Наиболее простым и дешевым устройством защиты от перенапряжений являются искровые промежутки (ИП).
В сетях до 35 кВ ИП имеют небольшую длину и могут закорачиваться птицами, садящимися на электроды. С целью предотвращения замыканий в заземляющих спусках ИП создаются дополнительные разрывы.
В таблице 5.1 приведены основные характеристики ИП 6-35 кВ.
ИП обладают рядом недостатков, которые ограничивают их широкое применение. Их пробивное напряжение имеет большой статистический разброс, что сильно затрудняет координацию пробивных напряжений ИП с характеристиками защищаемой изоляции. Вследствие резкой неоднородности электрического поля между контактами имеет место существенное повышение разрядного напряжения ИП при крутых фронтах волн воздействующих перенапряжений. В области малых предразрядных времен (<2 мкс) вольт- секундная характеристика изоляции (с учетом статистического разброса) может проходить ниже вольт-секундной характеристики ИП (рис. 5.1), то есть при временах изоляция остается незащищенной и может быть повреждена.
Характеристики ИП
Таблица 5.1
| Номинальное напряжение, кВ | ||||
6 | 10 | 10 | 20 | 35 | |
Длина защитного промежутка | 20 | 40 | 60 | 140 | 250 |
Разрядное напряжение при 50 Гц, кВ действ. | 20 | 34 | 45 | 70 | 105 |
50-% импульсное напряжение при положительной полярности, кВ | 34 | 51 | 66 | 121 | 195 |
Тоже, при отрицательной полярности, кВ | 34 | 53 | 68 | 134 | 220 |
Любые срабатывания ИП вызывают образование дуги тока к. з., которое в сетях 110 кВ и выше, а в ряде случаев и в сетях 35 кВ и ниже, самопроизвольно погаснуть не могут. Каждое такое к. з. вызывает нежелательные электродинамические воздействия в области трансформаторов и электрических машин, ускоренный износ и внеочередные ревизии выключателей, допускающих ограниченное количество отключений токов к. з.
Срабатывание ИП, установленных параллельно защищаемой изоляции, вызывает резкий срез напряжения на ней. Это приводит к возникновению опасных градиентных перенапряжений на продольной изоляции (между витками и катушками) обмоток трансформаторов, реакторов и электрических машин.
Рис. 5.1. ВСХ изоляции (нижняя огибающая - 1) и ИП (верхняя огибающая - 2)
Некоторое улучшение характеристик может быть получено путем принудительного гашения дуги. Для этого, в трубчатых разрядниках, ИП помещают в трубку из газогенерирующего материала, например, фибры (Ф) или винипласта (В). При протекании через ИП импульсного тока молнии и тока к. з. горит мощная дуга, которая вызывает высокую температуру, газовыделение и высокое давление (до нескольких десятков атмосфер). Газы, выходя через открытый конец трубки, создают продольное дутье, и при первом же прохождении тока через нуль дуга гаснет.
Трубчатые разрядники лишены одного из основных недостатков защитных ИП - образования длительного к. з., отключаемого сетевыми выключателями. Однако другие недостатки ИП имеются и у трубчатых разрядников. Они, а также наличие зоны выхлопа, исключают возможность применения разрядников в ЗРУ, а также вблизи трансформатора ОРУ в качестве основного аппарата для защиты электрооборудования подстанций. Однако они до сих пор в ограниченном количестве устанавливаются на подходах линий к подстанциям и в ослабленных точках линий.
