Ett gnistgap är en elektrisk anordning utformad för att begränsa överspänningar i elektriska installationer och elektriska nätverk . Ursprungligen var en överspänningsavledare en anordning för överspänningsskydd baserad på ett gnistgap. Sedan, för att begränsa överspänningar, började enheter baserade på halvledare och metalloxidvaristorer användas , i förhållande till vilka termen "avledare" fortfarande används.
Utblåsningssäkring [1] [2] är en elektrisk anordning utformad för att skydda lågspänningssystem med isolerad noll ( IT ) från uppkomsten av högspänning i dem i händelse av isolationsbrott i transformatorer. Det är en enkelverkande luftgap av en speciell design [3] .
I elektriska nätverk finns det ofta pulserande spänningsöverslag orsakade av byte av elektriska enheter, atmosfäriska urladdningar eller andra orsaker. Trots den korta varaktigheten av en sådan överspänning kan det räcka med att bryta isoleringen eller pn-övergångarna hos halvledarenheter och som ett resultat en kortslutning , vilket leder till förödande konsekvenser. [4] Bättre isolering och högre spänningshalvledare kan användas för att eliminera möjligheten till kortslutning, men detta resulterar i en betydande ökning av utrustningskostnaden. I detta avseende är det lämpligt att använda avledare i elektriska nätverk.
Avledaren består av två elektroder och en ljusbågsanordning.
En av elektroderna är ansluten till den skyddade kretsen, den andra elektroden är jordad . Utrymmet mellan elektroderna kallas gnistgapet . Vid ett visst spänningsvärde mellan de två elektroderna bryter gnistgapet igenom och tar därmed bort överspänningen från den skyddade delen av kretsen. Ett av huvudkraven för avledaren är garanterad elektrisk hållfasthet vid industriell frekvens (avledaren bör inte slå igenom vid normal nätverksdrift).
Efter ett genombrott av en puls är gnistgapet tillräckligt joniserat för att bryta igenom fasspänningen i det normala läget, i samband med vilket en kortslutning uppstår och, som ett resultat, driften av RPA- enheterna som skyddar detta område. Uppgiften för ljusbågssläckningsanordningen är att eliminera denna kortslutning på kortast möjliga tid innan skyddsanordningarna fungerar.
Luftgapet är ett bågsläckande rör tillverkat av polymerer som kan genomgå termisk nedbrytning med frigörande av en betydande mängd gaser och utan betydande förkolning - polyvinylklorid eller plexiglas (ursprungligen, i början av 1900-talet, var det fiber ) , från olika ändar av vilka elektroder är fixerade. En elektrod är jordad och den andra är belägen på ett visst avstånd från den (avståndet bestämmer driftspänningen eller nedbrytningen av avledaren) och har en direkt elektrisk anslutning till den skyddade ledningsledaren. Som ett resultat av ett haveri uppstår intensiv gasgenerering (plasma) i röret, och en längsgående sprängning bildas genom avgashålet, tillräckligt för att släcka bågen. I en luftavlastare av öppen typ släpps plasmagaser ut i atmosfären. Genombrottsspänningen för luftavlastare är mer än 1 kV.
Konstruktionen och funktionsprincipen är identiska med luftavlastaren. Den elektriska urladdningen sker i en sluten volym (keramiskt rör) fylld med inerta gaser. Processen med elektrisk urladdning i ett gasformigt medium gör det möjligt att tillhandahålla de bästa egenskaperna för avledarens aktiveringshastighet och släckning. Genombrottsspänningen för ett gasfyllt gnistgap är från 60 volt till 5 kilovolt. I elektriska signalkretsar med lämplig spänning kan en miniatyr neonlampa användas som ett gnistgap .
Gasavledare med tre elektroder används också, utformade för att begränsa överspänningar på ledningspar som inte är galvaniskt anslutna till jord under normal drift.
Gasavledare kan förses med termiskt skydd. Vanligtvis är detta ett speciellt metallklämma (eller fäste), som är fäst vid avledarens kropp med smältbart löd. Efter att ha värmts upp och nått en viss temperatur kortsluts elektroderna mellan sig med en metallklämma, vilket orsakar driften av de återstående skyddselementen.
Ett ventilmanövrerat gnistgap består av två huvudkomponenter: ett multipelt gnistgap (som består av flera enkla gnistgap kopplade i serie) och ett arbetsmotstånd (bestående av en serie smutsiga skivor). Det multipla gnistgapet är seriekopplat med ett löpmotstånd . På grund av det faktum att vilite ändrar egenskaper när den fuktas, är arbetsmotståndet hermetiskt förseglat från den yttre miljön. Under en överspänning bryter ett multipelt gnistgap igenom, arbetsmotståndets uppgift är att reducera värdet på följströmmen till ett värde som framgångsrikt kan släckas av gnistgap. Vilite har en speciell egenskap - dess motstånd är icke-linjärt - det minskar med ökande strömstyrka. Denna egenskap tillåter mer ström att passera med mindre spänningsfall. Tack vare denna egenskap har ventilavledare fått sitt namn. Andra fördelar med ventilavledare inkluderar tyst drift och inga gas- eller flammemissioner.
RVMG består av flera på varandra följande block med ett magnetiskt gnistgap och ett motsvarande antal wilite-skivor. Varje block av magnetiska gnistgap är en alternativ anslutning av enkla gnistgap och permanentmagneter inneslutna i en porslinscylinder .
Vid ett haveri i enstaka gnistgap uppstår en båge, som på grund av verkan av magnetfältet som skapas av ringmagneten börjar rotera med hög hastighet, vilket säkerställer snabbare bågsläckning jämfört med gnistgap av ventiltyp.
