Дуговые рожки
Дуговые рупоры (иногда дуговые рупоры ) представляют собой выступающие проводники, используемые для защиты изоляторов или коммутационного оборудования в системах передачи электроэнергии высокого напряжения от повреждения во время короткого замыкания . Перенапряжения на линиях электропередачи, вызванные атмосферным электричеством , ударами молнии или электрическими неисправностями, могут вызвать возникновение дуг на изоляторах (перекрытия), которые могут их повредить. С другой стороны, атмосферные условия или переходные процессы, возникающие во время переключения, могут привести к образованию дуги на пути размыкания выключателя во время его работы. Звуковые сигналы обеспечивают путь для возникновения искрового разряда в обход поверхности защищаемого устройства. [1] Рупоры обычно соединяются попарно по обе стороны изолятора: один подключается к части высокого напряжения, а другой к земле или к точке разрыва контакта переключателя. Их часто можно увидеть на изоляционных цепочках воздушных линий или на защитных трансформаторов вводах .
Рога могут иметь различную форму, например, простые цилиндрические стержни, круглые защитные кольца или контурные кривые, иногда называемые «стременами».
Фон
[ редактировать ]Высоковольтное оборудование, особенно то, что установлено снаружи, например, воздушные линии электропередачи , обычно подвергается кратковременным перенапряжениям , которые могут быть вызваны такими явлениями, как удары молнии , неисправности другого оборудования или скачки напряжения во время повторного включения цепи. [2] Подобные события, связанные с перенапряжением, непредсказуемы и, как правило, не могут быть полностью предотвращены. Наконечники линии, на которых линия передачи соединяется с шиной или трансформаторным вводом, подвергаются наибольшему риску перенапряжения из-за изменения волнового сопротивления в этой точке. [3]
Электрический изолятор служит для обеспечения физического разделения проводящих частей и при нормальных условиях эксплуатации постоянно подвергается воздействию сильного электрического поля , которое окружает воздух, окружающий оборудование. События перенапряжения могут привести к тому, что электрическое поле превысит электрическую прочность воздуха и приведет к образованию дуги между проводящими частями и по поверхности изолятора. [1] Это называется вспышкой. Загрязнение поверхности изолятора снижает пробойную прочность и увеличивает склонность к прогоранию. Ожидается, что в системе электропередачи защитные реле обнаруживают образование дуги и автоматически размыкают автоматические выключатели , чтобы разрядить цепь и погасить дугу. В худшем случае этот процесс может занять несколько секунд, в течение которых поверхность изолятора будет находиться в тесном контакте с высокоэнергетической плазмой дуги. Это очень вредно для изолятора и может разрушить хрупкие стеклянные или керамические диски, что приведет к его полному выходу из строя.
Операция
[ редактировать ]
Дуговые рупоры образуют искровой промежуток на изоляторе с более низким напряжением пробоя, чем воздушный путь вдоль поверхности изолятора, поэтому перенапряжение приведет к пробою воздуха и образованию дуги между дуговыми рупорами, отклоняя ее от поверхности изолятора. изолятор. [3] Дуга между рупорами более терпима для оборудования, что дает больше времени для обнаружения неисправности и безопасного гашения дуги с помощью удаленных автоматических выключателей. Геометрия некоторых конструкций побуждает дугу мигрировать от изолятора под действием восходящих токов, нагревающих окружающий воздух. При этом длина пути увеличивается, охлаждая дугу, уменьшая электрическое поле и заставляя дугу гаснуть сама, когда она больше не может охватывать зазор. Другие конструкции могут использовать магнитное поле , создаваемое сильным током, для отвода дуги от изолятора. [4] Этот тип устройства можно назвать магнитным выбросом .
Критерии проектирования и режимы технического обслуживания могут рассматривать дуговые рупоры как жертвуемое оборудование, более дешевое и легко заменяемое, чем изолятор, выход из строя которого может привести к полному разрушению оборудования, которое он изолирует. Выход из строя изоляционных цепочек на воздушных линиях может привести к разрыву линии, что приведет к значительным последствиям для безопасности и затрат.
