Et gnistgab er en elektrisk enhed designet til at begrænse overspændinger i elektriske installationer og elektriske netværk . Oprindeligt var en overspændingsafleder en anordning til overspændingsbeskyttelse baseret på et gnistgab. Derefter, for at begrænse overspændinger, begyndte enheder baseret på halvledere og metaloxidvaristorer at blive brugt , i forhold til hvilke udtrykket "afleder" stadig bruges.
Udblæsningssikring [1] [2] er en elektrisk enhed designet til at beskytte lavspændingssystemer med isoleret neutral ( IT ) mod forekomsten af højspænding i dem i tilfælde af isolationsnedbrud i transformere. Det er en enkeltvirkende luftspalte af et specielt design [3] .
I elektriske netværk er der ofte pulserende spændingsstigninger forårsaget af skift af elektriske enheder, atmosfæriske udladninger eller andre årsager. På trods af den korte varighed af en sådan overspænding kan det være nok at nedbryde isoleringen eller pn-forbindelserne af halvlederenheder og som følge heraf en kortslutning , hvilket fører til ødelæggende konsekvenser. [4] Bedre isolering og højere spænding halvledere kan bruges til at eliminere muligheden for en kortslutning, men dette resulterer i en betydelig stigning i udstyrsomkostninger. I denne henseende er det tilrådeligt at bruge afledere i elektriske netværk.
Aflederen består af to elektroder og en lysbueanordning.
En af elektroderne er fastgjort til det beskyttede kredsløb, den anden elektrode er jordet . Mellemrummet mellem elektroderne kaldes gnistgabet . Ved en vis spændingsværdi mellem de to elektroder bryder gnistgabet igennem og fjerner derved overspændingen fra den beskyttede del af kredsløbet. Et af hovedkravene til aflederen er garanteret elektrisk styrke ved industriel frekvens (aflederen bør ikke bryde igennem ved normal netværksdrift).
Efter et sammenbrud med en puls er gnistgabet tilstrækkeligt ioniseret til at bryde gennem fasespændingen i den normale tilstand, i forbindelse med hvilken der opstår en kortslutning og som følge heraf driften af RPA -enhederne , der beskytter dette område. Opgaven for lysbueslukkeren er at eliminere denne kortslutning på kortest mulig tid, før beskyttelsesanordningerne fungerer.
Luftgabet er et lysbueslukkende rør lavet af polymerer, der er i stand til at gennemgå termisk nedbrydning med frigivelse af en betydelig mængde gasser og uden væsentlig forkulning - polyvinylchlorid eller plexiglas (oprindeligt, i begyndelsen af det 20. århundrede, var det fiber ) , fra forskellige ender af hvilke elektroder er fastgjort. Den ene elektrode er jordet, og den anden er placeret i en vis afstand fra den (afstanden bestemmer driftsspændingen eller nedbrydningen af aflederen) og har en direkte elektrisk forbindelse til den beskyttede linjeleder. Som et resultat af et sammenbrud opstår der intens gasdannelse (plasma) i røret, og der dannes en langsgående eksplosion gennem udstødningshullet, tilstrækkelig til at slukke lysbuen. I en åben luftudlader frigives plasmagasser til atmosfæren. Nedbrydningsspændingen af luftudladere er mere end 1 kV.
Designet og funktionsprincippet er identisk med luftudladeren. Den elektriske udladning sker i et lukket volumen (keramisk rør) fyldt med inaktive gasser. Processen med elektrisk udladning i et gasformigt medium gør det muligt at give de bedste karakteristika for aktiveringshastigheden og slukning af aflederen. Nedbrydningsspændingen for et gasfyldt gnistgab er fra 60 volt til 5 kilovolt. I elektriske signalkredsløb med den passende spænding kan en miniature neonlampe bruges som gnistgab .
Der anvendes også gasafledere med tre elektroder, designet til at begrænse overspændinger på par af ledninger, der ikke er galvanisk forbundet til jord under normal drift.
