Тръбни отводители
Схематична диаграма на устройството и включването на тръбна искрова междина (RT) е показано на фиг. 9.3. Основата на разрядника е тръба, изработена от газообразуващ материал 1. Единият край на тръбата е запушен с метална обвивка, върху която е фиксиран вътрешният прътов електрод 2. В отворения край на тръбата има друг електрод под формата на пръстен 3. РазстояниетоS1 между прътовия и пръстеновия електрод се нарича вътрешна или дъгова междина. Тръбата е отделена от фазовия проводник чрез външна искрова междинаS2, в противен случай материалът, генериращ газ на тръбата, постоянно ще се разлага под действието на токове на утечка.
Ориз. 11.3 - Схема на устройството на тръбна искра.
Когато възникне импулс на пренапрежение от мълния, и двете междини се пробиват и импулсният ток се разрежда към земята. След края на импулса съпътстващият ток продължава да преминава през искрова междина и искровият разряд се превръща в дъгов разряд. Под въздействието на високата температура на AC дъговия канал в тръбата се получава интензивно отделяне на газ и налягането се повишава значително. Газовете, които се втурват към отворения край на тръбата, създават надлъжен взрив, в резултат на което дъгата изгасва при първото преминаване на тока през нулевата стойност. По време на работа на искровата междина се чува звук, наподобяващ изстрел, а от тръбата се изхвърлят горещи газове.
Волт-секундната характеристика на RT зависи от дължините на външните и вътрешните междини на разрядника и има формата, характерна за празнини с рязко нехомогенно поле (фиг. 9.1, b, крива 3). Стойността на външната искрова междина се избира според условията на защита на изолацията и може да се регулира в определени граници. Стойността на вътрешната искрова междина се задава в съответствие с дъгогасителните свойства на разрядника и не подлежи на регулиране.
За успешното гасене на дъгата на последващия ток е необходимо да се генерира достатъчно интензивен газ в тръбата, който зависи от големината на преминаващия ток. В това отношение има долна граница на токовете, които са надеждно (в един или два полупериода) изключени от тръбна искрова междина. При високи токове образуването на твърде много газ може да доведе до прекомерно натрупване на налягане и разкъсване на тръбата или отстраняване на върховете. Следователно за тръбните отводители се задава и горна граница на изключените токове. Стойността на горната и долната граница на изключените токове зависи от размерите на вътрешния канал на разрядника. Намаляването на дължината на вътрешната междина, както и увеличаването на диаметъра на канала, водят до изместване на двете граници на прекъснатите токове към по-големи стойности. Тази зависимост позволява производството на тръбни отводители с различни граници на прекъсващите токове.
При инсталиране на тръбни отводители във всяка точка на мрежата трябва да се провери токът на късо съединение; в този момент той трябва да попада в обхвата на токовете, изключени от отводителя.
Горната граница на тока, изключен от тръбния разрядник, не трябва да бъде по-малка от възможно най-високия общ ток на еднофазно или трифазно късо съединение, а долната граница не трябва да бъде по-ниска от най-малкия постоянен ток на еднофазно или двуфазно късо съединение.
В резултат на многократна работа на разрядника се развива вътрешният канал на тръбата за гасене на дъгата. При увеличаване на вътрешния диаметър на тръбата с 20-25% тръбната искрова междина престава да съответства на фабричната маркировка за токовете за изключване и трябва да се смени или премаркира.
Понастоящем индустрията произвежда разрядници с фибробакелитови тръби (тип RTF) и с тръби от винилова пластмаса (типове RTV и RTVU). Дизайнът (фибробакелитов разрядник тип RTF е показан на фиг.11.4. Като материал, генериращ газ, в този разрядник се използва влакно. За повишаване на механичната якост фибровата тръба е обвита отгоре с бакелизирана хартия и покрита с влагоустойчив лак. Характеристика на отводителите тип RTF е наличието на камера в затворения край на тръбата. Когато токът преминава през нулевата стойност, налягането в зоната на искрова междина пада и газовете, натрупани в камерата, се втурват към изпускателния отвор, увеличавайки надлъжния взрив и допринасяйки за изчезването на дъгата.
