К основным характеристикам вентильных разрядников могут быть отнесены: 1) номинальное напряжение и наибольшее допустимое напряжение на разряднике; 2) пробивное напряжение разрядника при промышленной частоте и при внутренних перенапряжениях; 3) импульсное пробивное напряжение; 4) остающееся напряжение; 5) пропускная способность; 6) дугогасящая способность разрядника.
Кроме указанных основных характеристик, большинство которых является специфическими для вентильных разрядников, к разрядникам предъявляется еще ряд требования, в большинстве случаев общих для всех электрических аппаратов высокого напряжения, таких, как электрическая прочность внешней изоляции, механическая прочность и др.
Технические требования к вентильным разрядникам регламентируются ГОСТ 16357—70 [98]. Некоторые основные электрические характеристики выпускаемых в нашей стране вентильных разрядников, в том числе разрядников с лучшими защитными характеристиками по [98], приведены в приложении.
1. Номинальное напряжение и наибольшее допустимое напряжение на разряднике
В качестве номинального напряжения вентильных разрядников в нашей стране и в некоторых других европейских странах (ГДР, ФРГ, ЧССР) принимается номинальное напряжение сети, для работы в которой разрядник предназначен. По терминологии, принятой Международной Электротехнической комиссией (МЭК) [209, 210] и во многих других странах, в качестве номинального напряжения разрядника принимают его наибольшее допустимое напряжение. Это одна из основных характеристик, обусловливающих выбор типа вентильного разрядника, который следует применить в той или иной сети.
В нашей стране понятия номинального и наибольшего допустимого напряжения на разряднике различны. Наибольшим допустимым напряжением на разряднике или напряжением гашения разрядника1 называют действующее значение наибольшего напряжения на разряднике, при котором гарантируется надежное гашение разрядником дуги переменного тока частоты 50 Гц. От величины наибольшего допустимого напряжения на разряднике в значительной степени зависит уровень ограничиваемых им перенапряжений, так как у разрядника с более высоким наибольшим допустимым напряжением для ограничения и надежного гашения дуги сопровождающего тока должно быть более высокое последовательное сопротивление и большее число искровых промежутков, что вызывает увеличение остающегося и пробивного напряжения разрядника.
Отечественная практика разделяет вентильные разрядники по наибольшему допустимому напряжению на две группы: а) для сетей с изолированной нейтралью и нейтралью, заземленной через дугогасящие катушки; б) для сетей с эффективно заземленной нейтралью.
1 В некоторых странах, например и ФРГ, понятия наибольшего допустимого напряжения и напряжения гашения не идентичны. Последнее на 3—5% выше [207].
В сетях с изолированной нейтралью, а также с нейтралью, заземленной через дугогасящие катушки, однополюсное замыкание на землю может привести на здоровых фазах к повышению напряжения относительно земли до напряжения, равного линейному или несколько более высокого. Поэтому у вентильных разрядников, предназначенных для работы в таких сетях, наибольшее допустимое напряжение на разряднике принимается либо равным максимальному линейному напряжению сети, либо несколько превышающим его (на величину до 8%).
В сетях с заземленной нейтралью напряжение на здоровых фазах при однополюсном замыкании может иметь различные значения в зависимости от величины отношений реактивного и активного сопротивлений нулевой последовательности к реактивному сопротивлению прямой последовательности для точки сети, в которой установлен разрядник. Разрядники, предназначенные для установки в сетях с эффективно заземленной нейтралью, применяют в тех случаях, когда отношение максимального напряжения рабочей частоты относительно земли к максимальному линейному напряжению (коэффициент заземления сети) не превышает 0,8 (подробнее в § 5-1).
Отношение наибольшего допустимого напряжения на разряднике к максимальному линейному напряжению сети определяется номинальным напряжением и режимом заземления нейтрали сети в соответствии с табл. 3-1.
Таблица 3-1
* У комбинированных разрядников напряженно гашения при их срабатывании от внутренних перенапряжений достигает 1,1 максимального линейного напряжения сети.
В отдельных случаях, если это допускается с точки зрения величины наибольшего напряжения, которое может быть приложено к разряднику, для улучшения защитного действия разрядников ориентируются на коэффициент заземления сети, равный 0,7—0,75.
У комбинированных вентильных разрядников, предназначенных для защиты от грозовых и внутренних перенапряжений дальних электропередач напряжением 330 и 500 кВ, напряжение гашения при их срабатывании от внутренних перенапряжений установлено более высоким, чем при срабатывании такого разрядника от грозовых перенапряжений, которое так же, как и у других разрядников на эти напряжения равно 1,4 максимального фазного напряжения. При срабатывании же от внутренних перенапряжений напряжение гашения комбинированных разрядников составляет 1,8—1,9 максимального фазного напряжения (у ранее выпускавшихся комбинированных разрядников 1,6).
Более высокие напряжения гашения комбинированных разрядников при внутренних перенапряжениях приняты потому, что они должны обрывать дугу при повышенных напряжениях в аварийных режимах системы.
Существенное значение имеет также величина напряжения, которое может быть приложено к разряднику длительно. У разрядников, не имеющих шунтирующих сопротивлений, это напряжение равно наибольшему допустимому напряжению на разряднике, так как напряжение, которое может быть приложено длительно к разряднику, определяется только условиями гашения дуги сопровождающего тока. У разрядников с шунтирующим сопротивлением напряжение, которое может быть к ним приложено длительно, может лимитироваться не условиями гашения, а нагревом шунтирующих сопротивлений1. Поэтому нормируется [98], что к разрядникам для сетей с эффективно заземленной нейтралью на номинальное напряжение 110—500 кВ без ограничения времени может быть приложено напряжение, не превышающее максимального фазного, в течение 15 мин — напряжение на 20% выше номинального фазного; в течение 3 мин — наибольшее допустимое напряжение.