Gasafledere kan udstyres med termisk beskyttelse. Normalt er dette en speciel metalklemme (eller beslag), som er fastgjort til aflederens krop med smeltelodde. Efter opvarmning og opnåelse af en vis temperatur kortsluttes elektroderne mellem sig med en metalklemme, hvilket forårsager driften af de resterende beskyttelseselementer.
Et ventildrevet gnistgab består af to hovedkomponenter: et multipelt gnistgab (bestående af flere enkeltstående gnistgab forbundet i serie) og en arbejdsmodstand (bestående af en række vilite skiver). Det multiple gnistgab er forbundet i serie med en køremodstand . På grund af det faktum, at vilite ændrer karakteristika, når den fugtes, er arbejdsmodstanden hermetisk forseglet fra det ydre miljø. Under en overspænding bryder et multipelt gnistgab igennem, arbejdsmodstandens opgave er at reducere værdien af følgestrømmen til en værdi, der med succes kan slukkes af gnistgab. Vilite har en særlig egenskab - dens modstand er ikke-lineær - den aftager med stigende strømstyrke. Denne egenskab gør det muligt at føre mere strøm med mindre spændingsfald. Takket være denne egenskab har ventilafledere fået deres navn. Andre fordele ved ventilafledere omfatter støjsvag drift og ingen gas- eller flammemissioner.
RVMG består af flere på hinanden følgende blokke med et magnetisk gnistgab og et tilsvarende antal wilite-skiver. Hver blok af magnetiske gnistgab er en alternativ forbindelse af enkelte gnistgab og permanente magneter indesluttet i en porcelænscylinder .
Ved nedbrud i enkelte gnistgab opstår der en lysbue, som på grund af magnetfeltets påvirkning, der skabes af ringmagneten, begynder at rotere med høj hastighed, hvilket sikrer hurtigere lysbueslukning sammenlignet med gnistgab af ventiltypen.
Under drift er isoleringen af elektrisk netværksudstyr udsat for driftsspænding, samt forskellige typer overspændinger, såsom lyn, switching, kvasi-stationær. De vigtigste anordninger til beskyttelse af netværk mod lynnedslag og skiftende overspændinger er ventilafledere (RV) og ikke-lineære overspændingsafledere (OPN). Når man bygger eller opgraderer eksisterende overspændingsbeskyttelseskredsløb ved hjælp af overspændingsafledere og RT, er det nødvendigt at løse to hovedopgaver, der er tæt forbundet med hinanden:
RV's og aflederens beskyttende egenskaber er baseret på ulineariteten af strømspændingsegenskaberne for deres arbejdselementer, hvilket giver et mærkbart fald i modstanden ved forhøjede spændinger og en tilbagevenden til sin oprindelige tilstand, efter at spændingen er reduceret til normal drift. Den lave ulinearitet af strømspændingsegenskaberne for arbejdselementerne i aflederne tillod ikke samtidig at give en tilstrækkelig dyb overspændingsbegrænsning og en lav ledningsstrøm, når de blev udsat for driftsspændingen, fra hvilken påvirkning det var muligt at tune ud vha. indførelse af gnistgab i serie med det ikke-lineære element. Den betydeligt større ikke-linearitet af modstanden af zinkoxidvaristorerne af overspændingsafledere til overspændingsafledere gjorde det muligt at opgive brugen af gnistgab i deres design, det vil sige, at de ikke-lineære elementer af aflederen er forbundet med netværket i hele dens hele levetiden.
På nuværende tidspunkt er ventilafledere praktisk talt udgået af produktion og har i de fleste tilfælde udtjent deres normale levetid. Konstruktionen af udstyrsisoleringsbeskyttelseskredsløb til både nye og moderniserede transformerstationer mod lyn og skiftende overspændinger er nu kun mulig med brug af overspændingsafledere.
