Лекция Разрядники группа 111
план-конспект урока

Лекция: “Разрядники и ограничители перенапряжения”

        Вилитовый разрядник типа РВЭ-25М служит для защиты оборудования электровоза от атмосферных перенапряжений, возникающих в контактной сети при грозах. Он установлен на крыше электровоза.                                                                        Разрядник типа РВЭ-25М (рис. 1, а) состоит из пустотелого фарфорового корпуса, силуминовое дно которого укреплено болтами к крыше кузова. Внутри корпуса установлены (снизу вверх): 7 вилитовых сопротивлений в виде дисков, на них без изоляции установлены друг на друга 7 комплектов искровых промежутков, сверху установлена сильная спиральная пружина с шунтом. К верхней силуминовой части корпуса болтами крепится крышка, которая гибким шунтом подключается к силовым шинам токоприемника (до ГВ).

Рис.1. Разрядник РВЭ-25М (а); его искровой промежуток (б) и эквивалентная схема разрядника (в): 1 — контактный болт для подключения в схему; 2 — днище; 3 — уплотняющая резина; 4 — нижний силуминовый фланец; 5 — вилитовые диски (7 шт.); 6 — шунтирующий высокоомный резистор; 7 — комплект искровых промежутков (7 комплектов по 4 искровых промежутка в каждом); 8 — фарфоровый кожух; 9 — сжимающая пружина; 10 — верхний силуминовый фланец с крышкой; 11 — латунный тарельчатый электрод; 12 — дистанционная миканитовая шайба
        Каждый комплект искровых промежутков состоит из четырех единичных искровых промежутков. Каждый единичный искровой промежуток (рис. 6.13, 6) (28 шт.) состоит из двух тарельчатых латунных электродов с выдавленными кольцевыми выступами посередине и на концах, между ними установлен набор дистанционных миканитовых шайб определенной толщины.                Четыре единичных искровых промежутка ставятся друг на друга без изоляции во внутрь фарфоровой втулки. Сверху и снизу ставятся латунные пружинящие лепестковые шайбы, которые соединяются между собой шунтирующим высокоомным угольным сопротивлением из двух половин подковообразной формы, шарнирно соединенных друг с другом.                                                Вилитовые сопротивления (7 шт.) выполнены в виде дисков (0100 мм, Н = 60 мм) из спекшихся зерен карборунда. С торцов в диски впрессован слой алюминиевого порошка для лучшего контакта. С боков диск обмазан изоляционной замазкой, чтобы не было переброса дуги по боковой поверхности.                                Вилит — это материал, который обладает свойством нелинейного сопротивления, т.е. при большой величине напряжения внутри вилита пробивается множество зазоров между отдельными зернами карборунда и вилит резко уменьшает свое сопротивление.        Работа разрядника. 1. При нормальном значении напряжения в контактной сети (до 29 кВ) искровые промежутки не пробиваются и разрядник в работе не участвует (рис. 1, в).
2. При ударе молнии напряжение в к.с. кратковременно повышается до 100 кВ, тогда все искровые промежутки (28 шт.) пробиваются посередине и через их дугу, а также через 7 вилитовых сопротивлений весь избыточный заряд молнии уходит в землю, при этом из-за большого избыточного напряжения вилит оказывает этому току от грозового разряда очень малое сопротивление.
3. После отвода заряда молнии из к.с. в землю, в к.с. остается рабочее напряжение 25+29 кВ. В результате резкого уменьшения напря-жения вилит быстро увеличивает свое сопротивление, за счет чего ток в дуге и в искровых промежутках уменьшается до такой малой величины, что дуга автоматически гаснет. Этот процесс происходит за тысячные доли секунды. При этом разрядник снова готов к новому срабатыванию (до 6 раз).
Примечания. 1. При коммутационных перенапряжениях в к.с. разрядник РВЭ-25М срабатывает при напряжении 58+66 кВ (т.е. при амплитудном значении напряжения в к.с. 81+93 кВ). Коммутационные перенапряжения в к.с. возникают под влиянием ЭДС самоиндукции в обмотках трансформаторов при переключениях на подстанциях.
2. За счет вилитовых сопротивлений дуга в искровых промежутках автоматически гаснет после отвода заряда молнии в землю и при напряжении в к.с. 25+29 кВ, которое с к.с. не снимается.
Без вилитовых сопротивлений в разряднике после срабатывания дуга в искровых промежутках продолжала бы гореть под действием рабочего напряжения в к.с. 25 кВ до тех пор, пока не сработает защита на подстанции, отчего каждый раз снималось бы напряжение в к.с. на несколько секунд.
3. Сразу после подъема токоприемника от к.с. через разрядник на рельсы идет ток, равный 500+625 мкА (0,0005+0,000625 А), через высокоомные шунтирующие угольные сопротивления и через 7 вилитовых сопротивлений. Напряжение на всех семи комплектах искровых промежутков выравнивается, что
ускоряет срабатывание разрядника при перенапряжениях (так как все искровые промежутки пробиваются одновременно).
4. С 1.10.1984 г. вместо разрядника РВЭ-25М, на электровозах устанавливают ограничитель перенапряжений типа ОПН-25 (5) (рис. 2). Он состоит из высоконелинейных керамических резисторов, выполненных на основе окиси цинка (соединенных последовательно-параллельно) и заключенных в фарфоровый герметизированный корпус. Ограничитель снабжен предохранительным клапаном, который предотвращает взрыв фарфорового кожуха при внутреннем повреждении аппарата. Токи при рабочем напряжении составляют 1+2 мА.

