РМК-20-IV-УХЛ1 инновационное решение для молниезащиты ВЛ 6-10-15-20 кВ

Разрядник предназначен для защиты воздушных линий электропередачи напряжением 10 – 20 кВ трехфазного переменного тока с защищёнными и неизолированными проводами от индуктированных грозовых перенапряжений и их последствий и рассчитан для работы на открытом воздухе при температуре от минус 60°С до плюс 50°С в течение 30-и лет.

Основными элементами РМК-20 являются: мультикамерная система (МКС), несущий стеклопластиковый стержень и узел крепления разрядника к стержню изолятора. Разрядник устанавливается на металлический стержень изолятора с искровым воздушным промежутком S=3-6 см между верхним концом разрядника и проводом. При воздействии грозового перенапряжения сначала пробивается искровой воздушный промежуток, а затем – МКС разрядника.

МУЛЬТИКАМЕРНАЯ СИСТЕМА

В результате интенсивных работ по усовершенствованию систем молниезащиты ОАО «НПО «Стример» удалось разработать разрядники на классы напряжения 6-35 кВ и выше с так называемой мультикамерной системой1 (МКС). Предложен также принципиально новый аппарат: изолятор–разрядник с мультикамерной системой (ИРМК), который сочетает в себе свойства изолятора и разрядника одновременно. При использовании ИРМК возможно обеспечить грозозащиту ВЛ любого класса напряжения, так как с увеличением класса напряжения увеличивается число изоляторов в гирлянде и соответственно увеличивается номинальное напряжение и дугогасящая способность гирлянды из ИР.

Возможны различные конструкции изоляторов со свойствами разрядников. Основу ИРМК составляют обычные массово выпускаемые изоляторы (стеклянные, фарфоровые или полимерные), на которых специальным образом установлена МКС. Причём установка МКС не приводит к ухудшению изоляционных свойств изолятора, но благодаря ей он приобретает свойства разрядника. Поэтому в случае применения ИРМК на ВЛ не требуется применения грозозащитного троса. При этом снижается высота, масса и стоимость опор, а также стоимость всей ВЛ в целом и обеспечивается надёжная грозозащита линий, т.е. резко сокращается число отключений линий и уменьшаются ущербы от недоотпуска электроэнергии и эксплуатационные издержки.

Основным элементом мультикамерных разрядников (РМК) в том числе и ИРМК является мультикамерная система (МКС). Она состоит из большого числа электродов, вмонтированных в профиль из силиконовой резины. Между электродами выполнены отверстия, выходящие наружу профиля. Эти отверстия образуют миниатюрные газоразрядные камеры. При воздействии на разрядник импульса грозового перенапряжения пробиваются промежутки между электродами. Благодаря тому, что разряды между промежуточными электродами происходят внутри камер, объёмы которых весьма малы, при расширении канала создаётся высокое давление, под действием которого каналы искровых разрядов между электродами перемещается к поверхности изоляционного тела и далее – выдуваются наружу в окружающий разрядник воздух. Вследствие возникающего дутья и удлинения каналов между электродами каналы разрядов охлаждаются, суммарное сопротивление всех каналов увеличивается, т.е. общее сопротивление разрядника возрастает, и происходит ограничение импульсного тока грозового перенапряжения.

По окончании импульса грозового перенапряжения к разряднику остаётся приложенным напряжение промышленной частоты. Как показали проведённые исследования, в разрядниках с МКС возможны два типа гашения искрового разряда:

1) при переходе сопровождающего тока 50 Гц через ноль (в дальнейшем такой тип гашения называется «гашением в нуле»);
2) при снижении мгновенного значения импульса грозового перенапряжения до определённого значения большего или равного мгновенному значению напряжения промышленной частоты, т.е. осуществляется гашение тока импульса грозового перенапряжения без сопровождающего тока сети (в дальнейшем такой тип гашения называется «гашением в импульсе»).

Механизм гашения искрового разряда в МКС напоминает механизм гашения дугового разряда в трубчатом разряднике. Существенное отличие состоит в том, что внутри трубчатого разрядника достаточно долго (до 10 мс, т. е. до 10 000 мкс) горит дуга. Она выжигает стенки газогенерирующей трубки, и образовавшиеся от теплового разрушения газы выдувают канал разряда наружу. В случае «гашения в нуле» МКС дуга начинается в дугогасящих камерах, а затем большая её часть выдувается наружу в открытое пространство. Материал камер не газогенерирующий, дутьё образуется просто за счёт расширения канала разряда, поэтому эрозия стенок камер незначительная.

В случае «гашения в импульсе», длительность которого составляет микросекунды или десятки микросекунд, эрозии практически нет даже после многократных срабатываний МКС.

МКС испытаны на электродинамическую устойчивость импульсами тока с максимальным значением 100-110 кА. Образцы МКС выдержали 10 воздействий указанных импульсов без разрушения.

Технические характеристики

Класс напряжения, кВ	20
Число дугогасящих камерМКС	40
Импульсное 50 %-ное разрядное напряжение, не более, кВ на положительной полярности на отрицательной полярности	85 85
Число выдерживаемых импульсных воздействий при приложении импульсного напряжения 500 кВ и срабатывании разрядника, не менее	100
Число выдерживаемых импульсных воздействий при приложении импульсного напряжения с крутизной 2000 кВ/мкс и срабатывании разрядника, не менее	3
Выдерживаемое напряжение промышленной частоты, не менее, кВ	50
Многократно (2 воздействия) выдерживаемый импульсный ток 4¤10 мкс, не менее , кА	100
Масса, кг	1,5
Срок службы, не менее, лет	30

Установка

Для защиты от индуктированных перенапряжений разрядники устанавливаются по одному на опору с чередованием фаз. При этом токи промышленной частоты, сопровождающие многофазные замыкания, вызванные грозовыми перенапряжениями, протекают по контурам, включающим в себя сопротивления заземления опор. Эффективность гашения сопровождающих токов тем выше, чем меньше они по величине, а наличие сопротивлений заземления опор в контуре замыкания благоприятным образом влияет на снижение величины сопровождающих токов.