Pararrayos– se utilizan para limitar las sobretensiones que se producen con el fin de facilitar el aislamiento de los equipos. Las sobretensiones que se producen se dividen en dos grupos: internas (de conmutación) y atmosféricas.
Los primeros surgen al conmutar circuitos eléctricos (inductores, condensadores, líneas largas), fallas de arco a tierra y otros procesos. Estos últimos surgen cuando se exponen a la electricidad atmosférica. La dependencia del voltaje máximo del pulso del tiempo de descarga se llama característica voltio-segundo. El elemento principal de la vía de chispas es la vía de chispas. Voltios-segundo ha-
La característica de este espacio (curva 1 en la Fig.) debe estar por debajo de la característica voltio-segundo del equipo protegido (curva 2). Cuando se produce una sobretensión, el espacio debe atravesarse antes que el aislamiento del equipo protegido. Después de la avería, la línea se conecta a tierra mediante la resistencia del pararrayos. En este caso, el voltaje en la línea está determinado por la corriente I que pasa a través del pararrayos, las resistencias del pararrayos y la conexión a tierra. Cuanto más bajas sean estas resistencias, más eficazmente se limitarán las sobretensiones, es decir, mayor será la diferencia entre las posibles (curva 4) y descargador de sobretensiones limitado (curva 3). El voltaje a través del explosor durante el flujo de un pulso de corriente de un valor y forma determinados se denomina voltaje restante. Cuanto menor sea este voltaje, mejor será la calidad del descargador.
Una vía tubular es una vía de chispas complementada con un dispositivo para la extinción del arco forzado, en forma de un tubo hecho de un material generador de gas (fibra, plástico vinílico), es decir, El arco eléctrico de cortocircuito que lo acompaña se desconecta debido a la intensa emisión de gas del tubo a una temperatura de combustión elevada.
1 tubo, electrodo de 2 varillas, electrodo de 3 anillos, electrodo de 4 puesta a tierra, donde hay un volumen amortiguador5, donde se acumula la energía potencial del gas comprimido. Cuando la corriente pasa por cero, se crea una explosión de gas desde el volumen del buffer, lo que contribuye a la extinción efectiva del arco. S 1, S 2 – explosores. Una desventaja específica del TR es la presencia de una zona de escape, que es peligrosa para el equipo y el personal operativo. En el TR, la brecha está formada por electrodos de varilla que tienen una característica voltio-segundo pronunciada debido a la gran falta de homogeneidad del campo eléctrico. En este sentido, TR se utiliza: para proteger las aproximaciones al p/st; protección de equipos de baja potencia p/st 3-10 kV; Contacto de protección de red AC.
Pararrayos de válvulas. Los elementos principales son anillos vilíticos, explosores y resistencias de trabajo. Estos elementos están ubicados dentro de una carcasa de porcelana. , que tiene bridas especiales en los extremos para sujetar y conectar el descargador. La carcasa del descargador se sella en los extremos mediante placas y juntas de goma. Cuando aparece overU, se abren paso bloques de vía de chispas conectados secuencialmente. El pulso de corriente está conectado a tierra a través de las resistencias de trabajo. La corriente acompañante resultante está limitada por resistencias operativas, que crean las condiciones para extinguir el arco de corriente acompañante. R de estas resistencias es alto en Uwork y disminuye bruscamente en U. Vilit con un coeficiente de no linealidad de 0,1-0,2 se utiliza como material para resistencias no lineales. Las resistencias de trabajo se fabrican en forma de discos. Se conectan explosores individuales para mejorar las condiciones de extinción del arco. La forma de los electrodos asegura un campo eléctrico uniforme, lo que permite obtener una característica voltio-segundo plana. La formación de una carga en el volumen cerrado de la vía de chispas con una duración corta del pulso de corriente es difícil. Para facilitar la ionización del explosor, se coloca una junta de micanita entre los electrodos.
Pararrayos: utilizan resistencias con alta no linealidad (0,04) basadas en óxido de zinc (110-500 kV). Estas resistencias permiten limitar las tensiones de conmutación a un nivel de (1,65-1,8) Uph y las de rayo a un nivel de (2,2-2,4) Uph. El diseño del descargador de sobretensiones se compone de un conjunto de discos de resistencia en serie o en paralelo, y cuando U trabaja entre una columna paralela de resistencias, fluye una corriente de n*0,01 mA, es decir No es necesaria una descarga de chispas. La corriente que fluye después de que se activa el dispositivo es pequeña (miliamperios), al igual que la potencia liberada en las resistencias es pequeña. Esto permite evitar la conexión secuencial de varios explosores y permite conectar el pararrayos directamente al equipo protegido, lo que aumenta significativamente la confiabilidad del funcionamiento.
A menudo se producen sobretensiones en los circuitos eléctricos. Su causa pueden ser las descargas de rayos atmosféricos, que van acompañadas de una ionización significativa del aire y una disminución de la resistencia eléctrica de los espacios de aire. Además, en caso de sobretensiones de conmutación pueden producirse aumentos de la tensión pulsada.
Para reducir su amplitud, se utilizan dispositivos especiales en las subestaciones. Se dividen en dos clases principales: pararrayos y supresores de sobretensiones.
Los descargadores son dispositivos eléctricos que están diseñados para reducir la amplitud de las sobretensiones atmosféricas, de conmutación o resonantes en instalaciones eléctricas.
En las subestaciones se utilizan dos tipos de pararrayos: de válvula y tubulares.
