2tom068

3. APARATY ELEKTRYCZNE 138

gu. Urządzenia przeznaczone do ochrony przed przepięciami w różnym stopniu ograniczają ich amplitudę i/lub stromość początkową narastania.

Podstawowym środkiem ochrony przepięciowej ograniczającym amplitudę przepięć są odgromniki. Stanowią one istotny składnik systemu koordynacji izolacji, tj. zestawu środków (zabiegów) służących temu, aby wywołane przepięciami (atmosferycznymi, łączeniowymi) przeskoki lub też przebicia izolacji wystąpiły w miejscach, gdzie mogą spowodować najmniejsze zarówno szkody, jak i zakłócenia ruchowe. W tym celu stopniuje się wytrzymałość elektryczną odpowiednich układów izolacyjnych oraz ogranicza się przepięcia do określonego poziomu przez stosowanie odgromników (rys. 3.46).

Rys. 3.46. Schemat koordynacji izolacji dla sieci skutecznie uziemionej (k_N = 1,4) o napięciu U_m ^ 300 kV (względne wartości napięć odniesione do amplitudy napięcia fazowego), wg IEC Publ. 71

U,_B napięcie wytrzymywane udarowe 1,2/50 ps/ps,

U_rS napięcie wytrzymywane udarowe 250/2500 ps/ps,

U_p — poziom ochrony odgromnika, d przebieg fali przepięciowej ograniczonej przez odgromnik do wartości U_p, a największe fazowe napięcie robocze, b — jak a, ale w przypadku doziemicnia sąsiedniej fazy, k_N współczynnik zwarcia doziemnego, k_B współczynnik zapasu wytrzymałości dla napięć piorunowych, k_s — jw_M ale dla przepięć łączeniowych

Oprócz respektowania zasad prawidłowej koordynacji izolacji ochrona przeciw-przepięciowa — w odniesieniu do przepięć atmosferycznych — polega na stosowaniu przede wszystkim następujących środków:

—    przewodów odgromowych oraz skutecznego, o małej rezystancji, uziemiania słupów linii;

—    podejść kablowych z linii napowietrznych do stacji lub podejść do stacji linią napowietrzną o wielokrotnej liczbie przewodów odgromowych;

—    dławików szeregowych lub układów RC;

—    iskierników ochronnych i koordynacyjnych;

—    odpowiednich odgromników.

W odniesieniu do przepięć łączeniowych ochrona przeciwprzepięciowa polega przede wszystkim na stosowaniu odpowiednich wyłączników. Oznacza to użycie bezzapłono-wych (zwłaszcza najwyższych napięć) wyłączników nie powodujących ucięcia prądu przed jego naturalnym przejściem przez zero oraz wyłączników z rezystorami bocznikującymi przerwy łączeniowe.

3.8.2. Charakterystyki odgromników (ograniczników przepięć) i podstawy ich doboru

3.8.2.I. Wstęp

Odgromniki stanowią ważny składnik systemu ochrony przeciwprzepięciowej urządzeń elektroenergetycznych. Są one budowane współcześnie w dwóch zasadniczych rodzajach jako:

—    odgromniki iskiemikowe (konwencjonalne);

—    odgromniki beziskiernikowe (warystory).

W odgromnikach iskiernikowych o napięciu zadziałania (tzw. napięciu zapłonowym) decyduje iskiernik, który jest istotnym elementem odgromnika. W odmianie wydmuchowej (gazowydmuchowej) takiego odgromnika jego budowę uzupełnia gazowydmuchowy układ gaszeniowy, zapewniający przerywanie prądu następczego*.

Typową odmianę odgromników iskiernikowych stanowią odgromniki zaworowe (rys 3.47), ^w których funkcję gaszenia łuku prądu następczego spełnia właśnie iskiernik, wspomagany przez szeregowo z nim połączony stos zmiennooporowy, zwany opornikiem roboczym. Iskierniki w odgromnikach zaworowych występują w trzech odmianach: z lukiem swobodnym, z lukiem wirującym oraz magnetowydmuchowe (tzw. aktywne). Spośród nich iskierniki z lukiem wirującym nie są obecnie praktycznie rozwijane.

Rys. 3.48. Porównanie charakterystyk oporników roboczych odgromników

/ z tlenków metali (ZnO), 2 z węglika krzemu SiC

Rys, 3.47. Schemat budowy odgromnika zaworowego

1    iskiernik wielokrotny,

2    opornik roboczy

Stosowane w odgromnikach iskiernikowych oporniki robocze są formowane z węglika krzemu (SiC). W latach osiemdziesiątych opanowanie produkcji przemysłowej oporników na bazie ceramiki cynkowo-tlcnkowej (ZnO) z domieszkami tlenków innych metali dostarczyło nową generację oporników roboczych. Ich charakterystyki napięcio-wo-prądowe o znacznie większym współczynniku nieliniowości w porównaniu z SiC, umożliwiają całkowite wyeliminowanie iskierników w konstrukcji odgromnika (rys. 3.48). W ten sposób powstał właśnie odgromnik beziskiernikowy.

3.8.2.2. Odgromniki (ograniczniki przepięć) iskiernikowe

W odgromnikach iskiernikowych iskiernik nie tylko decyduje o napięciu zadziałania, lecz także zapewnia dzięki wspomaganiu przez szeregowo z nim połączony opornik roboczy — gaszenie łuku prądu następczego (patrz niżej).

Iskiernik odgromnika (wielokrotny) ma określoną charakterystykę napięciowo-czaso-^w4 (zapłonową), wyrażającą przebieg napięcia zapłonowego odgromnika w funkcji czasu do zapłonu dla różnych stromości narastania napięcia. Pożądany jest możliwie płaski przebieg tej charakterystyki (rys. 3.49).

Przebicie przerwy iskiernikowej inicjuje przepływ przez odgromnik prądu wyładow-ttzego i pojawienie się na oporniku roboczym spadku napięcia, którego największa wartość nosi nazwę napięcia obniżonego (rys. 3.50 i 3.51).

Określa się górną i dolną graniczną wartość prądu przerywanego przez odgromnik.