Rørstoppere — Enhed, funktioner, anvendelse, fordele og ulemper
Brugen af lynafledere udelukker ikke fuldstændigt lynskader på elektriske installationer, især elledninger, da sandsynligheden for lynnedslag for luftledninger kan være relativt høj og desuden ofte udføres uden nogen beskyttelse af lederne overhovedet . Overspændinger, der opstår på ledningerne under lynnedslag, når transformerstationer (hvorfor de kaldes overspændinger) og kan udgøre en fare for isoleringen af det udstyr, der er installeret der.
For at forhindre beskadigelse af enhver isolerende struktur skal du inkludere en gnist, volt-sekund (hvis karakteristika skal ligge under volt-sekund-karakteristikken for den beskyttede isolering.Hvis denne betingelse er opfyldt, vil faldet af overspændingsbølgen i alle tilfælde forårsage nedbrydning af gnistgabet, efterfulgt af et kraftigt fald ("afbrydelse") af spændingen over gnistgabet og den beskyttede isolering en impulsstrøm gennem gnistgabet vil begynde at strømme på grund af spændingen af den industrielle frekvens af den elektriske installation - den medfølgende strøm.
I installationer med en jordet neutral eller i tilfælde af en to- eller trefaset gnistgab-fejl, vil den efterfølgende lysbue muligvis ikke slukke af sig selv, og impulsfejlen vil i dette tilfælde blive en stabil kortslutning, hvilket fører til en afbrydelse af installation. For at undgå en sådan nedlukning af installationen er det derfor nødvendigt at slukke den næste bue gennem gnistgabet.
Enheder, der ikke kun giver isolationsbeskyttelse mod overspænding, men også slukker den næste lysbue på en kortere tid end varigheden af relæbeskyttelsen, kaldes beskyttelsesafledere i modsætning til konventionelle stearinlys, som normalt kaldes beskyttelsesgab (PZ).
Rørstop sammen med ventil er hovedtyperne af holdere. De adskiller sig i princippet om efterfølgende lysbueslukning. I rørafledere slukkes lysbuen ved at skabe et intenst langsgående udbrud, og i ventilafledere slukkes lysbuen på grund af en reduktion i den efterfølgende strøm ved hjælp af en ekstra modstand forbundet i serie med gnistgabet.
Et rørgnistgab (fig. 1, a) er et rør 2 fremstillet af isolerende gasgenererende materiale, inden i hvilket der er et ureguleret lysbueslukningsgab S1 dannet af en stangelektrode 3 og en flange 4.Gnisten er adskilt fra driftsspændingen af et eksternt gnistgab, da røret 2 ikke er beregnet til langvarig tilstedeværelse under spænding på grund af nedbrydningen af det gasgenererende materiale under påvirkning af lækagelækager. Den anden flange 1 på begrænseren er jordet.
Ris. 1. Rørafleder: a — anordning og koblingskredsløb, b — konventionel notation af diagrammerne, c — spænding i aflederen, d — ækvivalent kredsløb.
Ved en overspænding i netværket (fig. 1, c) bryder begge gnistgab, og overspændingsbølgen (kurve 1) afbrydes. En ledsagende strøm begynder at strømme langs den bane, der er skabt af pulsudladningen, og gnistutladningen bliver til en lysbueudladning. Under påvirkning af den høje temperatur af den medfølgende strøms buekanal nedbrydes materialet i røret med frigivelsen af en stor mængde gasser, øges trykket i den kraftigt (op til titusvis af atmosfærer), og gasserne presses ud gennem flangeåbningen 4, hvilket skaber en intens langsgående eksplosion. Som følge heraf slukkes lysbuen, når strømmen først passerer gennem nul.
Når gnistgabet udløses, udsender den glødende ioniserede gasser i form af en lommelygte 5 1,5 - 3,5 m lang og 1 - 2,5 m bred (afhængig af gnistgabets nominelle spænding), og der høres en lyd, der ligner et skud Jeg hørte. For at forhindre fase-til-fase-fejl er det derfor ved installation af afledere nødvendigt at sikre, at de strømførende dele af tilstødende faser ikke falder ind i udledningszonen.Afledernes udløsningsspænding kan justeres ved at ændre afstanden til det udvendige gnistgab, men de kan ikke reduceres til under et vist minimum, fordi dette får aflederne til at trippe for ofte og øge deres slid.
Da det elektriske felt af de stavformede elektroder i rørgnistgabet er meget inhomogent, har dens volt-sekund karakteristik en aftagende karakter i området op til 6-8 μs, hvilket ikke er i overensstemmelse med de flade volt-sekund karakteristika for transformatorer og elektriske maskiner. En vis intensitet af gasdannelse er påkrævet for vellykket lysbueslukning, derfor er der en nedre grænse for strømme, der skal skæres, ved hvilken udladeren stadig kan slukke lysbuen inden for 1-2 halve cyklusser.