EN válvula Los pararrayos utilizan resistencias vilit o tervit con una característica no lineal y varios explosores. Vilit (carburo de silicio con una película de óxido de silicio depositada sobre él) tiene la capacidad de cambiar su resistencia dependiendo de la corriente que fluye. A medida que aumenta, la resistencia de los discos vilíticos cae bruscamente y la onda de sobretensión atraviesa la tierra, reduciendo la amplitud de la tensión a valores suficientes para extinguir el arco en las vías de chispas rotas. Tervit (granos de carburo de silicio, cuyo elemento aglutinante es una emulsión de alúmina en vidrio líquido) tiene una mayor estabilidad térmica y capacidad de transmisión en comparación con la vilitita, así como una no linealidad de resistencia aún mayor y puede limitar tanto la conmutación interna como las sobretensiones atmosféricas externas de grandes amplitud .
Estructuralmente, los pararrayos tipo válvula constan de un cuerpo de porcelana con bridas para montaje, en cuyo interior se encuentran anillos vilíticos o tervíticos, varios explosores y resistencias (Fig. 2.20). Cuando se produce una sobretensión, los explosores se rompen secuencialmente a través de resistencias no lineales, cuya resistencia ha disminuido drásticamente, un pulso de corriente se cortocircuita a tierra. Las resistencias limitan las corrientes acompañantes resultantes. El número de operaciones del pararrayos se registra mediante registradores especiales.
Arroz. 2.20.
1 - tapa de porcelana; 2 - vía de chispas; 3 - bloque de resistencias no lineales; 4 - almohadilla; 5 - anillo de sellado; 6 - abajo; 7 - válvula de seguridad
Como regla general, los descargadores se fabrican para proteger contra sobretensiones internas o externas. Sin embargo, también existen descargadores combinados que utilizan tervit. En tales pararrayos, durante las sobretensiones internas, operan dos elementos no lineales y un vía de chispas, y durante las sobretensiones externas, la segunda vía de chispas se abre paso, reduciendo significativamente la onda de sobretensión.
Una de las variedades de pararrayos de válvula son los pararrayos de válvula magnéticos, en los que los explosores están equipados con imanes permanentes que crean un campo magnético durante el paso de la corriente, lo que hace que el arco gire a una velocidad suficientemente alta y reduce su tiempo de extinción.
Tubular Los descargadores están diseñados principalmente para limitar las sobretensiones en las redes eléctricas. En las subestaciones, se utilizan como medio auxiliar para proteger el equipo junto con los pararrayos de válvulas, limitando la onda de sobretensión que ya se acerca a los dispositivos eléctricos y, por lo tanto, reduciendo la carga en los pararrayos de válvulas, aumentando la confiabilidad de la protección del aislamiento durante las descargas atmosféricas de rayos.
Estructuralmente, los pararrayos tubulares son un tubo de plástico vinílico, fibra o fibrobaquelita, en cuyo interior se ubican electrodos metálicos que forman un dispositivo interno.
Arroz. 2.21.
/ - ojal para fijación; 2 - indicador de funcionamiento; 3 - electrodo plano; 4 - consejo; 5 - tubo de fibra de baquelita; 6 - abrazaderas de sujeción; 7 - electrodo de varilla interno; 8 - puesta a tierra
brecha de sangre (Fig. 2.21). El explosor externo, que aísla el explosor del contacto constante con la parte portadora de corriente, está formado por dos electrodos de acero, uno de los cuales está conectado a una punta metálica abierta unida a un extremo del tubo.
El principio de funcionamiento de una descarga de chispas de este tipo se basa en el hecho de que cuando se acerca una onda de sobretensión, las descargas de chispas se rompen y se forma un arco eléctrico entre los electrodos. La alta temperatura del arco provoca una intensa descomposición del material del tubo y la liberación de gases, que forman una explosión longitudinal en el tubo y la posterior extinción del arco cuando la corriente alterna pasa por cero. El funcionamiento de los pararrayos va acompañado de la liberación de gases ionizados, por lo que deben instalarse de forma que no queden otras piezas conductoras de corriente en la zona de escape.
Actualmente, el uso de descargadores está muy limitado debido a la aparición de dispositivos eléctricos de nueva generación, que incluyen supresores de sobretensiones.
Los supresores de sobretensiones no son lineales; a diferencia de los pararrayos de tipo válvula, no tienen explosores y tienen una serie de ventajas importantes. Estos incluyen una mayor velocidad (el tiempo de respuesta es inferior a un nanosegundo), la ausencia de corriente acompañante, características sin cambios de los elementos no lineales durante toda la vida útil y, como resultado, costos de mantenimiento reducidos, simplicidad de diseño debido a la ausencia de explosores. y bajos costos de producción.
Arroz. 2.22.
1 - salida de contacto; 2 - cubierta de porcelana; 3 - bloque de resistencias de óxido de zinc; 4 - válvula de seguridad; 5 - abajo; 6 - base de hierro fundido
Estructuralmente, el supresor de sobretensiones es una columna de resistencias no lineales conectadas en serie: varistores, hechos de óxido de zinc, colocados en una carcasa duradera de porcelana o fibra de vidrio (Fig. 2.22), que puede soportar cargas mecánicas. En el primer caso, la porcelana también sirve como aislamiento; en el segundo, se aplica a la fibra de vidrio una capa de caucho de silicona acanalada.
La característica corriente-voltaje no lineal de las resistencias de óxido metálico utilizadas en los supresores de sobretensiones les permite permanecer durante mucho tiempo en un estado no conductor, pasando solo por una pequeña corriente predominantemente capacitiva, cuyo valor no supera el miliamperio. Cuando se produce un pulso de sobretensión, el limitador pasa a un estado conductor y es capaz de pasar corrientes de cientos y miles de amperios a través de los varistores, lo que reduce significativamente el voltaje en el equipo protegido. Después de la operación, el supresor de sobretensiones vuelve a su estado original, manteniendo todas sus características.