Рис. 2  Ограничитель перенапряжений ОПН-25 (а) и его эквивалентная схема (б): 1 — нижний силуминовый фланец; 2 — фарфоровый кожух; 3 — заводская бирка; 4 — верхний силуминовый фланец

        Вилитовый разрядник с магнитным дугогашением типа PBMK-IV предназначен для защиты оборудования электровоза от коммутационных перенапряжений на тяговых вторичных обмотках трансформатора.
        Разрядник типа PBMK-IV (рис. 3, а) состоит из пустотелого фарфорового корпуса, внутри которого сверху вниз установлены: спиральная пружина с шунтом, два комплекта вили-товых сопротивлений друг на друге, два постоянных магнита N и S в виде стальных дисков (0 = 100 мм, Н = 40 мм), между которыми установлен комплект искровых промежутков. Снизу к силумино-вому фланцу корпуса болтами крепится крышка.
        Разрядники 7 и 8 укреплены на изоляторах в ВВК сбоку тягового трансформатора.
        Каждый комплект вилитовых сопротивлений состоит из трех ви-литовых дисков (0 = 60 мм, Н = 60 мм), включенных между собой параллельно. На них сверху и снизу устанавливаются стальные шайбы, которые скрепляются между собой изоляционными шпильками с шурупами.                                                                        Искровой промежуток (рис. 3, б) состоит из двух миканито-вых шайб, между которыми закреплены два латунных электрода в виде пластин на определенном расстоянии друг от друга. Параллельно искровому промежутку сверху миканитовой шайбы подключены два шунтирующих угольных сопротивления подковообразной формы, включенные между собой последовательно.                                Работа разрядников. Концы разрядников 7 и 8 подключены параллельно двум полуобмоткам тягового трансформатора, напряжение на которых не превышает 2,0 кВ.

        При коммутационных перенапряжениях на полуобмотке трансформатора свыше 2,2+2,7 кВ оба искровых промежутка пробиваются, и через них кратковременно закорачивается соответствующая полуобмотка трансформатора (на десятые доли секунды). Перенапряжение в схеме снимается, в результате чего предотвращается пробой плеча выпрямительной установки и пробой изоляции в силовой схеме.
        После снятия перенапряжения при рабочем напряжении на по-луобмотках дуга в двух искровых промежутках автоматически гаснет за счет увеличения вилитовыми дисками величины своего сопротивления и выталкивания дуги в сторону магнитным потоком от постоянных магнитов (дуга в искровых промежутках горит горизонтально между двумя постоянными магнитами N и S).

        Под действием магнитного поля постоянных магнитов увеличивается величина напряжения, при котором автоматически гаснет дуга в искровых промежутках после исчезновения перенапряжения.

Рис. 3. Разрядник PBMK-IV (а), его искровой промежуток (б) и эквивалентная схема разрядника (в): 1 — уплотнение; 2 — искровой промежуток; 3 — постоянный магнит; 4 — вилитовый диск (2 шт.); 5 — фарфоровый кожух; 6 — пружина; 7 — вывод; 8 — миканитовая шайба (2 шт.); 9 — латунный электрод (2 шт.); 10 — угольные сопротивления