Газоразрядники принцип действия

Газоразрядники принцип действия – Все об электричестве

Газоразрядники принцип действия

Сейчас в наше время разрядники распространены повсеместно. Поэтому вопросы о разрядниках стали актуальными. Но на большинстве сайтов информация очень  сложная и непонятная. Эта статья очень проста в понимании. Из неё вы узнаете: что такое разрядник, принцип работы, устройство и виды разрядников.

В современной электронике довольно часто возникают сильные всплески напряжения. Перенапряжения могут сильно повлиять на электрические устройства, работающие при нормальных условиях, даже если они кратковременны.

Причиной этого может  стать плохая коммутация электрических цепей, слабая изоляция, резонансные помехи. Причины бывают, как и внутренние, так и внешние.

Атмосферные разряды гроз могут стать внешней причиной перенапряжения.

Для предохранения от перенапряжения  раньше применялись только громоотводы. Сейчас с высоким развитием современной электроники стали применяться такие замечательные устройства, как разрядники.

Что такое разрядник?

Разрядник- это устройство, которое защищает современную электронику от высоких скачков напряжения.

С высоким развитием промышленности удалось сделать разрядники экономичными и эффективными для использования в своих целях. Сейчас в наше время использование надежной изоляции весьма дорого и неэффективно, удобнее всего,  конечно же, использовать разрядники.

В узком смысле разрядники являются защитными элементами электрических цепей, без которых  часто бы портились электрические приборы, изоляция ЛЭП кабелей или проводов.

Устройство разрядника

Разрядник состоит из двух основных частей: электродов и дугогасительного устройства.

Устройство разрядника  в зависимости от его вида бывает разным.

Разрядник имеет прочный герметичный корпус, который предохраняет его от внешних   механических повреждений. Промежуток между электродами называется искровым промежутком. Один из электродов присоединяется к защищаемому элементу электрической цепи, а другой обязательно заземляется. Без заземления разрядник бесполезен.

Важно то, что дугогасительное устройство несёт большее значение в работе разрядника, в ином случае разрядник  не сможет предотвратить от фазного пробоя. Фазный пробой повлечет за собой короткое замыкание (КЗ).

На рисунке 2 показано устройство трубчатого разрядника. Он имеет прочный корпус 1, который способен выдержать большую температуру.

Фланец 3, к нему присоединяется защищаемый участок электрической цепи, сам фланец является электродом разрядника. Электрод 2 подключается к заземлению. Он бывает двух видов: с регулировкой и без неё.

Первый может менять размер искрового промежутка, тем самым изменяет величину пробивного напряжения.

Рис 2. Устройство трубчатого разрядника

Пробивное напряжение – это одна из главных характеристик разрядника, которая показывает напряжение, при котором в разряднике, между его электродами возникает искры, то есть разрядник пробивается. Полярность подключение к электродам  2 и 3 не имеет существенной разницы, если это разрядник переменной сети.

Дугогасительное устройство в данном случае представляет из себя корпус, который выделяет газ. Современные методы производства позволяют создавать разрядники  различных характеристик.

Принцип работы разрядника

Принцип работы разрядника довольно прост, как и его устройство. При возникновение перенапряжения на электродах разрядника значительно возрастает напряжение. Если это напряжение станет больше напряжение пробоя, которое прописано в характеристике устройства, то возникнет пробой.

Между электродами проскочит искра. При этом снизится напряжение на его электродах, а в искровом промежутке ионизируется воздух. Разрядник станет пробиваться фазным напряжением и возникнет короткое замыкание.

Чтобы этого не произошло, в разряднике присутствует дугогасительное устройство. В зависимости от вида разрядника имеются различные виды дугогасительных устройств. Все разрядники подразделяются на несколько  видов.

Ниже представлены основные виды разрядников.

Трубчатый разрядник

Трубчатый разрядник представляет собой трубку из прочного материала. Сам материал – это различные полимеры. Самый распространённый из них – это полихлорвинил. Полихлорвинил способен вынести  температуру, пригодную для данного типа разрядников.