Los descargadores de bocina se utilizan para la protección contra sobretensiones de los alimentadores de redes de contactos. Se instalan en soportes de alimentación en consolas remotas especiales. En caso de avería eléctrica, cortocircuitan brevemente los cables con los rieles o dispositivos de puesta a tierra. Como resultado, la corriente de descarga pasa a
Arroz. 2.23.
subestación de tracción o en el suelo, después de lo cual se restablece el aislamiento de la red de contactos.
Estructuralmente, los pararrayos de bocina son espacios de aire creados por bocinas extintoras de arco hechas de varilla de acero con un diámetro de 12 mm (Fig. 2.23). Una de sus bocinas está conectada a la red de contactos, la otra a los rieles o al dispositivo de puesta a tierra. Como regla general, los explosores se fabrican con dos explosores ubicados uno detrás del otro para eliminar falsas alarmas como resultado de un cierre accidental (por ejemplo, por parte de pájaros). Cuando se activa la descarga de chispas, el arco resultante se estira a lo largo de los cuernos inclinados, se enfría y, como resultado, se apaga.
Los pararrayos son dispositivos de protección. Están diseñados para proteger el aislamiento de los equipos eléctricos de sobretensiones. En los cuadros de instalaciones eléctricas se utilizan pararrayos de tipo válvula y, en líneas eléctricas, tubulares.
Los pararrayos de válvula consisten en explosores conectados en serie con una resistencia de trabajo que tiene una característica de corriente-voltaje no lineal. En algunos explosores, las resistencias en derivación están conectadas en paralelo a los explosores para distribuir uniformemente el voltaje entre ellos.
En los símbolos de los pararrayos, las letras significan: P - pararrayos; V - válvula, P - subestación (polarizada para descargadores de CC); S - estación; M - con explosión magnética; O - diseño liviano; U - unipolar; K - para limitar las sobretensiones de conmutación. Los números que siguen a las letras en la designación indican el voltaje del descargador.
Los pararrayos se caracterizan por una serie de parámetros.
La clase de tensión del descargador es el valor nominal de la tensión de la red en la que está previsto que funcione el descargador.
La tensión más alta permitida del pararrayos es el valor efectivo de la tensión más alta garantizada por el fabricante, a la que el pararrayos extingue el arco de forma fiable.
El voltaje de ruptura de la vía de chispa es el valor más alto del voltaje que aumenta gradualmente en el momento de la ruptura de la vía de chispa.
El voltaje de ruptura del pulso de la vía de chispa es el valor más alto del voltaje del pulso en el momento de la ruptura de la vía de chispa en un valor dado del tiempo de predescarga. Tiempo de predescarga: el tiempo desde el inicio del aumento del voltaje del pulso hasta el momento de la ruptura de la vía de chispas.
La corriente de descarga nominal de la vía de chispas es el valor de amplitud de la corriente de pulso que pasa a través de la vía de chispas después de su ruptura.
La corriente de conducción de la vía de chispas, cuyas vías de chispas están desviadas por resistencias, es la corriente que pasa a través de la vía de chispas cuando se le aplica un voltaje de corriente continua de un valor determinado. Para los descargadores que no tienen resistencias en derivación, la corriente medida se llama corriente de fuga.
Los descargadores de válvulas de CA sirven como medio principal para limitar y proteger contra sobretensiones.
El descargador RVP-6 se muestra en la Fig. 1. Consiste en múltiples vías de chispas 12 y resistencias de vilita no lineales b conectadas en serie, colocadas en una carcasa de porcelana 7 y comprimidas por un resorte en espiral 3. El bloque de múltiples vías de chispas incluye varias vías de chispas individuales conectadas en serie colocadas en un papel- Cilindro de baxlite 4. Descargador de chispas simple El descargador está formado por dos electrodos perfilados de latón pegados a un espaciador aislante de mecanita o electrocartón. Una resistencia en serie no lineal está formada por vilites (una mezcla de carborundo cocida con vilit y vidrio líquido), que tienen propiedades de válvula, es decir, la resistencia del carborundo cambia según el voltaje que se le aplica: cuanto mayor es el voltaje aplicado, menor será su resistencia, y viceversa. El número de explosores en el bloque y de discos vilíticos en la columna depende del valor de la tensión nominal del explosor. Los planos con los que entran en contacto los discos están metalizados con aluminio para un mejor contacto, y las superficies laterales de los discos vilíticos están cubiertas con una capa aislante para bloquear el paso de las corrientes de fuga. Para evitar el desplazamiento de los discos de vilit se colocan juntas de fieltro o fieltro 5. Vilit no es resistente a la humedad y cuando está húmedo sus propiedades valvulares se deterioran. Por lo tanto, el pararrayos se sella con un sello 2 hecho de caucho resistente al ozono y se cierra en la parte superior con una tapa de metal 13. El pararrayos se conecta a la estructura de soporte con una abrazadera 11, a los cables conductores de corriente con un perno 1, y a la tierra con un pin 9. Así, el descargador se conecta entre la fase de la instalación eléctrica y el bucle de tierra paralelo al aislamiento protegido. 