Den øvre grænse for afbrydelsesstrømme er også begrænset, da for intens gasdannelse kan føre til ødelæggelse af aflederen (brud på røret eller ødelæggelse af flangerne).
Området for afbrydelsesstrømme er angivet i typebetegnelsen for aflederen, for eksempel betyder RTV 35 / (0,5 - 2,5) en rørafleder 0,5 - 2,5 vinylplast til 35 kV med et afbrydelsesstrømområde på 0,5 - 2,5 kA.
Efterhånden som længden af bueundertrykkelsesgabet aftager, og dens diameter øges, forskydes begge grænser for udladningsstrømmene til større værdier.
Da betjeningen af aflederen er ledsaget af afbrænding af en del af materialet i lysbuedæmpningsrøret, efter 8-10 operationer, når diameteren øges med 20-25% i forhold til den oprindelige, bliver aflederen ubrugelig (da grænser for strømmene, afbrudt af den, ændres) og skal udskiftes.
For at tage højde for antallet af operationer er rørbegrænserne udstyret med en aktiveringsindikator i form af en metalstrimmel 6 (se fig. 1, a), ikke udfoldet af de gasser, der udsendes af begrænseren. I øjeblikket producerer industrien RTF-type rørholdere, hvori gassen genereres fra fiberrøret, og RTV-type med vinylplastrør.
På grund af fiberens lave mekaniske styrke er den indesluttet i et tykt rør af bakeliseret papir, som for at reducere dets hygroskopicitet er dækket med en fugtbestandig lak (normalt perchlorvinylemalje), som kan modstå atmosfæriske påvirkninger i sommer- og vinterperioder godt. Et karakteristisk træk ved RTF-aflederne er tilstedeværelsen af et kammer i den lukkede ende af røret, som forstærker den langsgående udblæsning, når strømmen passerer gennem nulværdien og dermed bidrager til lysbueslukning.
I RTV-begrænsere genereres gassen af et vinylplastrør, som har en højere gasgenereringsevne og isolerende egenskaber, der er godt bevaret, selv når der arbejdes udendørs i al slags vejr. RTV-afledere har et enklere design (intet indvendigt kammer, ingen maling påkrævet) og højere øvre grænser for afbrydelsesstrømme (15 kA i stedet for 7-10 kA for RTF-afledere).
Ris. 2. Rørstop RTV-20-2 / 10
Til drift i netværk med meget store intermitterende strømme (op til 30 kA) fremstilles forstærkede begrænsere af RTVU-typen, hvis øgede mekaniske styrke opnås ved at vikle et vinylplastrør med lag af glastape imprægneret med en vejrbestandig epoxyforbindelse.
Impulsbæreevnen af rørafledere, som passerer praktisk talt hele lynstrømmen gennem dem, når den rammer ledningen, er ret høj og beløber sig til 30–70 kA.
Valget af rørafledere foretages i henhold til netværkets nominelle spænding og grænserne for netværkets kortslutningsstrømme ved installationsstedet. Den maksimale kortslutningsstrøm beregnes, når alle netværkselementer (ledninger, transformere, generatorer) er tændt under hensyntagen til den aperiodiske komponent af kortslutningsstrømmen, minimumsstrømmen - med et netværkskredsløb med delvist afbrudte elementer (f. for eksempel til eftersyn) og uden den aperiodiske komponent overvejes. Kortslutningsstrømgrænserne fundet. skal passe inden for røraflederens afbrydelsesstrømgrænser.
Rørafledere produceres til spændinger fra 3 til 220 kV, afbrydelsesstrømme spænder fra 0,2 — 7 og 1,5 — 30 kA ved spænding 3 — 35 kV til 0,4 — 7 og 2,2 — 30 kA ved spænding 110 kV. 220 kV aflederen består af to 110 kV rørafledere forbundet med et stålbur med afgangsrør.
De største ulemper ved rørafledere er tilstedeværelsen af en udladningszone, et stejlt brud i overspændingsbølgen, en kortslutning (omend kortvarig) fra ledningerne til jorden og en særlig stejl volt-sekund karakteristik, som udelukker muligheden udbredt brug af rørafledere som beskyttelsesanordning for transformerstationsudstyr. Ulempen ved rørbegrænsere er tilstedeværelsen af begrænsende afbrudte strømme, hvilket komplicerer deres produktion og drift.
På grund af deres enkelhed og lave omkostninger anvendes rørafledere i vid udstrækning som hjælpemidler til beskyttelse af transformerstationer, til beskyttelse af laveffekt- og lavkritiske understationer såvel som individuelle sektioner af ledninger.
I øjeblikket bliver rør- og ventilbegrænsere gradvist erstattet af ikke-lineære spændingsbegrænsere (begrænsere)... De er serieforbundne metaloxidvaristorer (ikke-lineære modstande) uden gnister, indesluttet i en porcelæns- eller polymerkasse.