Таким образом, дугогасительные рупоры играют роль в процессе корреляции защиты системы с характеристиками защитного устройства, известном как координация изоляции . Рупоры должны обеспечивать, среди других характеристик, почти бесконечный импеданс в нормальных условиях эксплуатации, чтобы минимизировать потери кондуктивного тока, низкий импеданс во время перекрытия и физическую устойчивость к высокой температуре дуги. [5]
По мере увеличения рабочего напряжения таким принципам проектирования необходимо уделять больше внимания. При среднем напряжении один из двух рупоров можно не использовать, поскольку в противном случае зазор между рупорами может быть достаточно мал, чтобы его могла преодолеть садящаяся птица. [6] В качестве альтернативы можно установить двойные зазоры, состоящие из двух секций на противоположных сторонах изолятора. [3] В распределительных системах низкого напряжения, в которых риск возникновения дуги значительно ниже, можно вообще не использовать дугогасительные звуковые сигналы.
Наличие дугообразных рупоров обязательно нарушает нормальное распределение электрического поля по изолятору из-за их небольшой, но значительной емкости . Что еще более важно, пробой дугогасительного рупора приводит к замыканию на землю, что приводит к отключению цепи до тех пор, пока замыкание не будет устранено срабатыванием автоматического выключателя. По этой причине нелинейные резисторы, известные как варисторы, могут заменить рупоры дуговой защиты в критических местах. [3]
Если звуковые сигналы установлены неправильно, во время дугового разряда может возникнуть вредный резистивный нагрев.
Защита переключателя
[ редактировать ]Рупоры дугогасителя иногда устанавливаются на распределительных устройствах и трансформаторах с воздушной изоляцией для защиты рычага выключателя от повреждения дугой. Когда переключатель высокого напряжения разрывает цепь, между контактами переключателя может возникнуть дуга, прежде чем ток будет прерван. Рожки предназначены для выдерживания дуги, а не контактных поверхностей самого выключателя. [7] [8]
Коронавирус и калибровочные кольца
[ редактировать ]Рупоры дугового разряда не следует путать с кольцами коронирующего разряда (или аналогичными калибровочными кольцами), которые представляют собой кольцеобразные узлы, окружающие разъемы, или другие детали неправильной формы на оборудовании с высоким потенциалом. Кольца коронирующего разряда и выравнивающие кольца предназначены для выравнивания и перераспределения накопленного потенциала в сторону от компонентов, которые могут быть подвержены локальному накоплению и разрушительным разрядам, хотя иногда любое из этих устройств может быть установлено в непосредственной близости от узла дугогасительного рупора.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б Шорт, Том А. Справочник по распределению электроэнергии . ЦРК Пресс . п. 348. ИСБН 978-0-8493-1791-0 .
- ^ Гайл, А.Е.; Патерсон, В. (1977). Электроэнергетические системы . Пергамон. стр. 131–132. ISBN 0-08-021729-Х .
- ^ Jump up to: а б с д Ассоциация обучения электротехнике. Защита энергосистемы . Том. 2. ИЭПП. стр. 296–297. ISBN 978-0-85296-836-9 .
- ^ Ткацкие станки, JST (1988). Изоляторы для высоких напряжений . ИЭПП. п. 107. ИСБН 978-0-86341-116-8 .
- ^ Гловер, доктор медицинских наук; Сарма, М. (1987). Анализ и проектирование энергетических систем . PWS-КЕНТ. п. 416. ИСБН 0-534-07860-5 .
- ^ МакКомб, Джон; Хей, Франция (1966). Практика над воздушной линией (3-е изд.). Макдональд. п. 182.
- ^ Хордески, Майкл Ф.; Пансини, Энтони Дж. (2007). Электрораспределительная инженерия . Фэрмонт Пресс. п. 365. ИСБН 978-0-88173-546-8 .
- ^ Пансини, Энтони Дж. (1998). Электрические трансформаторы и энергетическое оборудование . Фэрмонт Пресс. п. 185. ИСБН 978-0-88173-311-2 .