В трубку помещены два электрода (рис 1.). Один присоединяется к защищаемому элементу, а другой заземляется. Принцип работы трубчатого разрядника довольно прост.

При напряжении пробоя образуется искра, которая ионизирует воздух. Воздух сильно нагревается, при этом идет массовое выделение газов.

Интенсивная газовая генерация гасит дугу фазного напряжения. Такое дугогасительное устройство называется продольным дутьём. Для выхода газов наружу, в  разряднике имеется отверстие.

Газовый разрядник отличается от воздушного только тем, что его корпус наполняют инертным газом (аргоном или неоном). В отличие от воздушного разрядника, в газовом разряднике дугу, образованную фазным напряжением, гасят инертные газы.

В современной электронике трубчатые разрядники распространены повсеместно. Они просты по устройству и надежны.  Пробивное напряжение воздушных разрядников невысокое, поэтому такие разрядники не применяются в более высоковольтной аппаратуре.

Более высокое пробивное напряжение  у газовых разрядников. Они гораздо эффективнее, так как газы не вступают в реакции, тем самым продлевают жизнь электродам.

Рис 3. Трубчатый разрядник

Вентильные разрядники

Вентильный разрядник состоит из набора многократно повторяющихся искровых промежутков и нелинейных сопротивлений.

Принцип работы вентильного разрядника немного другой, чем у трубчатых разрядников. Во время работы электроды искрового промежутка снимают перенапряжения, а нелинейные сопротивления(резисторы) гасят дугу фазного напряжения.

Резисторы состоят из набора вилитовых дисков. Вилит – это запеченная смесь карбида кальция с жидким стеклом. По сравнению с трубчатыми и газовыми разрядниками, вентильные разрядники  имеют более высокое напряжение пробоя.

Рис 4. Вентильный разрядник.

Магнитовентильный разрядник (РВМГ)

В отличие от устройства вентильного разрядника, в устройство магнитовентильного разрядника входит набор кольцевых магнитов.

Принцип работы магнитовентильного разрядника немного другой. При пробое фазным напряжением образуются дуга. Под воздействием магнитного поля магнитов   дуга начинает вращаться, тем самым дуга гасится.

Рис 5. Магнитовентильный разрядник (РВМГ).

Ограничители перенапряжения нелинейные (ОПН)

ActionTeaser.ru — тизерная реклама Ограничители перенапряжения нелинейные не имеют электродов. Они состоят из набора нелинейных полупроводниковых сопротивлений – варисторов.

Варистор – это полупроводниковый резистор, который меняет сопротивление в зависимости от приложенного к нему напряжения. При возрастании напряжения, сопротивление варистора падает, поэтому он пропускает через себя электрический ток, тем самым снимая напряжение с защищаемого участка электрической цепи.

Варисторы в процессе работы очень сильно нагреваются, поэтому корпуса нелинейных ограничителей перенапряжения делают теплопроводными. Это позволяет отводить тепло.

Сама конструкция ОПН очень проста,  поэтому это упрощает методы производства. Также у ОПН неплохие технические характеристики. Количество варисторов можно варьировать в зависимости от нужного пробивного напряжения нелинейного ограничителя перенапряжения.

Рис 6.Ограничитель перенапряжения нелинейный (ОПН).

В заключение хочу скачать, что помимо высоковольтных разрядников, в современной электронике появились низковольтные разрядники.

Это позволяет радиолюбителем широко использовать такие замечательные устройства.

Источник: https://samosoverhenstvovanie.ru/chto-takoe-razryadnik/

Выбор разрядников для защиты от перенапряжения

instrument.guru > Электричество > Выбор разрядников для защиты от перенапряжения

Во время переключений или под воздействием грозовых разрядов в электротехническом оборудовании и линиях электропередачи могут возникать импульсы высокого напряжения, в несколько раз превышающие номинальное значение.

Поскольку изоляция не рассчитана на такое напряжение, может произойти её пробой, сопровождающийся аварией. Чтобы предотвратить её, применяются электрические устройства (разрядники), защищающие от импульсов перенапряжения.