Arroz. 1. Descargador tipo RVP-6
Durante el funcionamiento normal, los explosores proporcionan aislamiento entre la fase y la tierra. En cuanto se produce una sobretensión peligrosa para el aislamiento de la instalación eléctrica, se produce una rotura de las vía de chispas, por lo que la red se conecta a tierra a través de discos vilíticos. En este momento, se aplica el voltaje máximo a los discos vilíticos, por lo que su resistencia será la menor y la corriente de falla a tierra será la mayor. Como resultado de una descarga al suelo, el voltaje en la red disminuye y la resistencia de los discos vilito aumenta. El arco de corriente alterna se apaga al pasar por cero y luego se restablece nuevamente. Cuando el voltaje aplicado al explosor es insuficiente para mantener el arco en los explosores, la primera vez que la corriente pasa por cero, su flujo a través del explosor se detiene.
El pararrayos RVP modernizado con un diámetro reducido de los explosores y discos vilíticos con dimensiones y peso reducidos se produce bajo el nombre RVO (pararrayos de válvulas ligeros).
2. Descargador tipo RVS
El pararrayos de válvula RVS (pararrayos de válvula de estación) se produce en forma de cinco elementos estándar: RVS-15, RVS-20, RVS-30, RVS-33 y RVS-35. Estos elementos se utilizan para montar descargadores para tensiones de hasta 220 kV. Se instalan uno encima del otro y se conectan en serie. En la Fig. La Figura 2 muestra un elemento RVS que consta de una carcasa de porcelana 1, dentro de la cual hay discos vilíticos 2 y conjuntos de vía de chispas 4, que constan de varias vías de chispa individuales 3. Cada conjunto está encerrado en un cilindro de porcelana 5. Todas las vías de chispa y vilítica los discos se comprimen mediante resortes en espiral 6. La carcasa de porcelana se cierra en los extremos con tapas, debajo de las cuales se coloca goma selladora 7. La carcasa de porcelana se refuerza con bridas 8, que se utilizan para fijar el descargador a la estructura de soporte, como así como para la conexión a barras colectoras o cables. Los conjuntos de explosores son desviados por resistencias 9 en forma de herradura, diseñadas para distribuir uniformemente el voltaje entre ellos.
En la Fig. La Figura 3 muestra un conjunto de explosores, que consta de cuatro explosores individuales. Cada vía de chispas incluye dos electrodos de latón conformados 4, separados por un espaciador de micanita. Los explosores se colocan en un cilindro de porcelana 3, cerrado arriba y abajo con tapas de latón 1. Estas últimas están conectadas a resistencias de derivación 2 en forma de herradura, fabricadas a base de carburo. 
Arroz. 3. Juego de vía de chispas del pararrayos. 
Arroz. 4. Bloque de explosores del pararrayos tipo RVM
Para tensiones de 35-500 kV se han utilizado descargadores de válvulas magnéticas del tipo RVM. Se diferencian de otros tipos de pararrayos por la presencia de bloques de explosores magnéticos (Fig. 4). Estos bloques estándar de vía de chispas, complementados con resistencias de disco vilit, se fabrican para una tensión de 35 kV. El bloque de explosores magnéticos consta de un conjunto de explosores individuales 2, separados entre sí por imanes anulares 3. Un único explosor está formado por dos electrodos de cobre 6 y 8 ubicados concéntricamente, entre los cuales se forma una ranura anular 7. El arco que surge en la ranura gira bajo la influencia de imanes permanentes a alta velocidad, lo que contribuye a su rápida extinción. Un juego de imanes permanentes y explosores individuales se colocan dentro de una tapa de porcelana 1, cerrada con tapas de acero 5. Los imanes y los electrodos de cobre están fuertemente comprimidos por un resorte de acero 4.
ARRESTADORES.
Completado por: Shlemina E.V.
Grupo: 7203
Facultad: EL
Comprobado por: Barchenko V.T.
San Petersburgo
1. Introducción………………………………………………………………………………..3
2. Tipos de pararrayos……………………………………………………..3
3. Tipos de pararrayos……………………………………………………..4
4. Designación general del pararrayos……………………………………..10
5. Característica voltio-segundo……………………………………...10
6. Referencias……………………………………………………..13
Introducción.
pararrayos- un dispositivo para cerrar circuitos eléctricos mediante una descarga eléctrica en gas, vacío o (con menos frecuencia) un dieléctrico sólido; contiene 2 o más electrodos separados por uno o más espacios de descarga, cuya conductividad cambia bruscamente cuando la diferencia de potencial entre los electrodos se vuelve igual a un cierto valor determinado en determinadas condiciones: el voltaje de ruptura. Dependiendo del estado del espacio de descarga y de los parámetros del circuito eléctrico, en los pararrayos pueden producirse diversas formas de descarga: descarga por chispa, descarga luminiscente (incluida la descarga en corona), descarga por arco, descarga de alta frecuencia o formas mixtas. Los descargadores se utilizan en ingeniería eléctrica y en diversos campos de la radioelectrónica, la automatización y la física experimental; sirven para proteger circuitos y dispositivos eléctricos contra sobretensiones, para conmutar circuitos eléctricos de alta frecuencia y alto voltaje, también se utilizan para medir altos voltajes y, a veces, como indicadores del grado de vacío en sistemas de vacío.
Tipos de pararrayos.
