Tappi per tubi: dispositivo, caratteristiche, applicazione, vantaggi e svantaggi

L'uso dei parafulmini non esclude completamente i danni da fulmine agli impianti elettrici, in particolare alle linee elettriche, poiché la probabilità di fulminazione per le linee elettriche aeree può essere relativamente elevata e, inoltre, vengono spesso eseguiti senza alcuna protezione dei conduttori . Le sovratensioni che si verificano sulle linee durante i fulmini raggiungono le sottostazioni (motivo per cui sono chiamate sovratensioni) e possono rappresentare un pericolo per l'isolamento delle apparecchiature ivi installate.

Per evitare danni a qualsiasi struttura isolante, includere una scintilla, volt-secondo (la cui caratteristica deve trovarsi al di sotto della caratteristica volt-secondo dell'isolamento protetto.Se questa condizione è soddisfatta, la caduta dell'onda di sovratensione provocherà in tutti i casi la rottura dello spinterometro, seguita da una brusca caduta ("interruzione") della tensione attraverso lo spinterometro e l'isolamento protetto. lo spinterometro inizierà a fluire a causa della tensione della frequenza industriale dell'impianto elettrico - la corrente di accompagnamento.

Negli impianti con neutro a terra o in caso di guasto dello spinterometro bifase o trifase, l'arco successivo potrebbe non estinguersi da solo e il guasto impulsivo in questo caso si trasformerebbe in un cortocircuito stabile, portando all'interruzione del installazione. Pertanto, per evitare un tale arresto dell'impianto, è necessario estinguere l'arco successivo attraverso lo spinterometro.

I dispositivi che forniscono non solo protezione di isolamento contro la sovratensione, ma estinguono anche l'arco successivo in un tempo inferiore alla durata della protezione del relè, sono chiamati scaricatori di protezione in contrasto con le candele convenzionali, che di solito sono chiamate spazi protettivi (PZ).

Il tubo si ferma insieme a valvola sono i principali tipi di fermi. Differiscono nel principio della successiva estinzione dell'arco. Negli scaricatori a tubo l'arco si estingue creando un intenso scoppio longitudinale, negli scaricatori a valvola l'estinzione dell'arco avviene per riduzione della corrente successiva per mezzo di una resistenza aggiuntiva collegata in serie allo spinterometro.

Uno spinterometro a tubo (Fig. 1, a) è un tubo 2 realizzato in materiale isolante generante gas, all'interno del quale è presente uno spinterometro ad arco non regolato S1 formato da un elettrodo a barra 3 e una flangia 4.La scintilla è separata dalla tensione operativa da uno spinterometro esterno, poiché il tubo 2 non è destinato alla presenza a lungo termine sotto tensione a causa della decomposizione del materiale che genera gas sotto l'influenza di perdite di dispersione. La seconda flangia 1 del limitatore è collegata a terra.

Riso. 1. Scaricatore a tubo: a - dispositivo e circuito di commutazione, b - notazione convenzionale dei diagrammi, c - tensione nello scaricatore, d - circuito equivalente.

Con una sovratensione nella rete (Fig. 1, c), entrambi gli spinterometri si rompono e l'onda di sovratensione (curva 1) viene interrotta. Una corrente di accompagnamento inizia a fluire lungo il percorso creato dalla scarica dell'impulso e la scarica della scintilla si trasforma in una scarica ad arco Sotto l'azione dell'alta temperatura del canale dell'arco della corrente di accompagnamento, il materiale del tubo si decompone con il rilascio di una grande quantità di gas, la pressione al suo interno aumenta bruscamente (fino a decine di atmosfere) ei gas vengono espulsi attraverso l'apertura della flangia 4, creando un'intensa esplosione longitudinale. Di conseguenza, l'arco si spegne quando la corrente passa per la prima volta attraverso lo zero.

Quando lo spinterometro viene attivato, emette gas ionizzati incandescenti sotto forma di una torcia lunga 5 1,5 - 3,5 m e larga 1 - 2,5 m (a seconda della tensione nominale dello spinterometro) e si sente un suono simile a uno sparo Ho sentito. Pertanto, al fine di prevenire guasti fase-fase, durante l'installazione degli scaricatori, è necessario assicurarsi che le parti che trasportano corrente delle fasi adiacenti non cadano nella zona di scarica.La tensione di intervento degli scaricatori può essere regolata variando la distanza dello spinterometro esterno, ma non è possibile ridurla al di sotto di un certo minimo, perché questo fa scattare troppo spesso gli scaricatori e ne aumenta l'usura.

Poiché il campo elettrico degli elettrodi a forma di bastoncello dello spinterometro del tubo è altamente disomogeneo, la sua caratteristica volt-secondo ha un carattere decrescente nella regione fino a 6-8 μs, il che non è coerente con le caratteristiche piatte volt-secondo di trasformatori e macchine elettriche. È necessaria una certa intensità di formazione di gas per l'estinzione corretta dell'arco, pertanto esiste un limite inferiore di correnti da tagliare a cui lo scaricatore può ancora estinguere l'arco entro 1-2 semicicli.

