Вентильный разрядник: конструкция и принцип действия

В сетях электроснабжения часто возникают кратковременные скачки напряжения, вызванные коммутацией электрооборудования или атмосферными разрядами. Такие процессы кратковременны, но значение напряжения может превысить номинальное в сотни раз. Этого вполне достаточно,чтобы вызвать пробой изоляции, а затем и короткое замыкание. Чтобы избежать этого,можно использовать изоляцию с очень высокой диэлектрической прочностью. Это существенно увеличивает стоимость электрооборудования.

Устройство и принцип действия искровых разрядников

На практике для защиты от атмосферных и внутренних перенапряжений в сетях электрического тока применяют искровые разрядники – устройства для ограничения перенапряжений. Конструктивно искровой разрядник состоит из 2-х электродов, расположенных на определенном расстоянии друг от друга,(один из которых включен в цепь защищаемого электрооборудования, второй электрод заземляется)и камеры для гашения электрической дуги.При достижении напряжения сети искровой промежуток между 2-мя электродами разрядника пробивается, в цепи заземленного электрода возникает импульсный ток, значение напряжения в защищаемой сети падает до приемлемых величин. Дугогасительная камера сокращает время существования электрической дуги при пробое промежутка. Главное ее назначение – восстановить диэлектрическую прочность промежутка после пробоя до срабатывания релейной защиты от замыкания на землю за как можно более короткий промежуток времени.

Виды искровых разрядников

Различают несколько основных видов искровых разрядников:

• Трубчатые разрядники – самые простые и недорогие защитные устройства. Дугогасительная камера представляет собой трубку из полимерного материала. При срабатывании происходит нагрев полимера, который сопровождается выделением газа. Гашение дуги происходит за счет продольного дутья.
• Газовые разрядники – имеют герметичную дугогасительную камеру, заполненную инертным газом, который обеспечивает более высокую скорость срабатывания и гашения электрической дуги.
• Вентильные разрядники – состоят из нескольких последовательных искровых промежутков и резисторов нелинейного сопротивления.При прохождении импульсного тока их сопротивление падает, при токе частоты 50 Гц – увеличивается. Это обеспечивает эффективное отключение сопровождающего тока.
• Магнитовентильныеразрядники. Их основное отличие от устройств вентильного типа – наличие постоянных магнитов в искровом промежутке. За счет воздействия магнитного поля гашение электрической дуги происходит быстрее.

Характеристики искровых разрядников

Для того, чтобы обеспечить эффективную защиту электрооборудования при достижении напряжения критического значения, искровой промежуток разрядника должен пробиваться раньше, чем изоляция защищаемого устройства. Значения напряжения, при котором происходит пробой искрового промежутка, называется пробивным напряжением.

Вольт-секундная характеристика разрядника – один из самых главных его параметров. Она определяет,какое время при критическом значении напряжения искровой промежуток не пробивается. При выборе разрядника необходимо, чтобы его вольт-секундная характеристикаимела пологую форму и лежала ниже аналогичного параметра изоляции электрооборудования.

При пробое искрового промежутка напряжение в цепи оборудования не сразу падает до номинального значения. Остаточное напряжение не должно вызватьнарушения диэлектрическойпрочности изоляции защищаемого оборудования.Чем меньше остаточное напряжение, тем эффективней защита электрооборудования.

После пробоя искровой промежуток имеет малую диэлектрическую прочность и пробивается нормальным напряжением в сети. Ток, называемый сопровождающим, течет через искровой промежуток и заземленный электрод разрядника на землю.Для того, чтобы релейная защита от замыкания на землю не успела сработать, необходимо отключить этот ток. Время отключения сопровождающего тока должно составлять не более одного полупериода напряжения частотой 50 Гц.

Искровой разрядник не должен срабатывать при номинальном значении напряжения. Все характеристики этих защитных устройств должны быть стабильны и не изменять своих значений после многократных срабатываний.