De acuerdo con su finalidad funcional, existen dos tipos principales de pararrayos: de protección y de control. Los descargadores de protección ayudan a evitar aumentos excesivos de tensión en la línea o en la instalación a la que están conectados debido a la avería del descargador. Los tipos más simples de pararrayos utilizados para proteger las redes eléctricas son los de varilla y de bocina, que constan de dos electrodos separados por un espacio de aire (respectivamente en forma de varillas o bocinas curvas). Uno de los electrodos está conectado al dispositivo protegido, el otro está conectado a tierra. Dado que durante la ruptura la conductividad de la brecha de descarga de gas aumenta bruscamente, la corriente de descarga no se detiene incluso después de que el voltaje cae a un valor normal. Esta corriente (la denominada corriente de acompañamiento), que es la corriente del sistema (o instalación) a tierra, provoca el funcionamiento del relé de protección, lo que conlleva una interrupción temporal del suministro eléctrico a la instalación o tramo de red. El funcionamiento de la protección del relé en el caso de corriente alterna se puede evitar mediante el uso de descargadores tubulares que aseguren la extinción del arco de corriente que lo acompaña. En los descargadores tubulares, la ranura de descarga se encuentra en el canal de un tubo fabricado de material aislante generador de gas. Bajo la influencia del calor generado en el arco de corriente que lo acompaña, el material del tubo se descompone, liberando una gran cantidad de gas; en este caso, la presión en el canal del tubo aumenta, se forma un flujo de gas que extingue el arco cuando la corriente que lo acompaña pasa por cero. Las radios tubulares se utilizan generalmente para proteger líneas eléctricas de corriente alterna contra sobretensiones.
Para garantizar un funcionamiento eficaz de los explosores de protección, la tensión de ruptura de estos últimos debe ser muy estable (independientemente de las condiciones atmosféricas y del estado de los electrodos). Además, la característica voltio-segundo del espacio de descarga (la curva de dependencia de su voltaje de ruptura de la tasa de aumento de voltaje a través de él) debe ser relativamente plana y estar por debajo de la característica voltio-segundo del aislamiento del dispositivo protegido. . Estos requisitos los cumplen los descargadores de válvulas, que brindan protección contra rayos y sobretensiones de conmutación para el aislamiento de transformadores y otros dispositivos eléctricos.
Los explosores de control se utilizan para conectar varios elementos de generadores de voltaje de pulso en una secuencia determinada, para conectar cargas a potentes fuentes de corriente de pulso, así como para conectar elementos de circuitos eléctricos de equipos de prueba de alto voltaje, etc. El espacio de control más simple es un explosor esférico, que consta de dos electrodos esféricos, separados por una capa de gas. En algunos tipos de explosores de control, la descarga entre los electrodos se inicia en el momento adecuado debilitando la resistencia eléctrica del espacio de descarga (por ejemplo, inyectando gas caliente) o utilizando un pulso de encendido.
Tipos de pararrayos.
descargador tubular sirve para proteger el aislamiento de líneas aéreas de sobretensiones atmosféricas y con otros medios de protección para proteger el aislamiento de equipos eléctricos de estaciones y subestaciones con tensiones de 3 kV a 110 kV, puntos débiles en líneas eléctricas y en los accesos a subestaciones. La conexión de descargadores tubulares a las partes conductoras de corriente de las líneas eléctricas se realiza a través de una vía de chispas externa.
Es una combinación de dos explosores conectados en serie (Fig. 1). El primer tramo de varilla (externo) S1 cumple la función de limitar las sobretensiones del rayo. El segundo espacio (interno) S2 está situado dentro del tubo 1 hecho de material generador de gas. Un extremo del tubo está tapado con una tapa metálica puesta a tierra 2 con un electrodo de varilla 3. El segundo extremo del tubo está abierto y cubierto por un electrodo anular 4. El espacio interno sirve para extinguir el arco eléctrico y por lo tanto es También llamado extinción de arco.
Arroz. 1. Pararrayos tubular.
Al limitar las sobretensiones, se pueden distinguir dos etapas de funcionamiento del descargador tubular. En la primera etapa, cuando se expone al impulso del rayo, ambas vías de chispas se abren paso y una corriente pulsada fluye a través de ellas, descargando la energía de sobretensión al suelo y limitándola así. La característica voltio-segundo de un explosor tubular está determinada principalmente por las dimensiones del entrehierro externo y tiene una forma característica de todos los entreabiertos en el aire atmosférico. La ruptura repetida de los espacios ionizados por la tensión de funcionamiento provoca la ignición de un arco eléctrico entre los electrodos. Comienza la segunda etapa de funcionamiento del explosor tubular: extinguir el arco de la corriente que lo acompaña. Bajo la influencia de la alta temperatura del arco, se libera una gran cantidad de gas de la superficie interna del tubo, lo que aumenta la presión en el mismo a 15 MPa. Los gases corren hacia el extremo abierto del tubo y crean una explosión longitudinal al arco ardiente, lo que permite que el arco se extinga en la primera transición de la corriente a través de cero. La activación del RT va acompañada de la liberación de una cantidad significativa de gases ionizados calientes y un fuerte efecto sonoro.
El pararrayos tubular es un tubo extintor de arco hecho de cloruro de polivinilo, con electrodos unidos en diferentes extremos. Un electrodo está conectado a tierra y el segundo está ubicado a poca distancia del área protegida (la distancia se ajusta según el voltaje del área protegida). Cuando se produce una sobretensión se rompen ambos espacios: entre el descargador y la zona protegida y entre los dos electrodos. Como resultado de la ruptura, se produce una intensa generación de gas en el tubo y se forma una ráfaga longitudinal a través del orificio de escape, suficiente para extinguir el arco.
Pararrayos de válvula sirve como medio para limitar las sobretensiones de los equipos de instalación eléctrica que se producen durante la conmutación de circuitos eléctricos, rayos, etc.
Arroz. 2. Descargador de válvula (monofásico).
Consta de vías de chispas (1) y resistencias no lineales (2), encerradas en una cubierta de porcelana herméticamente sellada (3), que protege los elementos internos de la vía de chispas del ambiente externo y garantiza la estabilidad de las características.