  • Устройство разрядника и принцип действия
  • Виды разрядников
  • Выбор разрядников
  • Выбор по параметрам

Устройство разрядника и принцип действия

В любом разряднике есть электроды, расстояние между которыми называется искровым промежутком и устройство гашения дуги. Один электрод подключается к защищаемому оборудованию, а другой заземляется. При увеличении напряжения выше величины, определяемой размером промежутка между электродами, он пробивается, и импульс перенапряжения отводится через заземление.

Основным параметром ограничителей является гарантированная электрическая прочность при номинальном напряжении. Сие означает, что устройство, ни при каких условиях не сработает в штатной ситуации.

В момент прохождения импульса включается устройство гашения электрической дуги.

Оно должно быстро (в течение полупериода) устранить короткое замыкание, образованное дугой, чтобы не успели сработать устройства защиты от перегрузки.

Виды разрядников

Каталог производимых устройств позволяет сделать выбор разрядников наиболее полно отвечающим предъявляемым требованиям и предпочтительных по цене.

Воздушные (трубчатые) разрядники изготовляются в виде трубок из полимера, который при нагреве может выделять большое количество газа.

На концах трубки закреплены электроды, расстояние между которыми определяет величину напряжения срабатывания.

Во время пробоя материал трубки начинает выделять газ, который выходя через отверстие в корпусе, создаёт дутьё, гасящее электрическую дугу. Напряжение срабатывания превышает 1 кВ.

Разряд, избавляющий от перегрузки: ионные разрядники Bourns с газовым наполнением

Газоразрядники принцип действия

4 февраля 2015

Лучший вариант для защиты цепей от импульсных перегрузок напряжения с большой амплитудой в тех случаях, когда не требуются высокие скорости и точные значения напряжения срабатывания – это использование газоразрядников. Рекомендуется также использовать их в антенных входных каскадах и быстродействующих телекоммуникационных системах. Ведущим мировым производителем этой продукции является компания Bourns.

В цепях электронной аппаратуры при ее эксплуатации могут возникать различные виды перегрузок по току и напряжению, обусловленные внешними электромагнитными импульсами естественного и искусственного происхождения – электростатическими разрядами, грозами, мощными радарами, радиостанциями и так далее.

Кроме того, подобные перегрузки могут возникать из-за неисправностей внешнего оборудования электропитания, а также за счет внутренних переходных процессов в самой аппаратуре.

Требования, предъявляемые к надежности электронных систем и их устойчивости к подобным воздействиям, формулируются различными отраслевыми и международными стандартами [1…9]. В этих документах оговариваются принципы защиты от перегрузок по току и напряжению, критерии устойчивости к перегрузкам, рекомендуемые методы и средства защиты.

В отмеченных стандартах различают первичные и вторичные устройства защиты: плавкие предохранители, газонаполненные разрядники, полимерные предохранители ППТК (MultiFuse, PolySwitch и так далее) и другие аналогичные элементы.

Срабатывание элементов первичной защиты, как правило, вызывает закорачивание входа устройства и стекание тока перегрузки в землю. Данная статья посвящена одному из таких устройств – GDT (Gas Discharge Tube), разрядникам с газовым наполнением или, попросту, газоразрядникам производства компании Bourns.

Cогласно ГОСТ 2.727-68 [10], под термином GDT, подразумеваются два типа устройств – двухэлектродный и трехэлектродный ионные разрядники с газовым наполнением. Международные условные обозначение этих изделий, используемые в данной статье, показаны на рисунке 1.

Рис. 1. Международные условные обозначения для двухэлектродного (а) и трехэлектродного (б) ионных разрядников с газовым наполнением

Принцип действия и типовые схемы включения газоразрядников

Основными преимуществами газоразрядников по сравнению с другими средствами первичной защиты оборудования являются:

  • динамические напряжения срабатывания >1000 В;
  • токи в режиме виртуального короткого замыкания >10000 А;
  • импеданс >1 ГОм;
  • емкость < 1 пФ.

В простейшем варианте газоразрядник конструктивно представляет собой герметичную керамическую трубку, заполненную инертным газом, с обоих концов которой выведены металлические электроды. Функционирует как электронный ключ, который срабатывает, когда разность потенциалов между его электродами превысит некоторое заданное значение.