Identiteten af det funktionelle formål med RT og overspændingsafledere og den tilsyneladende enkelhed i udformningen af sidstnævnte fører ofte til, at udskiftningen af afledere med overspændingsafledere udføres uden at kontrollere tilladeligheden og effektiviteten af at bruge den installerede overspændingsafleder ved punktet i det pågældende netværk. Dette forklarer den øgede ulykkesrate for OPN.
Ud over det forkerte valg af installationssteder og karakteristika for afledere, er en anden årsag til skade på afledere de varistorer af dårlig kvalitet, der bruges i deres montage, som primært omfatter kinesiske og indiske varistorer.
Stanggnistgab, også kendt som buebeskyttende horn, bruges til at beskytte beskyttede ledninger mod udbrænding og overføre enfaset kortslutning. i to-faset. For at der kan opstå en lysbue, kræves der en kortslutningsstrøm på over 1 kA. På grund af den relativt lave spænding (6-10 kV mod 20 kV i finske netværk) og høj jordmodstand er "buebeskyttende horn" i russiske netværk ineffektive.
I øjeblikket er de forbudt på 6-10 kV luftledninger i "Forskrifter om teknisk politik" fra Federal Grid Company. Men på grund af deres ekstreme enkelhed og lave omkostninger er gnistgab de facto installeret i nogle RES.
Funktionsprincippet for aflederen er baseret på brugen af effekten af en glidende udledning, som giver en stor længde af pulseret overlap over aflederens overflade, og forebyggelse, på grund af dette, af overgangen af det pulserede overlap ind i en strømbue af industriel frekvensstrøm. Udledningselementet i RDI, langs hvilket glideudledningen udvikler sig, har en længde flere gange større end længden af den beskyttede ledningsisolator. Udformningen af aflederen sikrer dens lavere elektriske impulsstyrke sammenlignet med den beskyttede isolering. Hovedtræk ved det lange gnistgab er, at på grund af den store længde af den pulserende lyndækning reduceres sandsynligheden for at etablere en kortslutningsbue til nul.
Der er forskellige modifikationer af RDI, som adskiller sig i formålet med og funktionerne i de luftledninger, som de bruges på.
RDI er designet til at beskytte luftledninger med en spænding på 6-10 kV trefaset vekselstrøm med beskyttede og blottede ledninger mod inducerede lynstød og deres konsekvenser og direkte lynnedslag; designet til udendørs drift ved omgivelsestemperatur fra minus 60 °C til plus 50 °C i 30 år.
Den største fordel ved RDI er, at udledningen udvikler sig langs apparatet gennem luften og ikke inde i det. Dette giver dig mulighed for betydeligt at øge produkternes levetid og øger deres pålidelighed.
Flerkammeraflederen består af et udledningselement og en fastgørelsesenhed. Som udledningselement anvendes et flerkammersystem, som omfatter flere lysbuedæmpende kamre.
Funktionsprincippet for et flerkammergnistgab er baseret på at slukke lysbuen i en puls, som opstår som følge af inducerede overspændinger.
Forholdet mellem direkte lynnedslag og induceret overspænding er i gennemsnit 10-20% (for det centrale Rusland - 20-30%) til 80-90% [5] .
Sammenlignet med et langt gnistgab er et flerkammergab designet til en højere kortslutningsstrøm. Dette gør den anvendelig til et bredere udvalg af luftledninger, den har også en større kompakthed.
På elektriske kredsløbsdiagrammer i Rusland er afledere udpeget i henhold til GOST 2.727-68.
1. Generel betegnelse for aflederen
2. Rørafleder
3. Ventil- og magnetventilafleder 4. Overspændingsafleder
, varistor
5. Udblæsningssikring
6. Gasudlader
7. Tre-elektrode gasudlader
8. Gasudlader med termisk beskyttelse
| Gasudledningsanordninger | ||
|---|---|---|
| zener dioder | ||
| Skifte lamper | ||
| Indikatorer | ||
| Udledere |
| |
| Sensorer |
| |
| Typer af gasudledning | ||
| Andet | ||