Ориз. 11.4 - Тръбен ограничител тип RTF (влакнесто-бакелитов). 1 - влакнеста тръба; 2 - бакелитна тръба: 3 - взривна камера; 4 - електрод; 5 - индикатор за работа;S— вътрешна искрова междина.
Отводителите тип RTV с винилови пластмасови тръби (фиг. 11.5), които имат по-добри изолационни и газообразуващи свойства, имат по-опростен дизайн от разрядниците тип RTF. Viniplast е нехигроскопичен и запазва изолационните си свойства при работа на открито, така че отводителите тип RTV не се лакират. Високата способност за генериране на газ на виниловата пластмаса направи възможно изоставянето на устройството на камерата в затворения край на тръбата; неговата роля се играе от кухината между прътовия електрод и стените на тръбата. Поради високата механична якост на виниловата пластмаса по отношение на ударни натоварвания, RTV отводителите имат висока горна граница на прекъсващите токове (до 15 kA). За да се увеличи тази граница до 30 kA и да се увеличи механичната якост, многослойна намотка от стъклени влакна, импрегнирана с устойчива на атмосферни влияния епоксидна смола, се прилага към сравнително тънкостенна винилова пластмасова тръба (RTVU отводите са подсилена винилова пластмаса). Отводител от този тип за 220 kV се състои от два тръбни отводителя RTVU-110, които са свързани помежду си със стоманенаскоба с две изпускателни тръби (фиг. 9.6).
Ориз. 11.5 - Тръбен отводител тип RTV (винилпластмаса).
Маркировката на тръбните отводители показва номиналното напрежение и границите на изключените токове. Например марката RTF 110/0,8-5 означава: тръбен влакнесто-бакелитов разрядник за напрежение 110 kV с граници на ефективните прекъснати токове 0,8-5 kA.
Тъй като работата на отводителя е придружена от изпускане на силно йонизирани газове, разположението на отводителите върху опората трябва да бъде такова, че отработените газове да не причиняват фазово или земно съединение. За да направите това, проводници на други фази, заземени конструкции, както и изпускателни зони на отводители, защитаващи други фази, не трябва да попадат в изпускателната зона.
Съществен недостатък на тръбните отводители е наличието на ограничаващи изключени токове. Доста широка гама от необходими отводители усложнява производството, а необходимостта от контрол на диаметъра на вътрешния канал затруднява работата с тръбни отводители. В това отношение разработването на тръбни разрядници без последващ ток е от голямо значение. Основната идея зад дизайна на тези отводители е следната. Във вътрешния канал на искрова междина плътно между електродите е поставена облицовка, изработена от същия материал като стената на тръбата. Импулсният ток, поради кратката си продължителност, ще премине свободно в много малка междина между вложката и стената на тръбата. В същото време бързото генериране на газ в този изключително ограничен обем ще предотврати образуването на последващ ток. По този начин износването на разрядника трябва да бъде драстично намалено и разрядникът може да се монтира във всяка точка на мрежата, независимо от стойността на тока на късо съединение.
Основните недостатъци на тръбните отводители са нестабилни характеристики, наличието на зонаемисии и по-специално стръмна волт-секундна характеристика - изключват възможността за използването им като основно защитно устройство за оборудване на подстанция. Въпреки това, поради своята простота и ниска цена, RT се използва широко като спомагателно средство за защита.
Ориз. 11.6 - Тръбен разрядник тип RTVU-220 (подсилена винилова пластмаса). 1 - винилова пластмасова тръба; 2 - тръба от фибростъкло; 3.4 - скоби на затворени и отворени краища; 5 - свързваща скоба с изпускателна тръба; 6 - плоча електрод "звездичка"; 7 - прътов електрод; 8 - индикатор за работа; 9 - скоби за закрепване на ограничителя; 10 - затягаща щанга за закрепване на електрода на външната искрова междина; S е вътрешната искрова междина.