Jiskřiště je elektrické zařízení určené k omezení přepětí v elektrických instalacích a elektrických sítích . Zpočátku byl svodič přepětí zařízením pro ochranu proti přepětí na bázi jiskřiště. Poté se pro omezení přepětí začala používat zařízení na bázi polovodičů a metaloxidových varistorů , ve vztahu k nimž se stále používá termín „svodič“.
Přerušená pojistka [1] [2] je elektrické zařízení určené k ochraně nízkonapěťových systémů s izolovaným neutrálem ( IT ) před výskytem vysokého napětí v nich v případě porušení izolace v transformátorech. Jedná se o jednočinnou vzduchovou mezeru speciální konstrukce [3] .
V elektrických sítích často dochází k pulzním napěťovým rázům způsobeným spínáním elektrických zařízení, atmosférickými výboji nebo z jiných důvodů. Navzdory krátkému trvání takového přepětí může stačit k porušení izolace nebo pn přechodů polovodičových zařízení a v důsledku toho ke zkratu , což vede k ničivým následkům. [4] K eliminaci možnosti zkratu lze použít lepší izolaci a polovodiče s vyšším napětím, ale to má za následek výrazné zvýšení nákladů na zařízení. V tomto ohledu je vhodné použít svodiče v elektrických sítích.
Svodič se skládá ze dvou elektrod a zhášecího zařízení.
Jedna z elektrod je připojena k chráněnému obvodu, druhá elektroda je uzemněna . Prostor mezi elektrodami se nazývá jiskřiště . Při určité hodnotě napětí mezi oběma elektrodami se jiskřiště prolomí , čímž se odstraní přepětí z chráněné části obvodu. Jedním z hlavních požadavků na svodič je zaručená elektrická pevnost při průmyslové frekvenci (svodič by při běžném síťovém provozu neměl prorazit).
Po průrazu impulsem je jiskřiště dostatečně ionizováno , aby prolomilo fázové napětí normálního režimu, v souvislosti s tím dochází ke zkratu a v důsledku toho k provozu RPA zařízení , která tuto oblast chrání. Úkolem zhášecího zařízení oblouku je odstranit tento zkrat v co nejkratším čase před tím, než ochranná zařízení zafungují.
Vzduchová mezera je oblouková zhášecí trubice vyrobená z polymerů schopných tepelné degradace s uvolňováním značného množství plynů a bez výrazného zuhelnatění - polyvinylchlorid nebo plexisklo (původně na počátku 20. století to bylo vlákno ) , na jejichž různých koncích jsou upevněny elektrody. Jedna elektroda je uzemněna a druhá je umístěna v určité vzdálenosti od ní (vzdálenost určuje provozní napětí, resp. průrazné napětí svodiče) a má přímé elektrické připojení k chráněnému vodiči vedení. V důsledku poruchy dochází v trubici k intenzivnímu vývinu plynu (plazma) a výfukovým otvorem se vytvoří podélný výbuch, dostatečný k uhašení oblouku. V otevřeném vzduchovém výboji se plazmové plyny uvolňují do atmosféry. Průrazné napětí vzduchových výbojek je větší než 1 kV.
Konstrukce a princip činnosti jsou shodné s vypouštěčem vzduchu. K elektrickému výboji dochází v uzavřeném prostoru (keramické trubici) naplněném inertními plyny. Proces elektrického výboje v plynném prostředí umožňuje zajistit nejlepší charakteristiky rychlosti aktivace a zhášení svodiče. Průrazné napětí plynem plněného jiskřiště je od 60 voltů do 5 kilovoltů. V signálních elektrických obvodech příslušného napětí lze jako jiskřiště použít miniaturní neonku .
Používají se také tříelektrodové svodiče plynu určené k omezení přepětí na párech vodičů, které nejsou při běžném provozu galvanicky spojeny se zemí.
Plynové pojistky mohou být vybaveny tepelnou ochranou. Obvykle se jedná o speciální kovovou sponu (nebo držák), která je k tělu svodiče připevněna tavnou pájkou. Po zahřátí a dosažení určité teploty jsou elektrody mezi sebou zkratovány kovovou sponou, což způsobí činnost zbývajících ochranných prvků.
Ventilem ovládané jiskřiště se skládá ze dvou hlavních součástí: vícenásobného jiskřiště (sestávajícího z několika jednotlivých jiskřišť zapojených do série) a pracovního odporu (sestávajícího z řady vilitových kotoučů). Vícenásobné jiskřiště je zapojeno do série s provozním odporem . Vzhledem k tomu, že vilite při navlhčení mění vlastnosti, je pracovní rezistor hermeticky uzavřen od vnějšího prostředí. Při přepětí dojde k proražení vícenásobného jiskřiště, úkolem pracovního odporu je snížit hodnotu návazného proudu na hodnotu, kterou lze jiskřištěm úspěšně uhasit. Vilite má zvláštní vlastnost - jeho odpor je nelineární - klesá s rostoucí proudovou silou. Tato vlastnost umožňuje průchod většímu proudu s menším poklesem napětí. Díky této vlastnosti dostaly ventilové zachycovače své jméno. Mezi další výhody ventilových pojistek patří tichý chod a žádné emise plynu nebo plamene.
RVMG se skládá z několika po sobě jdoucích bloků s magnetickým jiskřištěm a odpovídajícím počtem wilitových disků. Každý blok magnetických jiskřišť je alternativním spojením jednotlivých jiskřišť a permanentních magnetů uzavřených v porcelánovém válci.
Při průrazu v jednotlivých jiskřištích vzniká oblouk, který se působením magnetického pole vytvořeného prstencovým magnetem začne otáčet vysokou rychlostí, což zajišťuje rychlejší uhašení oblouku oproti jiskřištěm ventilového typu.