При этом его электроды замыкаются накоротко, и ток перегрузки стекает на земляную шину. В обычных условиях разрядник практически невидим в цепи защищаемого устройства. С увеличением разности потенциалов между электродами возрастает кинетическая энергия свободных электронов, образуются новые электроны и ионы, и возрастает ток между электродами.

На этом этапе процесс переходит в стадию «тлеющего разряда». При дальнейшем увеличении напряжения процесс может мгновенно перейти в фазу лавинного размножения электронов, вызывая самостоятельный газовый разряд. При стандартном срабатывании газоразрядника время существования тлеющего разряда от начала интенсивной ионизации до газового пробоя составляет несколько микросекунд.

Длительность самого пробоя зависит от конструкции и, как правило, продолжается десятки наносекунд. При этом скачкообразно возрастает ток, и падает разность потенциалов между электродами. В течение разряда напряжение на элементе практически перестает зависеть от тока и находится в промежутке 10…80 В для разных типов разрядников.

Следует обратить внимание на тот факт, что в процессе разряда в некоторых случаях на землю может закорачиваться не только импульс перенапряжения, но также и цепи электропитания.

Типовая схема включения двухэлектродного газового разрядника, защищающая антенный вход цепи от грозовых и индустриальных наводок, показана на рисунке 2. В случае возникновения импульса перегрузки разрядник закорачивает входную цепь на землю, что предохраняет дорогостоящее оборудование от разрушения.

Рис. 2. Типовая схема включения двухэлектродного газового разрядника в цепи приемника спутникового телевидения

После пробоя напряжение на электродах возвращается к нормальному уровню, и процесс идет в обратном направлении: тлеющий разряд – прекращение ионизации – фоновый (практически нулевой) ток – импеданс больше 1 ГОм.

Рис. 3. Термическая защита газоразрядника

В случае длительных статических перегрузок (1…5 с) по напряжению или воздействию переменного тока процесс в разряднике может переходить в постоянно горящую электрическую дугу. При этом газоразрядник будет необратимо разрушен (характерный аналог – электросварка). Избежать подобных ситуаций помогает дополнительная механическая термозащита (рисунок 3).

Термозащита представляет собой специальный пружинный зажим, закрепленный на корпусе разрядника с помощью легкоплавкого припоя. При нагревании корпуса выше определенной температуры припой плавится и зажим закорачивает электроды между собой. В результате происходит короткое замыкание цепи, которое вызывает срабатывание других средств защиты.

Помимо двухэлектродных исполнений, широкое применение в промышленности нашли модели с тремя электродами. Этот тип газоразрядников объединяет в одном корпусе два одинаковых двухэлектродных разрядника с одним общим электродом.

Основным преимуществом таких разрядников является одновременный контроль симметричных цепей.

При этом защищаются одновременно все подключенные цепи, что исключает перекос фаз и снижает перепад напряжений между линиями до безопасного уровня.

Пример подключения трехэлектродного газоразрядника показан на рисунке 4.

Рис. 4. Типовая схема включения трехэлектродного газового разрядника в цепь VDSL-модема

При возникновении перегрузок в одной из ветвей срабатывают сразу обе части разрядника.

GDT характеризуется следующими параметрами*:

  • Номинальное статическое напряжение срабатывания, DCBD (DC breakdown voltage), Vdcbd – напряжение постоянного тока, вызывающее зажигание разрядника (согласно ITU-T и IEC, в тестах используются скорости нарастания импульса перегрузки 100 В/с)**;
  • Гарантированное минимальное статическое напряжение срабатывания, MDCS (Minimum DC Sparkover, 100 V/s, Throughout Service Life), Vmdcs – минимальное статическое напряжение срабатывания в течение всего срока эксплуатации;
  • Максимальное динамическое напряжение срабатывания***, MIS (Maximum Impulse Sparkover), Vimpuls – максимальное пиковое значение импульсного броска напряжения, вызывающее пробой разрядника (согласно ITU-T и IEC, в испытательных тестах используются линейно нарастающие импульсы напряжения с крутизной фронта 100 В/мкс и 1 кВ/мкс);
  • Напряжение горения дуги, AV (Arc voltage), Varc – напряжение между электродами разрядника в режиме, когда через него идет ток пробоя;
  • Максимальный импульсный ток разряда, MSR (MAX Surge Rating), Iimpulse – предельное однократное значение импульсного тока, после воздействия которого газоразрядник остается в рабочем состоянии (значение тока указывается для тестовых импульсов с отношением времени нарастания ко времени спада: 8/20 мкс или 10/350 мкс);
  • Номинальный импульсный ток разряда, IDC (Impulse Discharge Current) – ток, идущий через газоразрядник в режиме пробоя, воздействие которого разрядник способен многократно выдерживать в соответствии с ТУ (значение номинального импульсного тока указывается для тестовых импульсов с отношением времени нарастания ко времени спада 8/20 мкс, 10/350 мкс и 10/1000 мкс);
  • Максимальный переменный ток разряда, ADC (AC Discharge Current), Iac – переменный ток через газоразрядник, воздействие которого разрядник способен многократно выдерживать в соответствии с ТУ (значение номинального переменного тока указывается для действующего значения RMS (Arms);
  • Ток через разрядник в режиме тлеющего разряда, GATC (Glow-Arc Transition Current) – ток в промежутке времени от начала зажигания до начала пробоя;
  • Время срабатывания, PVST (Peak Voltage Switching Time) – интервал времени от начала зажигания до начала пробоя;
  • Время пробоя, ARTT (Arc Region Transition Time) – время, за которое напряжение между электродами разрядника изменяется от максимального динамического значения до напряжения горения дуги;
  • Эксплуатационный ресурс, SL (Surge Life) – значение тока и количество случаев срабатывания, после которого не гарантируются характеристики, указанные в ТУ (значение тока указывается для тестовых импульсов с отношением времени нарастания ко времени спада 10/1000 мкс).

Часто в технической документации указываются только значения минимального статического напряжения срабатывания Vdcbd. Максимальное динамическое напряжение срабатывания Vimpuls можно оценить по формулам [11]:

Vimpulse = (1,4 x Vdcbd) + 140 (для тестовых импульсов 100 В/мкс);

Vimpulse = (1,6 x Vdcbd) + 300 (для тестовых импульсов 1000 В/мкс).

Базовые серии газоразрядников производства Bourns

Компания Bourns выпускает широкую номенклатуру как двухвыводных, так и трехвыводных газоразрядников с различными параметрами и в самых разнообразных исполнениях.

Отдельные серии предназначены для различных областей применения: телекоммуникаций, промышленного оборудования, бытовой техники, медицины и так далее. Некоторые серии предназначены также для защиты по переменному току.

Газоразрядники производства компании Bourns соответствуют телекоммуникационным стандартам GR-974, GR-1361 и ITU-T.

В настоящее время выпускаются шесть базовых семейств:

  • Long Life Series – разрядники повышенной надежности;
  • Fast Acting Series – быстродействующие;
  • Premium Series – для широкого спектра потребительской техники;
  • High Voltage Series – высоковольтные;
  • High Current Series – на высокие токи;
  • FLAT series – новая плоская серия для широкого спектра применений.

Ниже приведен краткий обзор, позволяющий выбрать необходимую модель для конкретной области применения. Подробная техническая документация доступна на сайте производителя [12].

Серия Long Life – газоразрядники повышенной надежности со сроком службы до 20 лет [13]. В состав серии входят модели большой (2026, 2027, 2028), средней (2036) и малой мощности (2035, 2037, 2038). Технические характеристики приведены в таблице 1.

