1tom287

10. TECHNIKA WYSOKICH NAPIĘĆ 576

go pod wpływem Juku elektrycznego materiału (fibra, ebonit, metaplcks), dzięki czemu następuje wydmuch z komory zjonizowanych gazów i przerwanie prądu następczego po jego naturalnym przejściu przez zero. Warunkiem jest, by prąd łuku zawierał się pomiędzy dolną /(, i górną I_h granicą prądową. W pierwszym przypadku chodzi o potrzebną do zgaszenia łuku intensywność gazowania i wydmuchu, w drugim zaś — o niedopuszczenie do eksplozji odgromnika w wyniku zbyt intensywnego gazowania. O doborze odgromnika decydują wartości skuteczne ustalonego prądu zwarcia jednofazowego 7, i dwufazowego I₂ oraz składowej okresowej początkowego prądu zwarcia trójfazowego /₃ w następujący sposób:

—    w sieci z punktem neutralnym izolowanym lub z kompensacją ziemnozwarciową

I_b < I₂ oraz I_h > /₃    (10.106)

—    oraz w sieci z punktem neutralnym uziemionym przez rezystancję lub reaktancję

/„ < /i i l„< I₂ oraz I„ > I₃    (10.107)

Ze względu na ograniczenia prądowe i właściwości konstrukcyjne odgromniki wydmuchowe są stosowane głównie w sieciach rozdzielczych. Proces gaszenia łuku powinien zawierać się w kilku półokresach zmian napięcia, tak by nie zdążyły zadziałać przekaźniki. Po zgaszeniu należy się liczyć z możliwością powstawania drgań napięcia, a więc przepięć w układzie.

Odgromniki zaworowe są ochronnikami powodującymi samoczynne przerwanie prądu następczego, przy napięciu roboczym chronionych urządzeń, wskutek wzrostu rezystancji warystorów. W porównaniu z odgromnikami wydmuchowymi charakteryzują się one znacznie większą zdolnością gaszenia luku i stabilnością zapłonów. Szczelna obudowa ogranicza wpływ czynników środowiskowych.

Ze względu na konstrukcję, zasadę działania i właściwości ochronne wyróżnia się dwa zasadnicze rodzaje odgromników zaworowych:

—    iskiernikowe z warystorami zawierającymi węgliki krzemu (SiC);

—    beziskiernikowe z w'arystorami zawierającymi tlenki metali, zwykle tlenek cynku (ZnO).

Podstawowy element odgromnika iskiernikowego składa się ze stosu warystorowego i kolumny iskiernika wieloprzerwowego, a przy większej liczbie elektrod iskiernikowych również z elementów sterujących rozkładem napięcia. Natomiast podstawowy człon odgromnika beziskiernikowego to tylko jedna lub kilka kolumn stosu warystorowego. W obu przypadkach wszystkie elementy członu mieszczą się w szczelnej obudowie. Odgromniki na wyższe napięcie są zestawiane z kilku elementów podstawowych i są wyposażane w pierścienie sterujące.

Rys. 10.59. Charakterystyki ochronne warystorów

Warystory odgromników zaworowych zapew niają bardzo małą rezystancję (ok. 1 fl) przy przepływie prądu udarowego i bardzo dużą rezystancję (l(r-^10^!O fi) przy przepływie prądu następczego. Dzieje się to — jak pokazano na rys. 10.59 — zgodnie z zależnością

(10.108)

U = kr

odzie: k — stała, równa napięciu przy jednostkowym prądzie, a — współczynnik nieliniowości o wartości rzędu 10“*-=-10    .

Warystory z tlenków metali (ZnO) mają zdecydowanie bardziej płaską charakterystykę niż warystory krzemowęglikowe (SiC). Pojedynczy element stosu warystorowego ma metalizowane powierzchnie stykowe. Jego wymiary są uzależnione od dopuszczalnej gęstości prądu (10²-bl0³ A/cm²) i od dopuszczalnych naprężeń elektrycznych (kilka kV/cm).

Iskierniki odgromników zaworowych pozwalają na utrzymanie stanu bezprądowego przy napięciu roboczym układu, uzyskanie stabilnego zapłonu odgromnika przy przepięciach i zgaszenie łuku przy prądzie następczym. Do parametrów określających właściwości odgromników zaworowych iskiernikowych należą: statyczne U_zs i udarowe U,_g napięcia zapłonu, najwyższe napięcie robocze U_rm, napięcie obniżone U„ ińapięcie gaszenia U _g oraz wartość znamionowa I_on i graniczna l_og prądu wyładowczego Na rysunku 10.60

A) i, u

is*io!us t

Rys. 10.60. Przebiegi napięciowe i prądowe odgromników iskiernikowych: a) bez uwzględnienia wpływu parametrów obwodu roboczego; b) z uwzględnieniem napięcia roboczego; c) z uwzględnieniem parametrów obwodu

przedstawiono przebiegi napięciowe i prądowe odgromników ilustrujące niektóre z tych parametrów. Napięcie zapłonu U_z i gaszenia U_g muszą być wyższe niż mogące utrzymywać się trwale najwyższe napięcie robocze odgromnika U_rm. Poziomy ochrony odpowiednio przy przepięciach piorunowych U_op i wewnętrznych [/„ oraz odpowiadające im napięcia probiercze chronionych urządzeń U_ip i U_iw powinny pozostawać w następujących relacjach:

(10.109)

Prąd wyładowczy odgromnika jest definiowany przy znormalizowanym kształcie (z.wykle 8/20) prądu udarowego o wartości szczytowej odpowiadającej napięciu obniżonemu. Znamionowe prądy wyładowcze I_m, które mogą wielokrotnie przepływać przez odgromnik bez powodowania jego uszkodzeń, tworzą następujący szereg wartości: 0,9; 1,6; 2,5; 5; 10; 20 kA. Prąd graniczny l_og ma znacznie większą wartość, ale i ograniczoną liczbę wyłączeń; np. prąd I_cg = 100 kA jest dopuszczalny dwukrotnie w odgromniku ^7 Poradnik inżyniera elektryka tom 1