El espacio de la válvula consta de dos componentes principales: un espacio de chispas múltiple (que consta de varios espacios de chispas individuales) y una resistencia de trabajo (que consta de un conjunto en serie de discos vilíticos). El explosor múltiple está conectado en serie con la resistencia de funcionamiento. Debido al hecho de que vilit cambia sus características cuando se humedece, la resistencia de trabajo está herméticamente sellada del ambiente externo. En caso de sobretensión se abre una vía de chispas múltiple, la tarea de la resistencia de trabajo es reducir el valor de la corriente que la acompaña a un valor que pueda ser extinguido con éxito por las vías de chispas. Vilit tiene una propiedad especial: su resistencia no es lineal y disminuye al aumentar el valor actual. Esta propiedad permite que pase más corriente con menos caída de voltaje. Gracias a esta propiedad, los pararrayos de válvulas obtuvieron su nombre. Otras ventajas de los pararrayos tipo válvula incluyen un funcionamiento silencioso y sin emisiones de gas ni llamas.
Pararrayos de válvula magnética(RVMG) consta de varios bloques consecutivos con un explosor magnético y un número correspondiente de discos vilíticos. Cada bloque de explosores magnéticos es una conexión alterna de explosores individuales e imanes permanentes, encerrados en un cilindro de porcelana.
Cuando se produce una rotura en explosores individuales, aparece un arco que, debido a la acción del campo magnético creado por el imán anular, comienza a girar a alta velocidad, lo que garantiza una extinción más rápida del arco en comparación con los pararrayos de válvula.
Arroz. 3. Pararrayos de válvula magnética.
Para tensiones de 35-500 kV se han utilizado descargadores de válvulas magnéticas del tipo RVM. Se diferencian de otros tipos de pararrayos por la presencia de bloques de explosores magnéticos (Fig. 3). Estos bloques estándar de vía de chispas, complementados con resistencias de disco vilit, se fabrican para una tensión de 35 kV. El bloque de explosores magnéticos consta de un conjunto de explosores individuales 2, separados entre sí por imanes anulares 3. Un único explosor está formado por dos electrodos de cobre 6 y 8 ubicados concéntricamente, entre los cuales se forma una ranura anular 7. El arco que surge en la ranura gira bajo la influencia de imanes permanentes a alta velocidad, lo que contribuye a su rápida extinción. Un juego de imanes permanentes y explosores individuales se colocan dentro de una tapa de porcelana 1, cerrada con tapas de acero 5. Los imanes y los electrodos de cobre están fuertemente comprimidos por un resorte de acero 4.
supresor de sobretensiones- Esta es una vía de chispas sin vía de chispas. La parte activa de dicho explosor consta de un conjunto en serie de varistores, cuya conductividad depende de forma no lineal de la tensión aplicada.
Un explosor sin explosores tiene una respuesta especialmente rápida: cuando se produce una sobretensión, la resistencia de dicho explosor disminuye bruscamente y aumenta inmediatamente después del paso de la carga (en menos de 1 nanosegundo). Al mismo tiempo, la estabilidad de las características de los varistores se mantiene después de muchas operaciones hasta el final de la vida útil especificada, lo que elimina la necesidad de mantenimiento operativo.
Arroz. 4. Supresor de sobretensiones.
1. Elementos de refuerzo
2. Varistores
3. Neumático de goma nuevo
4. Cinta protectora
5. Brida
Los descargadores de sobretensiones en una carcasa de polímero pueden constar de uno o más módulos, cada uno de los cuales contiene una columna de varistores. Los varistores no tienen un efecto "acumulativo", es decir su característica corriente-tensión no depende del número de operaciones del pararrayos. La cubierta de silicona se aplica a la parte activa mediante colada directa al vacío en una máquina de sujeción especial. Las bridas están conectadas entre sí mediante dos o más refuerzos de fibra de vidrio, lo que confiere al descargador unas elevadas características mecánicas. Debido a que el aislamiento de silicona se aplica directamente a los variadores, no hay aire en el interior y, como resultado, no se producen descargas parciales internas. Además, se mejoran las condiciones de enfriamiento de los varistores, lo que mejora la capacidad de absorción de energía del descargador.
El descargador de sobretensiones consta de un aislante exterior de caucho de silicona no halogenado con bridas finales y terminales de acero inoxidable, aluminio o cobre. El interior del disipador de sobretensiones consta de varistores de óxido metálico, juntas de acero, componentes de aluminio, bridas de fibra de vidrio y fibras de aramida. Los varistores de óxido metálico son “tabletas” de aglomerado compuestas principalmente de ZnO (90%) y otras sustancias (más del 1%): Bi 2 O 3, Sb 2 O 3, NiO, Cr 2 O 3. .
Los varistores de óxido metálico están cubiertos con una fina capa de vidrio (<0,1 % веса), содержащим РbО. Силиконовая резина, используемая для внешней изоляции, обладает значительно более высокой гидрофобностью и стойкостью к воздействию ультрафиолетовой радиации, чем фарфоровая изоляция. Кроме того, применение полимерной изоляции снижает массогабаритные параметры ОПН, что расширяет возможность их применения. ОПН могут монтироваться по так называемой «перевернутой» схеме, когда подвод напряжения осуществляется снизу.