Таблица 1. Технические характеристики серии Long Life

НаименованиеРазмеры, ДхВ, ммМаксимальный импульсный ток разряда Iimpulse (8/20 мкс, 1 срабатывание), кАМакс. переменный ток разряда Iac (RMS, 10 операций), АЭксплуатацион-ный ресурс (для 10/1000 мкс), АНоминальное статическое напряжение срабатывания VdcbdЕмкость, пФКоличество электродовФорм-фактор
2026-xx-XX8×1140201000, >400 срабатываний75…600400 срабатываний400 срабатыванийЦилиндр, поверхностный монтаж
2028-xx-SM8×103020200, >300 срабатываний230…420300 срабатываний90…600300 срабатываний75…600300 срабатываний90…600300 срабатываний150…1100

Высоковольтные разрядники: виды и назначение

Газоразрядники принцип действия

В электрических сетях довольно часто наблюдается появление импульсных всплесков напряжения, вызванных различными причинами: коммутацией аппаратуры, атмосферными разрядами и прочими факторами. Несмотря на то, что такие перенапряжения носят кратковременный характер, они способны вызвать пробой изоляции с последующим коротким замыканием и разрушительными последствиями.

Одним из вариантов предотвращения негативных последствий могло бы стать использование более надежной изоляции, однако этот способ значительно увеличивает стоимость всего оборудования.

Поэтому наиболее оптимальным вариантом стали разрядники, назначение которых зависит от области их применения.

Основной функцией этих устройств является ограничение перенапряжений в электрических сетях и установках.

Общее устройство и принцип работы

Высокочастотное оборудование защищается не только молниеотводами, но и с помощью высоковольтных разрядников. Каждый из них состоит из двух основных частей – электродов и устройства для гашения дуги.

Один из электродов устанавливается на защищаемую цепь, а к другому подводится заземление. Между ними образуется пространство, известное как искровой промежуток. Когда напряжение достигает определенного значения, наступает пробой искрового промежутка между двумя электродами.

За счет этого с защищаемого участка цепи снимается перенапряжение. Основным техническим требованием, предъявляемым к разряднику, является определенный уровень гарантированной электрической прочности в условиях промышленной частоты.

То есть, при нормальном режиме работы сети разрядник не должен пробиваться.

После пробоя в действие вступает дугогасительное устройство. Под действием импульса повышается ионизация искрового промежутка, в результате чего пробивается фазное напряжение, действующее в нормальном режиме.

Оно приводит к короткому замыканию и срабатыванию защитных устройств на этом участке. Основной задачей дугогасительного устройства как раз и является скорейшее устранение замыкания, до срабатывания средств защиты.

Широкое распространение получили конструкции газовых разрядников. В их состав входит коаксиальный элемент с незначительным разрядным промежутком, и патрон с выводом на землю.

В промежутке между ними выполняется установка газоразрядного элемента в форме таблетки, заключенного в стеклянную или керамическую оболочку и оборудованного электродами с каждой стороны.

Внутреннее пространство оболочки заполнено газом – аргоном или неоном.

В случае перенапряжения происходит срабатывание защиты: под действием высокой температуры в разряднике наступает резкое падение сопротивления. После этого образуется дуговой разряд с напряжением около 10 вольт. Каждый такой разрядник оборудуется собственным заземлением, в противном случае он будет бесполезен.

Во всех газовых разрядниках центральная жила коаксиального кабеля и первый электрод соединяются между собой. Второй электрод соединяется с заземленным корпусом разрядника.

Когда через устройство проходит высокий импульс с большим напряжением, происходит пробой разрядника и центральная жила кабеля в течение короткого времени шунтируется на землю.

Наблюдается существенное падение значения тока, до состояния гашения дуги, после чего наступает размыкание, то есть прибор находится в непроводящем режиме.

Как правило, газоразрядная трубка считается одноразовой деталью разрядника, требующая замены после каждого срабатывания.

Технические характеристики газовых разрядников

Каждый газовый разрядник обладает специфическими электрическими свойствами и техническими характеристиками.

  • Номинальный импульсный ток разряда. Технические требования, предъявляемые к разряднику, определяют его способность выдерживать определенное значение импульсного тока. Отклонение от нормы имеет допустимые пределы, определяемые требованиями. Номинальное значение тока всегда указано в технической спецификации конкретного устройства.
  • Емкость и сопротивление изоляции. Данные параметры достигают, соответственно, свыше 10 гОм и менее 1 пФ, что делает такие устройства буквально незаменимыми при использовании в той или иной сети.
  • Статическое напряжение срабатывания. Данным параметром определяется тип разрядника, установленного в защитном устройстве. Его значение равно напряжению, достаточному для зажигания разрядника, при условии медленного возрастания величины напряжения.
  • Динамическое напряжение срабатывания. Эта величина является своеобразным пределом, когда наступает быстрый рост напряжения, при котором происходит срабатывание газового разрядника.