Během provozu je izolace zařízení elektrické sítě vystavena provoznímu napětí, ale i různým druhům přepětí, jako jsou blesková, spínací, kvazistacionární. Hlavními zařízeními pro ochranu sítí před bleskem a spínacím přepětím jsou ventilové svodiče (RV) a nelineární svodiče přepětí (OPN). Při výstavbě nebo modernizaci stávajících obvodů přepěťové ochrany pomocí svodičů přepětí a RT je nutné vyřešit dva hlavní úkoly, které spolu úzce souvisí:
Ochranné vlastnosti RV a svodiče jsou založeny na nelinearitě proudově- napěťových charakteristik jejich pracovních prvků, což zajišťuje znatelný pokles odporu při zvýšených napětích a návrat do původního stavu po snížení napětí na normální provoz. Nízká nelinearita proudově-napěťových charakteristik pracovních prvků ve svodičích neumožňovala současně zajistit dostatečně hluboké omezení přepětí a nízký vodivý proud při vystavení provoznímu napětí, od jehož vlivu bylo možné se odladit zavedení jiskřiště v sérii s nelineárním prvkem. Výrazně větší nelinearita odporu zinkooxidových varistorů svodičů přepětí svodičů přepětí umožnila upustit od použití jiskřišť v jejich konstrukci, to znamená, že nelineární prvky svodiče jsou připojeny k síti v celé její délce. celou životnost.
V současné době se ventilové pojistky prakticky nevyrábějí a ve většině případů dosloužily standardní životnosti. Stavba obvodů izolačních ochran zařízení pro nové i modernizované rozvodny proti blesku a spínacímu přepětí je nyní možná pouze s použitím svodičů přepětí.
Identita funkčního účelu RT a svodičů přepětí a zdánlivá jednoduchost jejich konstrukce často vedou k tomu, že výměna svodičů za svodiče přepětí se provádí bez kontroly přípustnosti a účinnosti použití instalovaného svodiče přepětí při bod v uvažované síti. To vysvětluje zvýšenou nehodovost OPN.
Kromě špatného výběru místa instalace a vlastností svodičů jsou další příčinou poškození svodičů nekvalitní varistory použité při jejich montáži, mezi které patří především varistory čínské a indické.
Tyčové jiskřiště, známé také jako obloukové chrániče, se používají k ochraně chráněných vodičů před vyhořením a přenosu jednofázového zkratu. do dvoufázového. Pro vznik oblouku je nutný zkratový proud větší než 1 kA. Vzhledem k relativně nízkému napětí (6-10 kV oproti 20 kV ve finských sítích) a vysokému zemnímu odporu jsou „obloukové houkačky“ v ruských sítích neúčinné.
V současné době jsou zakázány na venkovních vedeních 6-10 kV „Předpisy o technické politice“ Federal Grid Company. Pro svou extrémní jednoduchost a nízkou cenu jsou však jiskřiště v některých OZE de facto instalována.
Princip činnosti svodiče je založen na využití efektu klouzavého výboje, který zajišťuje velkou délku pulzního přesahu přes povrch svodiče a díky tomu zamezení přechodu pulzního přesahu do elektrického oblouku průmyslového frekvenčního proudu. Výbojový prvek RDI, podél kterého se vyvíjí klouzavý výboj, má délku několikanásobně větší, než je délka izolátoru chráněného vedení. Konstrukce svodiče zajišťuje jeho nižší impulzní elektrickou pevnost ve srovnání s chráněnou izolací. Hlavním rysem dlouhého jiskřiště je, že díky velké délce pokrytí pulzním bleskem je pravděpodobnost vytvoření zkratového oblouku snížena na nulu.
Existují různé modifikace RDI, které se liší účelem a vlastnostmi venkovních vedení, na kterých se používají.
RDI jsou určeny k ochraně venkovních elektrických vedení s napětím 6-10 kV třífázový střídavý proud s chráněnými a obnaženými vodiči před indukovanými přepětími a jejich následky a přímými údery blesku; určeno pro venkovní provoz při okolní teplotě od minus 60 °C do plus 50 °C po dobu 30 let.
Hlavní výhodou RDI je, že výboj se vyvíjí podél zařízení vzduchem a ne uvnitř něj. To umožňuje výrazně zvýšit životnost produktů a zvýšit jejich spolehlivost.
Vícekomorový svodič se skládá z vypouštěcího prvku a upevňovací jednotky. Jako výbojový prvek je použit vícekomorový systém, který obsahuje několik komor pro tlumení oblouku.
Princip činnosti vícekomorového jiskřiště je založen na pulzním zhášení oblouku, ke kterému dochází v důsledku indukovaných přepětí.
Poměr mezi přímými údery blesku a indukovaným přepětím je v průměru 10-20 % (pro střední Rusko - 20-30 %) až 80-90 % [5] .
V porovnání s dlouhým jiskřištěm je vícekomorová mezera navržena pro vyšší zkratový proud. Díky tomu je použitelný pro širší škálu venkovních vedení, má také větší kompaktnost.
Na schématech elektrických obvodů v Rusku jsou svodiče označeny podle GOST 2.727-68.
1. Obecné označení svodiče
2. Trubkový svodič
3. Ventilový a magnetický ventilový svodič 4. Svodič
přepětí, varistor
5. Přerušená pojistka
6. Plynový vybíječ
7. Tříelektrodový vybíječ plynu
8. Plynový vybíječ s tepelnou ochranou
| Zařízení na vypouštění plynu | ||
|---|---|---|
| zenerovy diody | ||
| Spínání lamp | ||
| Ukazatele | ||
| Vybíječe |
| |
| Senzory |
| |
| Druhy výboje plynu | ||
| jiný | ||