Los descargadores de sobretensiones de 6-110 kV con aislamiento de polímero, en comparación con los descargadores de válvula, tienen una serie de ventajas:
1. Los varistores utilizados en los descargadores de sobretensiones tienen una alta estabilidad, lo que
no cambia durante la operación a largo plazo;
2. alta velocidad de funcionamiento del descargador durante la conmutación y
sobretensiones por rayos;
3. Excelente rendimiento del pararrayos contra sobretensiones máximas en un amplio rango operativo
temperatura;
4. El uso de varistores en un diseño de columna única permite
Proporcionar una limitación de tensión particularmente profunda y, en consecuencia, más
alta confiabilidad del funcionamiento del equipo y mejora de los parámetros de la red;
5. Reducir el tamaño y el peso de los pararrayos entre 10 y 20 veces le permite instalarlos.
directamente cerca del equipo protegido;
6. La alta resistencia mecánica y el bajo peso del descargador de sobretensiones permiten
instalarlos en líneas aéreas de 6-110 kV sin reforzar la estructura de los soportes;
7. Los pararrayos en carcasa de polímero no requieren mantenimiento especial;
dañado durante el transporte y almacenamiento;
8. Las pequeñas dimensiones de peso de los descargadores de sobretensiones facilitan su instalación cuando
mínimo uso de la tecnología.
Designación general del pararrayos.
Arroz. 5. Designación de pararrayos.
1. Designación general del pararrayos.
2. Pararrayos tubular
3. Válvula y pararrayos de válvula magnética.
4. Descargador de sobretensiones
El uso de pararrayos no excluye por completo los daños causados por rayos a las instalaciones eléctricas, especialmente a las líneas eléctricas, ya que la probabilidad de que un rayo atraviese las líneas eléctricas aéreas puede ser relativamente alta y, además, a menudo se realizan sin protección alguna de los cables. . Las ondas de sobretensión que se producen en las líneas durante la caída de rayos llegan a las subestaciones (de ahí que se llamen ondas de sobretensión) y pueden representar un peligro para el aislamiento de los equipos instalados allí.
Para evitar daños a cualquier estructura aislante, paralelamente a ella se conecta vía de chispa, voltio-segundo (cuya característica debe ser inferior a la característica voltio-segundo del aislamiento protegido. Si se cumple esta condición, la caída de la onda de sobretensión provocará en todos los casos una rotura del explosor seguida de una caída brusca ("corte") en el voltaje a través del explosor y el aislamiento protegido. Después de una corriente pulsada, una corriente causada por el voltaje de frecuencia industrial de la instalación eléctrica comenzará a fluir a través del explosor: la corriente que lo acompaña.
En instalaciones con neutro conectado a tierra o cuando se produce una ruptura de la vía de chispas en dos o tres fases, es posible que el arco de corriente que lo acompaña no se apague por sí solo y la ruptura del pulso en este caso se convertirá en un cortocircuito estable, que provocará la parada de la instalación. Por lo tanto, para evitar tal parada de la instalación, es necesario asegurarse de que el arco de corriente que lo acompaña se extinga a través del explosor.
Los dispositivos que brindan no solo protección de aislamiento contra sobretensiones, sino también extinguen el arco de la corriente que lo acompaña durante un tiempo más corto que el tiempo de funcionamiento del relé de protección se denominan pararrayos de protección a diferencia de los explosores ordinarios, que comúnmente se llaman brechas protectoras(PZ).
Descargadores tubulares Estos son los principales tipos de pararrayos. Se diferencian en el principio de extinción del arco de corriente que lo acompaña. En los pararrayos tubulares, el arco se extingue creando una intensa explosión longitudinal, y en los pararrayos de válvula, el arco se extingue reduciendo la corriente que lo acompaña con la ayuda de una resistencia adicional conectada en serie con el descargador de chispas.
La vía de chispas tubular (Fig. 1, a) es un tubo 2 hecho de un material aislante que enciende gas, dentro del cual hay una vía no regulada de extinción de arco S1 formada por un electrodo de varilla 3 y una brida 4. La vía de chispas está separado de la tensión de funcionamiento por una vía de chispas externa, ya que el tubo 2 no está diseñado para un uso prolongado bajo tensión debido a la descomposición del material generador de gas bajo la influencia de corrientes de fuga. La segunda brida del descargador 1 está conectada a tierra.
Arroz. 1. Descargador tubular: a - dispositivo y circuito de conexión, b - símbolo en los diagramas, c - tensión en el descargador, d - circuito equivalente.
En sobretensión de red(Fig. 1, c) ambos explosores se abren paso y se corta la onda de sobretensión (curva 1). Una corriente acompañante comienza a fluir a lo largo del camino creado por la descarga del pulso y la descarga de la chispa se convierte en una descarga de arco. Bajo la influencia de la alta temperatura del canal de arco de la corriente que lo acompaña, el material del tubo se descompone con la liberación de una gran cantidad de gases, la presión en él aumenta bruscamente (hasta decenas de atmósferas) y los gases escapan con fuerza a través del apertura de la brida 4, creando una intensa explosión longitudinal. Como resultado, el arco se apaga la primera vez que la corriente pasa por cero.
Cuando se activa la vía de chispas, se emiten gases ionizados calientes en forma de una antorcha de 5 1,5 - 3,5 m de largo y 1 - 2,5 m de ancho (dependiendo del voltaje nominal de la vía de chispas) y se escucha un sonido parecido a un disparo. escuchó. Por lo tanto, para evitar cortocircuitos entre fases al instalar pararrayos, se debe tener cuidado de que ninguna parte portadora de corriente de fases adyacentes entre en la zona de escape. El voltaje de disparo de los explosores se puede ajustar cambiando la distancia del explosor externo, pero no se pueden reducir por debajo de un cierto mínimo, ya que esto hace que los explosores funcionen con demasiada frecuencia y provoquen un mayor desgaste.