Anche il limite superiore delle correnti di interruzione è limitato, poiché una formazione di gas troppo intensa può portare alla distruzione dello scaricatore (rottura del tubo o distruzione delle flange).

L'intervallo delle correnti di interruzione è indicato nella designazione del tipo dello scaricatore, ad esempio RTV 35 / (0,5 - 2,5) indica uno scaricatore a tubo 0,5 - 2,5 plastica vinilica per 35 kV con un intervallo di corrente di interruzione di 0,5 - 2,5 kA.

Man mano che la lunghezza del traferro di soppressione dell'arco diminuisce e il suo diametro aumenta, entrambi i limiti delle correnti di scarica vengono spostati a valori maggiori.

Poiché il funzionamento dello scaricatore è accompagnato dalla combustione di parte del materiale del tubo spegniarco, dopo 8 — 10 manovre, quando il diametro aumenta del 20 — 25% rispetto a quello iniziale, lo scaricatore diventa inutilizzabile (poiché il i limiti delle correnti, da essa interrotte, vengono modificati) e deve essere sostituito.

Per tenere conto del numero di operazioni, i limitatori di tubi sono dotati di un indicatore di attivazione sotto forma di una striscia metallica 6 (vedi Fig. 1, a), non dispiegata dai gas emessi dal limitatore. Attualmente, l'industria produce sistemi di ritenuta per tubi di tipo RTF in cui il gas viene generato dal tubo in fibra e di tipo RTV con tubo in plastica vinilica.

A causa della bassa resistenza meccanica della fibra, è racchiusa in uno spesso tubo di carta bachelizzata, che, per ridurne l'igroscopicità, è ricoperta da una vernice resistente all'umidità (solitamente smalto perclorovinilico), in grado di resistere alle influenze atmosferiche in periodi estivi e invernali bene. Una caratteristica degli scaricatori RTF è la presenza di una camera all'estremità chiusa del tubo, che favorisce lo scoppio longitudinale quando la corrente attraversa il valore zero e contribuisce così allo spegnimento dell'arco.

Nei restrittori RTV, il gas è generato da un tubo in plastica vinilica, che ha una maggiore capacità di generazione del gas e proprietà isolanti ben conservate anche quando si lavora all'aperto in qualsiasi condizione atmosferica. Gli scaricatori RTV hanno un design più semplice (nessuna camera interna, nessuna verniciatura richiesta) e limiti superiori superiori delle correnti di interruzione (15 kA invece di 7-10 kA per gli scaricatori RTF).

Riso. 2. Arresto tubo RTV-20-2 / 10

Per il funzionamento in reti con correnti intermittenti molto elevate (fino a 30 kA), vengono prodotti limitatori rinforzati del tipo RTVU, la cui maggiore resistenza meccanica si ottiene avvolgendo un tubo di plastica vinilica con strati di nastro di vetro impregnato di un resistente agli agenti atmosferici composto epossidico.

La capacità di trasporto degli impulsi degli scaricatori a tubo, che attraversano praticamente l'intera corrente di fulmine quando colpisce la linea, è piuttosto elevata e ammonta a 30–70 kA.

La selezione degli scaricatori di tubi viene effettuata in base alla tensione nominale della rete e ai limiti delle correnti di cortocircuito della rete nel punto della loro installazione. La massima corrente di cortocircuito viene calcolata quando tutti gli elementi di rete (linee, trasformatori, generatori) sono accesi, tenendo conto della componente aperiodica della corrente di cortocircuito, la corrente minima - con un circuito di rete con elementi parzialmente scollegati (per esempio, per revisione) e senza la componente aperiodica. I limiti di corrente di cortocircuito rilevati. deve rientrare nei limiti di corrente di interruzione del dispositivo di arresto del tubo.

Gli scaricatori a tubo sono prodotti per tensioni da 3 a 220 kV, le correnti di interruzione vanno da 0,2 — 7 e 1,5 — 30 kA alla tensione 3 — 35 kV a 0,4 — 7 e 2,2 — 30 kA alla tensione 110 kV. Lo scaricatore da 220 kV è costituito da due scaricatori a tubo da 110 kV collegati da una gabbia in acciaio con tubi di scarico.

I principali svantaggi degli scaricatori a tubo sono la presenza di una zona di scarica, un'interruzione ripida dell'onda di picco, un cortocircuito (anche se di breve durata) dalle linee a terra e una caratteristica volt-secondo particolarmente ripida, che preclude la possibilità di largo utilizzo degli scaricatori a tubo come dispositivo di protezione delle apparecchiature di sottostazione. Lo svantaggio dei limitatori di tubi è la presenza di correnti interrotte limitanti, che ne complica la produzione e il funzionamento.

Per la loro semplicità e il basso costo, gli scaricatori di tubi sono ampiamente utilizzati come mezzi ausiliari di protezione delle sottostazioni, per la protezione di sottostazioni a bassa potenza e bassa criticità, nonché di singole sezioni di linee.

Attualmente, i limitatori di tubi e valvole vengono gradualmente sostituiti da limitatori di tensione non lineari (limitatori)... Sono varistori di ossido di metallo collegati in serie (resistori non lineari) senza scintille, racchiusi in una custodia di porcellana o polimero.