Under drift utsätts isoleringen av elektrisk nätverksutrustning för driftspänning, såväl som olika typer av överspänningar, såsom blixtnedslag, omkoppling, kvasistationär. Huvudanordningarna för att skydda nätverk från blixtnedslag och växlande överspänningar är ventilavledare (RV) och icke-linjära överspänningsavledare (OPN). När man bygger eller uppgraderar befintliga överspänningsskyddskretsar med hjälp av överspänningsavledare och RT är det nödvändigt att lösa två huvuduppgifter som är nära relaterade till varandra:
De skyddande egenskaperna hos RV och avledare är baserade på olinjäriteten hos strömspänningsegenskaperna hos deras arbetselement, vilket ger en märkbar minskning av motståndet vid förhöjda spänningar och en återgång till sitt ursprungliga tillstånd efter att spänningen reducerats till normal drift. Den låga olinjäriteten hos strömspänningsegenskaperna hos arbetselementen i avledaren gjorde det inte möjligt att samtidigt tillhandahålla en tillräckligt djup överspänningsbegränsning och en låg ledningsström när de exponerades för driftspänningen, från vilken påverkan det var möjligt att avstämma med införa gnistgap i serie med det olinjära elementet. Den betydligt större icke-linjäriteten hos motståndet hos zinkoxidvaristorerna hos överspänningsavledare till överspänningsavledare gjorde det möjligt att överge användningen av gnistgap i deras design, det vill säga att de olinjära elementen i avledaren är anslutna till nätverket genom hela dess hela livslängden.
För närvarande är ventilavledare praktiskt taget ur produktion och har i de flesta fall tjänat sin normala livslängd. Konstruktionen av utrustningsisoleringsskyddskretsar för både nya och moderniserade transformatorstationer, mot blixtnedslag och växlande överspänningar, är nu endast möjlig med användning av överspänningsavledare.
Identiteten för det funktionella syftet med RT och överspänningsavledare och den uppenbara enkelheten i utformningen av de senare leder ofta till att bytet av avledare med överspänningsavledare utförs utan att kontrollera tillåtligheten och effektiviteten av att använda den installerade överspänningsavledaren vid punkten i det aktuella nätverket. Detta förklarar den ökade olycksfrekvensen för OPN.
Förutom fel val av installationsplatser och egenskaper hos avledare, är en annan orsak till skador på avledare de lågkvalitativa varistorerna som används i deras montering, som i första hand inkluderar kinesiska och indiska varistorer.
Stånggnistgap, även känd som bågskyddande horn, används för att skydda skyddade ledningar från utbrändhet och överföra enfas kortslutning. i tvåfas. För att en ljusbåge ska uppstå krävs en kortslutningsström över 1 kA. På grund av den relativt låga spänningen (6-10 kV mot 20 kV i finska nät) och höga jordmotstånd är "bågskyddande horn" i ryska nät ineffektiva.
För närvarande är de förbjudna på 6-10 kV luftledningar enligt "Föreskrifter om teknisk policy" från Federal Grid Company. Men på grund av deras extrema enkelhet och låga kostnad, är gnistgap de facto installerade i vissa RES.
Funktionsprincipen för avledaren är baserad på användningen av effekten av en glidurladdning, som ger en stor längd av pulsad överlappning över avledarens yta, och förhindrande, på grund av detta, av övergången av den pulserade överlappningen in i en kraftbåge av industriell frekvensström. Utloppselementet hos RDI, längs vilket glidurladdningen utvecklas, har en längd flera gånger större än längden på den skyddade ledningsisolatorn. Avledarens design säkerställer dess lägre elektriska impulsstyrka jämfört med den skyddade isoleringen. Huvudsärdraget hos det långa gnistgapet är att på grund av den stora längden på den pulserade blixtens täckning reduceras sannolikheten för att etablera en kortslutningsbåge till noll.
Det finns olika modifieringar av RDI, som skiljer sig i syfte och egenskaper hos luftledningarna där de används.
RDI är utformade för att skydda luftledningar med en spänning på 6-10 kV trefas växelström med skyddade och nakna ledningar från inducerade blixtspänningar och deras konsekvenser, och direkta blixtnedslag; designad för utomhusdrift vid omgivningstemperatur från minus 60 °C till plus 50 °C i 30 år.
Den största fördelen med RDI är att urladdningen utvecklas längs apparaten genom luften och inte inuti den. Detta gör att du avsevärt kan öka produktens livslängd och ökar deras tillförlitlighet.
Flerkammaravledaren består av ett utloppselement och en fästenhet. Som urladdningselement används ett flerkammarsystem som inkluderar flera ljusbågsdämpande kammare.
Funktionsprincipen för ett flerkammargnistgap är baserad på att släcka bågen i en puls, som uppstår som ett resultat av inducerade överspänningar.
Förhållandet mellan direkta blixtnedslag och inducerad överspänning är i genomsnitt 10-20% (för centrala Ryssland - 20-30%) till 80-90% [5] .
Jämfört med ett långt gnistgap är ett flerkammargap utformat för en högre kortslutningsström. Detta gör den tillämpbar på ett bredare utbud av luftledningar, den har också en större kompaktitet.
På elektriska kretsscheman i Ryssland är avledare betecknade enligt GOST 2.727-68.
1. Allmän beteckning för avledaren
2. Röravledare
3. Ventil- och magnetventilavledare 4. Överspänningsavledare
, varistor
5. Utblåsningssäkring
6. Gasolurdare
7. Tre-elektrods gasurladdare
8. Gasolurdare med termiskt skydd
| Gasutsläppsanordningar | ||
|---|---|---|
| zenerdioder | ||
| Byta lampor | ||
| Indikatorer | ||
| Utsläppare |
| |
| Sensorer |
| |
| Typer av gasutsläpp | ||
| Övrig | ||