Dado que el campo eléctrico de los electrodos de varilla de una descarga de chispas tubular es marcadamente heterogéneo, su característica voltio-segundo tiene un carácter decreciente en el área de hasta 6 - 8 μs, lo que no concuerda bien con el voltio-segundo plano. Características de transformadores y máquinas eléctricas. Para extinguir con éxito el arco, es necesaria una cierta intensidad de formación de gas, por lo que existe un límite inferior de corrientes conmutadas en las que el descargador aún puede extinguir el arco en 1 o 2 semiciclos.
El límite superior de las corrientes desconectadas también es limitado, ya que una formación demasiado intensa de gas puede provocar la destrucción del descargador (rotura del tubo o fallo de las bridas).
El rango de corrientes conmutadas se indica en la designación del tipo de descargador, por ejemplo RTV 35/(0,5 - 2,5) significa un vía de chispas tubular de 0,5 - 2,5 plástico vinílico para 35 kV con límites de corrientes conmutadas de 0,5 - 2,5 kA.
Con una disminución en la longitud del espacio de extinción del arco y un aumento en su diámetro, ambos límites de la corriente desconectada del pararrayos se desplazan hacia valores mayores.
Dado que el funcionamiento del explosor va acompañado del quemado de parte del material del tubo de extinción de arco, después de 8 a 10 operaciones, cuando el diámetro aumenta entre un 20 y un 25% en comparación con el original, el explosor queda inutilizable (ya que el (los límites de las corrientes que desconecta cambian) y deben ser reemplazados.
Para registrar el número de operaciones, los pararrayos tubulares están equipados con un indicador de funcionamiento en forma de una tira de metal 6 (ver Fig. 1, a), que no se dobla por los gases emitidos por el pararrayos. Actualmente, la industria produce tubos. Descargadores tipo RTF, en el que el gas se genera mediante un tubo de fibra, y el tipo RTV con un tubo de plástico vinílico.
Debido a la baja resistencia mecánica de la fibra, se encierra en un tubo grueso de papel horneado que, para reducir su higroscopicidad, se recubre con un barniz resistente a la humedad (generalmente esmalte de perclorovinilo), que es muy resistente a las influencias atmosféricas en verano e invierno. Una característica de los pararrayos tipo RTF es la presencia de una cámara en el extremo cerrado del tubo, que mejora la explosión longitudinal cuando la corriente pasa por el valor cero y contribuye así a extinguir el arco.
En los pararrayos RTV, el gas se genera mediante un tubo de plástico de vinilo, que tiene una mayor capacidad de generación de gas y propiedades aislantes que se conservan bien incluso cuando se trabaja al aire libre en cualquier clima. Los descargadores RTV tienen un diseño más simple (no tienen cámara interna y no requieren barnizado) y límites superiores de corrientes conmutadas más altos (15 kA en lugar de 7-10 kA para los descargadores RTF).
Arroz. 2. Descargador tubular RTV-20-2/10
Para operar en redes con corrientes interrumpidas muy altas (hasta 30 kA), se producen descargadores reforzados del tipo RTVU, cuya mayor resistencia mecánica se logra enrollando un tubo de plástico vinílico con capas de cinta de vidrio impregnadas con un resistente a la intemperie. compuesto epoxi.
La capacidad de impulso de los descargadores tubulares, que atraviesan casi toda la corriente del rayo cuando incide sobre una línea, es bastante alta y asciende a 30-70 kA.
La selección de descargadores tubulares se realiza en función de la tensión nominal de la red y de los límites de corrientes de cortocircuito de la red en el lugar de su instalación. Corriente máxima de cortocircuito calculado bajo la condición de que todos los elementos de la red estén encendidos (líneas, transformadores, generadores) teniendo en cuenta el componente aperiódico de la corriente de cortocircuito, la corriente mínima se calcula en el caso de un diagrama de red con elementos parcialmente apagados (para ejemplo, para reparaciones importantes) y sin tener en cuenta el componente aperiódico. Límites encontrados de corriente de cortocircuito. debe estar dentro de los límites de las corrientes conmutables del descargador tubular.
Los descargadores tubulares se fabrican para tensiones de 3 a 220 kV, las corrientes desconectadas oscilan entre 0,2 - 7 y 1,5 - 30 kA para una tensión de 3 - 35 kV a 0,4 - 7 y 2,2 - 30 kA para una tensión de 110 kV. El descargador de 220 kV consta de dos descargadores tubulares de 110 kV conectados entre sí mediante una carcasa de acero con tubos de escape.
Principal desventajas de los pararrayos tubulares son la presencia de una zona de escape, un corte pronunciado de la onda de sobretensión, un cortocircuito (aunque de corta duración) de las líneas al suelo y una característica voltio-segundo particularmente pronunciada, que excluye la posibilidad de un uso generalizado de tubulares. Descargadores como dispositivo de protección para equipos de subestaciones. Otra desventaja de los descargadores tubulares es la presencia de corrientes límite conmutables, lo que complica su producción y funcionamiento.
Debido a su simplicidad y bajo costo, los descargadores tubulares se utilizan ampliamente como medios auxiliares para proteger subestaciones, para proteger subestaciones de baja potencia y baja crítica, así como secciones individuales de líneas.
Actualmente, los pararrayos tubulares y de válvulas están siendo sustituidos paulatinamente por limitadores de voltaje no lineales (OSL). Son varistores de óxido metálico (resistencias no lineales) conectados en serie sin explosores, encerrados en una carcasa de porcelana o polímero.