Разрядник- принцип работы, устройство и его виды

Газоразрядники принцип действия

Сейчас в наше время разрядники распространены повсеместно. Поэтому вопросы о разрядниках стали актуальными. Но на большинстве сайтов информация очень  сложная и непонятная. Эта статья очень проста в понимании. Из неё вы узнаете: что такое разрядник, принцип работы, устройство и виды разрядников.

В современной электронике довольно часто возникают сильные всплески напряжения. Перенапряжения могут сильно повлиять на электрические устройства, работающие при нормальных условиях, даже если они кратковременны.

Причиной этого может  стать плохая коммутация электрических цепей, слабая изоляция, резонансные помехи. Причины бывают, как и внутренние, так и внешние.

Атмосферные разряды гроз могут стать внешней причиной перенапряжения.

Для предохранения от перенапряжения  раньше применялись только громоотводы. Сейчас с высоким развитием современной электроники стали применяться такие замечательные устройства, как разрядники.

Разрядники для ограничения перенапряжений

Газоразрядники принцип действия

Разрядник – это пассивное электрическое устройство, у которого при определенном значении приложенного напряжения пробивается искровой промежуток и ограничивает перенапряжения в установке.

Разрядники представляют собой защитные аппараты. Они предназначены для защиты изоляции электрооборудования от перенапряжений.
Разрядник состоит из двух электродов и дугогасительного устройства.

Один из электродов закрепляют на защищаемой цепи, второй электрод заземляют. Пространство между этими двумя электродами называется искровым промежутком. При определенном значении напряжения между электродами искровой промежуток пробивается и снимает перенапряжение с защищаемого участка цепи.

После пробоя импульсом искровой промежуток становится достаточно ионизированным, чтобы фазные напряжения нормального режима могли пробиться, в связи с этим возникает короткое замыкание. Задача дугогасительного устройства — в наиболее короткие сроки устранить это до того, как сработают устройства защиты.

Принцип действия разрядников. В конструкции разрядников предусмотрен воздушный зазор в перемычке, который соединяет фазы линии электропередач и заземляющий контур.

При номинальной величине напряжения цепь в перемычке разорвана.

В случае грозового разряда в результате перенапряжения в ЛЭП происходит пробой воздушного зазора, происходит замыкание цепи между фазой и землей и импульс высокого напряжения напрямую уходит в землю.

2. Типы разрядников

Различают  такие типы разрядников:

  • Воздушный
  • Газовый
  • Вентильный
  • Магнитовентильный

3. Воздушный разрядник закрытого и открытого типа (трубчатый разрядник)

Имеет вид полихлорвиниловой трубки, которая предназначена для гашения дуги. На каждом конце разрядника имеется по одному электроду (рис.1). К одному электроду подведено заземление, а другой установлен на незначительном расстоянии от защищаемого участка.

Рисунок 1 – Структурная схема воздушного разрядника

4. Газовый разрядник

Газовые разрядники представляют собой компоненты, заполненные инертным газом (рис.2). Корпус разрядника изготовлен в виде керамической трубки, концы которой закрыты металлическими пластинами и выступают в роли электродов. 

Рисунок 2 – Структурная схема газового разрядника

5 Вентильный разрядник

Состоит из двух основных частей: многократный искровой промежуток и рабочий резистор, состоящий из последовательно набранных вилитовых дисков (рис.3). Оба этих основных элемента соединены между собой последовательно.

Рисунок 3 – Структурная схема вентильного разрядника

6. Магнитовентильный разрядник (рвмг)

В состав магнитовентильного разрядника входят несколько блоков, соединенных последовательно (рис.4). В каждом блоке имеются единичные искровые промежутки, которые последовательно соединены, а также постоянные магниты. Все элементы блока размещаются в цилиндре из фарфора.

