами:
верхние элементы в месте расположения шунтирующих резисторов нагреваются
одинаково во всех фазах;
распределение температуры по элементам фазы разрядника практически одинаково, а для многоэлементных разрядников может наблюдаться тенденция плавного снижения температуры нагрева шунтирующих резисторов элементов, начиная с верхнего.
Замыкание искровых промежутков в элементах разрядника вызывают закорачивание ими шунтирующих резисторов. При этом сопротивления элемента и всей фазы разрядника уменьшаются, а ток проводимости увеличивается и сильнее нагревает незакороченные шунтирующие резисторы.
Рис. 1. Распределение температуры по элементам разрядника РВМГ- 330:
7 — при исправных элементах; 2 — при дефектном элементе (п — номер элемента разрядника от земли)
Рис. 2. Распределение температуры по элементам разрядников: РВМГ-220 (1) и РВС-110 (2) по фазам с дефектными элементами;
РВС-110 (3) с исправными элементами, по фазам двуколонкового разрядника РВМГ-220 (4) с исправными элементами первой (а) и второй (б) колонок
Анализ термограмм элементов разрядников (рис. 1, 2), имевших замкнутые искровые промежутки, показал, что:
температура и ее распределение по поверхности дефектного элемента зависит от числа и места расположения замкнутых искровых промежутков;
в дефектной фазе разрядника происходит более сильный нагрев исправных элементов по сравнению с поврежденными;
в дефектной фазе разрядника нагрев элементов выше нежели нагрев соответствующих элементов исправной фазы.
При обрыве шунтирующего резистора в элементе последний имеет более низкую температуру по сравнению с соответствующими элементами остальных фаз разрядника. При наличии в фазе разрядника элемента, имеющего обрыв шунтирующего резистора, наблюдается более интенсивный нагрев других элементов этой фазы разрядника.
В настоящее время при проведении инфракрасного контроля вентильных разрядников с шунтирующими резисторами их состояние оценивается из следующих соображений:
контроль может осуществляться не ранее, чем через 6—8 часов после постановки разрядника под напряжение;
измерение температуры на поверхности элементов должны сравниваться как пофазно, так и в пределах одной фазы;
инфракрасный контроль вентильных разрядников следует производить при положительной температуре окружающего воздуха после дождя, при повышенной влажности воздуха;
измерение температуры на поверхности фарфоровой покрышки элемента разрядника необходимо осуществлять в местах размещения блоков с искровыми промежутками и шунтирующими резисторами, для чего следует учитывать конструктивные особенности разрядников;
при тепловизионном контроле разрядников серии РВМК измерение температур на поверхности фарфоровых покрышек производится у основного элемента, в зоне между рабочими резисторами и у искрового элемента по всей его высоте. В тех случаях, когда по результатам тепловизионного контроля вентильных разрядников 35 кВ и выше с шунтирующими резисторами делается вывод о наличии у них дефекта, рекомендуется дополнительная проверка его состояния путем измерения тока проводимости под рабочим напряжением или традиционными способами.
Если тепловизор обеспечивает получение термограммы, то последняя прикладывается к протоколу тепловизионного контроля вентильного разрядника.
