Защитные промежутки

Рис. 7.20. Принцип действия защитного устройства: а – схема включения защитного промежутка (ПЗ); б – согласование вольт-секундных характеристик защищаемой изоляции (1) и ПЗ (2)

Простейшим защитным устройством является искровой промежуток, который включается параллельно изоляционной конструкции (рис. 7.20, а).

Для предупреждения перекрытия или пробоя изоляции вольт-секундная характеристика защитного искрового промежутка ПЗ с учетом разброса должна в идеальном случае лежать ниже вольт-секундной характеристики защищаемой изоляции (рис. 7.20, б). При выполнении этого требования появление опасных для изоляции электроустановок перенапряжений невозможно, так как при набегании по линии грозового импульса U _падс амплитудой, превышающей допустимое напряжение для изоляции, в момент прихода его на ПЗ происходит электрический пробой искрового промежутка с последующим резким падением («срезом») напряжения. До изоляционной конструкции доходит только срезанный импульс (см. рис. 7.20, б), амплитуда которого уже меньше допустимого импульсного напряжения.

После окончания грозового импульса через пробитый защитный промежуток начинает протекать ток, обусловленный напряжением промышленной частоты, – сопровождающий ток. При достаточно большом сопровождающем токе, величина которого зависит от параметров электрической схемы, рабочего напряжения может быть достаточно для устойчивого горения дуги в искровом промежутке. Так, если электроустановка работает в сети с заземленной нейтралью или если пробой ПЗ произошел в двух или трех фазах, то дуга сопровождающего тока не гаснет и импульсный пробой переходит в устойчивое короткое замыкание, которое вызывает аварийное отключение электроустановки. Для повышения надежности электроснабжения ПЗ обычно устанавливают лишь на тех участках сети, которые оборудованы устройствами автоматического повторного включения (АПВ).

Конструктивно защитные промежутки выполняются в виде стержневых электродов, создающих резконеоднородное поле. Для таких электродов характерно значительное возрастание разрядного напряжения при малых временах, что не всегда позволяет осуществлять координацию вольт-секундных характеристик изоляции и защитных промежутков во всем диапазоне предразрядных времен. Как видно из рис. 3.1, б, при малых временах изоляция может оказаться незащищенной.

В установках до 35 кВ защитные промежутки имеют небольшую длину. Во избежание случайного их замыкания (например, птицами) в заземляющих спусках защитных промежутков создаются дополнительные искровые промежутки. Электроды защитных промежутков в установках 3–10 кВ целесообразно выполнять в виде рогов (рис. 7.21), так как под действием электродинамических сил и тепловых потоков воздуха дуга растягивается и может погаснуть. Самопогасание дуги между электродами в виде рогов происходит при токе в дуге, не превышающем 300 А.

Рис. 7.21. Защитный промежуток («роговой разрядник») для контактной сети железной дороги

Простота и дешевизна стержневых промежутков определяют их широкое применение, особенно в сетях низших классов напряжения. На линиях электропередачи высокого и сверхвысокого напряжений принимаются специальные меры по ограничению внутренних перенапряжений, поэтому стержневые промежутки могут на них применяться в качестве координирующих, т.е. для ограничения максимального значения набегающего на подстанцию импульса напряжения и тока через вентильные разрядники при грозовых перенапряжениях.