Рисунок 4 – Структурная схема магнитовентильного разрядника

7. Ограничитель перенапряжений нелинейный (ОПН)

В этом разряднике отсутствуют искровые промежутки(рис.5). Конструкция активной части ограничителя включает в себя последовательный набор варисторов.

Рисунок 5 – Структурная схема ограничителя перенапряжений

8. Выбор разрядников

Основные параметры разрядников: класс пропускной способности, наиболее длительное допустимое рабочее напряжение, уровни остающихся напряжений при коммутационных и грозовых импульсах, номинальное напряжение, величина тока срабатывания противовзрывного устройства, номинальный разрядный ток, длина пути утечки внешней изоляции.

Выбор разрядников производится исходя из назначения, конструктивного исполнения, требуемого уровня ограничения перенапряжений, схемы сети и ее параметров.

9. Технические характеристики разрядников

Выделяют такие основные технические характеристики разрядников:

  • Класс напряжения цепи;
  • Наибольшее допустимое напряжение;
  • Пробивное напряжение при частоте 50 Гц в сухом состоянии и под дождем;
  • Импульсное пробивное напряжение при предразрядном времени от 2 до 20 мкс;
  • Остающееся напряжение при волне 8 мкс;
  • Ток утечки;
  • Токовая пропускная способность;
  • Длина пути утечки внешней изоляции;
  • Допустимое натяжение проводов;
  • Высота;
  • Масса ограничителя.

10. Обозначения разрядников

Таблица 1 – Обозначения разрядников на схемах

НаименованиеОбозначение
Разрядник. Общее обозначение.
Разрядник трубчатый
Разрядники вентильный и магнитовентильный
Разрядник шаровой
Разрядник роговой
Разрядник угольный
Разрядник электрохимический

11. Разрядники 6 КВ, 10 КВ, 35кВ, 110 кВ, 220 кВ

Основные характеристики разрядников 6-220 кВ приведены в таблицах 2 и 3.

Таблица 2 – Технические характеристики разрядников 6 кВ, 10 кВ

ПараметрЕдиница измеренияРВО-6 НРВО-10 Н
Класс напряжения сетикВ610
Наибольшее допустимое напряжениекВ7,512,7
Пробивное напряжение при частоте 50 Гц
в сухом состоянии и под дождём:
не менеекВ1626
не болеекВ1930,5
Импульсное пробивное напряжение при
предразрядном времени от 2 до 20 мкс, не более
кВ3248
Остающееся напряжение при волне 8 мкс, не более:
с амплитудой тока 3000АкВ2543
с амплитудой тока 5000АкВ2745
Ток утечки, не болеемкА66
Токовая пропускная способность:
20 импульсов тока волной 16/40 мкскА5,05,0
20 импульсов тока прямоугольной волной длительностью 2000 мксА7575
Длина пути утечки внешней изоляции, не менеесм1826
Допустимое натяжение проводов, не менееН300300
Высота, не болеемм294411
Масса, не болеекг3,14,2

Таблица 3 – Технические характеристики разрядников 35кВ, 110 кВ, 220 кВ

ПараметрЕдиница измеренияРВС-35
РВС-35 Т1
РВС-110М
РВС-110М Т1
РВС-220М
РВС-220М Т1
Класс напряжения сетикВ35110220
Наибольшее допустимое напряжениекВ40,5
Пробивное напряжение при частоте 50 Гц
в сухом состоянии и под дождём:
не менеекВ78200400
не болеекВ98250500
Импульсное пробивное напряжение при
предразрядном времени от 2 до 20 мкс, не более
кВ125285530
Остающееся напряжение при волне 8 мкс, не более:
с амплитудой тока 3000АкВ125315630
с амплитудой тока 5000АкВ130335670
Ток утечки, не болеемкА143367734
Токовая пропускная способность:
20 импульсов тока волной 16/40 мкскА10,010,010,0
20 импульсов тока прямоугольной волной длительностью 2000 мксА150150150
Длина пути утечки внешней изоляции, не менеесм115345690
Допустимое натяжение проводов, не менееН300500500
Высота, не болеемм128031004620
Масса, не болеекг73175497
Поделиться:
Нет комментариев

    Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.