Дугообразные рога - Arcing horns

Рупоры дугового разряда на каждой стороне гирлянды натяжного изолятора

Дугообразные рога (иногда дуговые рога) проецируют проводники используется для защиты изоляторы или переключите оборудование на высокое напряжение передача электроэнергии системы от повреждений во время перекрытие. Перенапряжения на линиях электропередачи из-за атмосферное электричество, молния удары или электрические неисправности могут вызвать дуги через изоляторы (перекрытия), которые могут их повредить. С другой стороны, атмосферные условия или переходные процессы, возникающие во время переключения, могут вызвать образование дуги на пути отключения переключателя во время его работы. Рупоры искрения обеспечивают путь для возникновения пробоя, минуя поверхность защищаемого устройства.^[1] Рупоры обычно соединяются парами с обеих сторон изолятора, один соединяется с высоковольтной частью, а другой - с земля, или в точке размыкания контакта переключателя. Их часто можно увидеть на гирлянды изоляторов на воздушных линиях или защитных трансформатор втулки.

Рупоры могут иметь различные формы, такие как простые цилиндрические стержни, круглые защитные кольца или контурные кривые, иногда известные как «стремена».

Фон

Высокое напряжение оборудование, особенно то, что установлено снаружи, такое как воздушные линии электропередачи, обычно подвержены временным перенапряжения, что может быть вызвано такими явлениями, как удары молнии, неисправности другого оборудования или коммутационные скачки при повторном включении цепи.^[2] Подобные события перенапряжения непредсказуемы и, как правило, не могут быть полностью предотвращены. Окончания линии, на которых линия передачи соединяется с шина или трансформаторный ввод, подвержены наибольшему риску перенапряжения из-за изменения характеристическое сопротивление на этой точке.^[3]

Электрический изолятор служит для обеспечения физического разделения токопроводящих частей и при нормальных условиях эксплуатации постоянно подвергается воздействию высоких электрическое поле который занимает воздух вокруг оборудования. События перенапряжения могут привести к тому, что электрическое поле превысит диэлектрическая прочность воздуха и приводят к образованию дуга между токопроводящими частями и по поверхности изолятора.^[1] Это называется перекрытием. Загрязнение поверхности изолятора снижает прочность на пробой и увеличивает склонность к переплавлению. В системе электропередачи, защитные реле ожидается, что они обнаружат образование дуги и автоматически откроются Автоматические выключатели для разряда цепи и гашения дуги. В худшем случае этот процесс может занять до нескольких секунд, в течение которых поверхность изолятора будет в тесном контакте с высокоэнергетическим плазма дуги. Это сильно повреждает изолятор и может разбить хрупкие стеклянные или керамические диски, что приведет к его полному выходу из строя.

Операция

Рупоры для защиты вводов распределительного трансформатора

Рога дуги образуют разрядник поперек изолятора с более низким напряжением пробоя, чем воздушный путь вдоль поверхности изолятора, поэтому перенапряжение вызовет пробой воздуха и образование дуги между дуговыми рогами, отводя его от поверхности изолятора.^[3] Дуга между рожками более допустима для оборудования, так как у него больше времени на обнаружение неисправности и безопасное устранение дуги с помощью дистанционных автоматических выключателей. Геометрия некоторых конструкций способствует перемещению дуги от изолятора под действием нарастающих токов, поскольку она нагревает окружающий воздух. При этом длина пути увеличивается, дуга охлаждается, уменьшается электрическое поле и дуга гаснет, когда она больше не может перекрывать зазор. В других проектах можно использовать магнитное поле вызванный сильным током, чтобы отвести дугу от изолятора.^[4] Такой тип расположения может быть известен как магнитный выброс.

Критерии проектирования и режимы технического обслуживания могут рассматривать дугогасительные рожки как жертвенное оборудование, более дешевое и более легко заменяемое, чем изолятор, выход которого из строя может привести к полному разрушению оборудования, которое он изолирует. Отказ гирлянд изоляторов на воздушных линиях может привести к разъединению линии со значительными последствиями для безопасности и затрат.

Таким образом, дуговые рожки играют роль в процессе соотнесения защиты системы с характеристиками защитного устройства, известного как координация изоляции. Рога должны обеспечивать, помимо других характеристик, почти бесконечное сопротивление в нормальных условиях эксплуатации для минимизации потерь тока на проводимость, низкого импеданса во время пробоя и физической устойчивости к высокой температуре дуги.^[5]

По мере увеличения рабочего напряжения таким принципам проектирования следует уделять больше внимания. При средних напряжениях один из двух рожков может быть опущен, поскольку в противном случае промежуток между рожками может быть достаточно маленьким, чтобы его перекрыла птица.^[6] В качестве альтернативы могут быть установлены дуплексные зазоры, состоящие из двух секций на противоположных сторонах изолятора.^[3] В распределительных системах низкого напряжения, в которых риск возникновения дуги намного ниже, можно вообще не использовать дугогасительные устройства.

Наличие дугогасительных рупоров обязательно нарушает нормальное распределение электрического поля по изолятору из-за их небольших, но значительных размеров. емкость. Что еще более важно, пробой дуги в рогах вызывает замыкание на землю, что приводит к отключение цепи пока неисправность не будет устранена срабатыванием выключателя. По этой причине, нелинейные резисторы известный как варисторы может заменить дуговые рожки в критических местах.^[3]

Защита переключателя

Рупоры дуги иногда устанавливаются на воздухоизолированные распределительное устройство и трансформаторы для защиты плеча переключателя от повреждения дуги. Когда высоковольтный переключатель разрывает цепь, между контактами переключателя может возникнуть дуга, прежде чем Текущий можно прервать. Рупоры предназначены для того, чтобы выдерживать дугу, а не контактные поверхности самого переключателя.^[7][8]

Корона и калибровочные кольца

Дуговые рожки не следует путать с кольца короны (или аналогичные калибровочные кольца), которые представляют собой узлы в форме колец, окружающие соединители, или другие нестандартные детали оборудования на оборудовании с высоким потенциалом. Кольца коронирующего разряда и калибровочные кольца предназначены для выравнивания и перераспределения накопленного потенциала вдали от компонентов, которые могут подвергаться локальному накоплению и разрушительным разрядам, хотя иногда любое устройство может быть установлено в непосредственной близости от узла дугогасительного рупора.

Рекомендации

1. Шорт, Том А. Справочник по распределению электроэнергии. CRC Press. п. 348. ISBN  978-0-8493-1791-0.
2. Guile, A.E .; Патерсон, В. (1977). Электроэнергетические системы. Пергамон. С. 131–132. ISBN  0-08-021729-X.
3. Ассоциация обучения электричеству. Защита энергосистемы. 2. ИЭПП. С. 296–297. ISBN  978-0-85296-836-9.
4. Ткацкие станки, J.S.T. (1988). Изоляторы для высоких напряжений. ИЭПП. п. 107. ISBN  978-0-86341-116-8.
5. Glover, J.D .; Сарма, М. (1987). Анализ и проектирование энергосистемы. PWS-KENT. п. 416. ISBN  0-534-07860-5.
6. МакКомб, Джон; Хей, Ф. (1966). Практика воздушной линии (3-е изд.). Макдональд. п. 182.
7. Hordeski, Майкл Ф .; Пансини, Энтони Дж. (2007). Электрораспределительная техника. Fairmont Press. п. 365. ISBN  978-0-88173-546-8.
8. Пансини, Энтони Дж. (1998). Электрические трансформаторы и силовое оборудование. Fairmont Press. п. 185. ISBN  978-0-88173-311-2.