Безвыводный и разделительный разрядники

Разделительный разрядник Tyco Electronics

Безвыводный разрядник

Введение

Рисунок 1. Схема из патента на безвыводной разрядник 1979

Безвыводный и разделительный разрядник являются наиболее современными типами разрядников в сфере защиты от всплесков напряжения. Этих разрядников не было до представления разрядников на основе оксида метала, сейчас они известны как уголковые разрядники. В 1979 году был выдан патент Френсису Келли, это было одно из первых описаний подобного устройства. В патенте говорится как об основах этого устройства, так и о том, почему оно так важно для защиты кабельных систем. Кроме как уголковый разрядник эти устройства имеют еще несколько названий, такие как разрядник с установочным зазором и разъемный разрядник в обозначении IEEE. В обозначении МЭК, термин разделительный разрядник это единственный термин, который описывает именно этот тип разрядников. Во всех случаях они используются для защиты кабельных систем при средних напряжениях 11-42кВ.

Определения

Безвыводный разрядник: Разрядник выполнен в защитном корпусе, что обеспечивает изоляцию системы и защитное заземление, предназначен для установки в обрамлении для защиты подземного и смонтированного на бетонной подушке распределительного оборудования и электрических цепей. Обычно исполнения рассчитанные на 200A нагрузку можно подключать и отключать когда система под напряжением, однако существуют исполнения рассчитанные на 200 А нагрузку, которые можно подключать или отключать только когда система отключена (IEEE).

Разделительный разрядник: Разрядник выполнен в изолированном или экранированном корпусе для изоляции системы, предназначен для установки в обрамлении для защиты распределительного оборудования и систем. Электрическое подключение может быть сделано с помощью скользящего контакта или болтового соединения, однако все разделительные разрядники являются разрядниками, которые можно включать или выключать только при отключенной системе (МЭК).

Ушко для установки или снятия штангой для работы под напряжением Пружина для поддержания хорошего контакта между дисками и нижней крышкой

Рисунок 2 Безвыводный разрядник в разрезе

Высоковольтный разъем, водонепроницаемый, но в то же время имеет зазор для горячего включения или выключения Высоковольтное подключение Посадка с натягом обеспечивает герметичность стыка Полупроводящий литой корпус стандарт ИИЭР 592 потенциал которого остается близок к потенциалу земли, в то время как разрядник под напряжением (отсюда и название Обмотка из твердой резины, которая дает разряднику механическую прочность и обеспечивает водонепроницаемую конструкцию Диски из оксида метала. Часто находятся в эпоксидном или стекловолоконном корпусе. Нижняя крышка, удерживающая диски из оксида метала, является нижним уплотнителем и служит местом подключения заземления разрядника.

Эффект удвоения напряжения

Специальные безвыводные и разделительные разрядники в основном используются для смягчения эффекта удвоения напряжения, который всегда присутствует на открытых точках подземных электрических цепей. При прохождении грозового перенапряжения разрядник на опоре, его ограничение, при этом разрядник позволяет происходящему всплеску напряжения ограниченной величины проходить в подземную линию.

Рисунок 3 Воздушная линия к подземной (кабельной) с двумя подземными ветвями

Рисунок 4 Напряжение в ветви 2 без безвыводного разрядника

Рисунок 5 Ветвь 1 с безвыводным разрядником на конце

Рисунок 6 Ток через разрядник на опоре и безвыводный разрядник

На рисунке 3 показана цепь, которая имеет две подземные ветви в распределительной подземной цепи. Ветвь 1 имеет безвыводный разрядник на своем конце, а ветвь 2 не имеет. Когда проходящий всплеск напряжения от разрядника на опоре доходит до конечной точки в подземной линии, величина напряжения удвоится в точке цепи, как показано на рисунке 4. Когда тот же всплеск доходит до конечной точки в ветви 1, где установлен бызвыводный разрядник, напряжение не удваивается, а уменьшается, как показано на рисунке 5. Даже если бы разрядник на опоре и безвыводный разрядники были одного номинала, ограниченное напряжение на безвыводном разряднике было бы намного меньше чем на разряднике на опоре, потому что разрядник на опоре проводит практически весь ток грозового удара как показано на Рисунке 6, а безвыводный разрядник проводит только несколько кА.

Рисунок 7 Подземная (кабельная) линия с безвыводным разрядником расположеным за одну секцию кабеля до конечной точки

Безвыводный разрядник расположенный не в конечной точке

В случае, когда безвыводный разрядник расположен не в конечной точке, как показано на рисунке 7 имеем интересный результат. Напряжение конечной точки без разрядника удваивается, но не удваивается напряжение на безвыводном разряднике, Рисунок 8, и и не удваивается на разряднике на опоре как показано на Рисунке 4.

Рисунок 8 Подземная линия с безвыводным разрядником расположеным за одну секцию кабеля до конечной точки

Рассуждения о номинале безвыводного разрядника

Безвыводный и разделительный разрядники рассчитаны как 5kA разрядники. IEEE безвыводный разрядник также может быть охарактеризован как разрядник малого номинала, который на одни энергетический класс ниже разрядника нормального номинала (5кА). Эти более низкие значения энергии вполне подходят, поскольку подземные линии везде защищены разрядником на вертикальной опоре и как видно на рисунке 4 он проводит большинство импульсных токов, оставляя только несколько kA на безвыводный разрядник.

Рисунок 9 Кабельная линия с безвыводным разрядником расположеным за одну секцию кабеля до конечной точки

Уникальной характеристикой безвыводного и разделительного разрядников является

конфигурация высоковольтного разъема устройства. Так как высоковольтный контакт должен плотно входить в разъем, конструкции разъемов очень специфичны как в стандартах IEEE так и МЭК. В стандартах IEEE, есть три обычных интерфейса, 15, 25 и 35кВ.

В стандартах МЭК, также существует несколько интерфейсов.

Наряду с другими, они включают 250A, 400A, и 630A, все они включаются и выключаются при обесточенной системе.

Этот тип разрядника также изображен в нескольких вариантах, в зависимости от того, как он должен быть установлен в цепи. Например установочный зазор это конструкция, при которой разрядник установлен в кронштейне, известном как установочный зазор трансформатора на бетонной подушке. (центральный разрядник на рисунке 9).

Входящая линия может быть легко разорвана прямо в разряднике, что позволяет избежать открытой конечной точки. Другие варианты включают встроенные разрядники где трансформатор питается от входящей линии через разрядник. Во всех случаях разрядники работают одинаково.

Рассмотрение режима отказа

Режим отказа этого разрядника диагностируется не так как у других типов разрядников. Для этого разрядника, возможно его извлечение, извлечение дисков снизу устройства, но не с боку во время отказа. Допустимо только это, так как разрядник обычно установлен в закрытых помещениях, где извлечение частей не является таким безопасным как для наземного разрядника. Ток повреждения, используемый для контроля также намного ниже, так как обычно в подземных распределительных цепях большие токи отсутствуют.

Вопросы установки

Как и во всех разрядниках, очень важно чтобы подключение вывода разрядника было максимально коротким. При этом подключение должно быть таким, чтобы исключить пробой разрядника.

Соответствующие стандарты испытаний и руководства по применению

Три стандарта IEEE которые применяются к этому разряднику - C62.11, IEEE 592 и IEEE 386, которые описывают все необходимые испытания которые необходимы для сертификации. Руководства по применению C62.22 и C62.22.1 являются соответствующими.

Документы МЭК относящиеся к делу: 60099-4 и CENELEC 629.1 S1 для диагностики, 60099-5 для применения.