Стержневые и тросовые молниеотводы.
Стержневые молниеотводы применяются для зашиты от прямых ударов молнии сосредоточенных объектов. Они выполняются в виде вертикально установленного стержня или решетчатого шпиля высотой до нескольких десятков метров. Молниеотвод должен быть выше защищаемого объекта, чтобы создать достаточную зону защиты. Молниеотводы отводят удары молнии от элементов защищаемой электрической установки. Зоной защиты одиночного стержневого молниеотвода (рис. 42) называют пространство, защищенное от прямых ударов молнии. Эта зона в силу осевой симметрии имеет вид конуса с радиусом зашиты R, определяющим сечение зоны защиты на уровне hх — высоте защищаемого объекта.
Полная высота молниеотвода складывается из высоты защищаемого объекта (hх) и активной части молниеотвода ha, соответствующей его превышению над высотой защищаемого объекта (hв=h — hx). Радиус защиты R определяют расчетным путем с учетом всех перечисленных величин (ha, hх, h).
Если габариты защищаемого объекта велики и по расчету требуют очень высокого молниеотвода, то такой объект защищают двойным молниеотводом. Расстояние между стержневым молниеотводом и защищаемым объектом должно быть не менее 5 м.
Одним из наиболее надежных средств, защищающих провода линий электропередачи от возможного прямого удара молнии, является подвеска над ними заземленных тросовых молниеотводов. Это устройство достаточно дорогое, его применяют лишь на линиях I И) кВ или 35 кВ, прикрывая ими подходы к подстанциям на участке длиной не более I—2 км. Защитная зона тросового молниеотвода такой же формы, как и стержневого молниеотвода, но только расположена полосой вдоль протяженного молниеотвода. Грозозащитные тросы выполняют стальными, их подвешивают над проводами на тех же опорах. Тросы надежно соединяют спусками с заземлением, которое обязательно выполняют у каждой опоры. Сопротивление такого заземления должно быть не больше 10 Ом.
Рис. 42. Зона зашиты одиночного стержневого молниеотвода:
1— граница зоны защиты, 2 —сечение зоны на уровне защищаемого объекта
Рис. 43. Схема устройства трубчатого разрядника:
1 — разрядник, 2— внутренний искровой промежуток, 3 -внешний искровой промежуток
Разрядники и искровые промежутки.
Максимальные значения волн перенапряжений могут превышать значения испытательных напряжений изоляции электрооборудования. Для ее защиты устанавливают разрядники, создающие на короткое время путь для отвода тока волны в землю. При этом энергия разряда волны поглощается разрядником, переходя в тепло, а перенапряжение снижается до некоторого уровня, безопасного для изоляции.
Обязательным элементом каждого разрядника должен быть искровой промежуток, в нормальных условиях отделяющий рабочую фазу от земли. При срабатывании разрядника дуга гасится именно на искровом промежутке.
По исполнению и принципу работы разрядники делятся на трубчатые и вентильные, а по назначению — на подстанционные, станционные, для защиты вращающихся машин и др.
Трубчатые разрядники применяются в основном для защиты от атмосферных перенапряжений линейной изоляции и как вспомогательное средство для защиты изоляции электрооборудования станций и подстанций. Они изготовляются на напряжение от 6 до 35 кВ. Основной частью разрядника является трубка из твердого газогенерирующего диэлектрика, например, фибры (или фибробакелита) у разрядников серии РТ (РТФ) или винипласта у разрядников серии РТВ. При воздействии высокой температуры электрической дуги трубка разлагается и генерирует газ (в основном водород), обладающий высокой дугогасительной способностью. Разрядник имеет два искровых промежутка: один внутри трубки и второй — внешний, изолирующий трубку от постоянного соприкосновения с токоведущей частью, находящейся под напряжением. Схема устройства трубчатого разрядника показана на рис. 43.
Трубчатые разрядники выбираются по номинальному напряжению, разрядным характеристикам и диапазону отключаемых токов короткого замыкания. В обозначение типа разрядника, кроме буквенного шифра его типа, входит дробь, где числитель указывает номинальное напряжение, а знаменатель — пределы токов короткого замыкания, успешно отключаемых разрядником. Например, РТ 10/(0,5-7) обозначает трубчатый разрядник на 10 кВ, рассчитанный на отключение токов короткого замыкания от 0,5 до 7 кА.
Рис. 44. Разрядник типа РВС на 10 кВ
Вентильные разрядники предназначаются для защиты от атмосферных перенапряжений оборудования станций и подстанций и, главным образом, изоляции трансформаторов. Основными элементами вентильных разрядников являются многократные искровые промежутки, с которыми последовательно соединены нелинейные рабочие сопротивления в виде дисков из вилита. Вилит обладает свойством уменьшать свое сопротивление при возрастании протекающего через него тока. Вилит не влагостоек, поэтому его помещают в герметизированный фарфоровый кожух. Электропромышленность выпускает следующие типы вентильных разрядников: РВП (подстанционные), РВС (станционные стандартизованные), РВВМ (для защиты вращающихся электрических машин), РВМГ (с магнитными искровыми промежутками) и др.
На рис. 44 показан внешний вид разрядника РВС на поминальное напряжение 10 кВ.
Для сельских подстанций применяют облегченные разрядники типа РС-10 на токи до 30 А и РВО-35 на токи до 10 А.
Защитные искровые промежутки выполняются в виде двух стержней или рогов с определенным расстоянием между ними. При этом один из электродов промежутка присоединяют к фазовому проводу, а другой — к заземляющему устройству. Искровой промежуток по принципу работы является простейшим разрядником. Его недостаток состоит в том, что после пробоя защищаемая электрическая установка, как правило, отключается. Искровой промежуток используется как элемент других типов разрядников, например трубчатых. Конструкция искровых промежутков должна способствовать возможно большему выдуванию электрической дуги с целью ее скорейшего гашения и предотвращать ее перебрасывание на соседние токоведущие части. При напряжении 10 кВ величина защитного рогового промежутка принимается равной 30 мм при отсутствии на подстанциях вентильных разрядников и 60 мм — при их наличии. Заземляющие спуски от роговых промежутков снабжают дополнительными промежутками размером 10—15 мм.
Основные технические характеристики трубчатых и вентильных разрядников приведены в приложении 4.
