§ 73. Разрядники и ограничители напряжений

Разрядники и ограничители напряжений служат для защиты цепей электровозов и электропоездов от перенапряжений, возникающих в контактной сети при грозовых электрических разрядах. Наиболее опасны перенапряжения, вызываемые прямыми ударами молнии в контактную сеть или ее опоры. Перенапряжения в контактной сети достигают нескольких сотен киловольт и опасны для изоляции электрических аппаратов, машин и проводов. Волны перенапряжений характеризуют амплитудой Д(У, крутизной фронта Д(У/Д< и длиной. Перенапряжения протекают за очень малое время при значительной мощности.

Для защиты оборудования тяговых устройств от перенапряжений ограничивают область распространения перенапряжений, для чего вдоль контактной сети через определенное расстояние устанавливают роговые разрядники, т. е. создают искровые промежутки между контактным проводом и ходовым рельсом.

На электровозах и электропоездах устанавливают разрядники различных конструкций (РМВУ-3,3; РВКУ-З.ЗА01 на электровозах и электропоездах постоянного тока; РВМК-ГУ, РВМК-У и VI,

РВЭ-25М на электровозах и электропоездах переменного тока). В них применены диски 7 (рис. 216), изготовленные из ви-лита (полупроводникового материала на основе карборунда). С увеличением напряжения, приложенного к вилиту, внутри него появляется большое количество проводящих каналов, в связи с чем общее сопротивление его уменьшается и волна перенапряжений быстро отводится в землю при ограниченном напряжении на защищаемом оборудовании.

Существенным показателем работоспособности разрядника является способность вилитовых дисков воспринимать энергию разряда. Увеличение этой способности позволяет понижать уставку разрядника, допуская более частые его срабатывания.

Магнитный униполярный разрядник РМВУ-3,3 содержит два вилитовых диска 5 и 7 (рис. 216, а), два искровых униполярных промежутка 14, постоянные магниты 12, 15 и 25, которые размещены внутри фарфорового кожуха 3 и сжаты пружиной 8 вместе с монтажными деталями 4, 11, 13 и 18. Кожух закрыт снизу днищем 16 и соединен с основанием / заливочной массой 2. Искровые промежутки для равномерного распределения напряжения между ними шунтированы многоомными резисторами гш (рис. 216, б). Магниты 12 и 15 (см. рис. 216, а) обеспечивают равномерное магнитное поле у искровых промежутков и в зоне горения дуги. Так как вилит обладает гигроскопичностью и при попадании в него влаги теряет свои электрические свойства, то кожух 3 герметически уплотняют кольцевыми прокладками 9 и 17 из озоно- и морозостойкой резины. Диски

5 и 7 по бокам покрывают изоляционной замазкой, которая скрепляет их и одновременно предотвращает разряды по этим поверхностям. Фетровые прокладки

6 предотвращают горизонтальное перемещение дисков 5 и 7.

В разрядниках РМВУ-3,3 и РМБВ-3,3 при напряжении контактной сети до 4 кВ ток утечки составляет 100—300 мкА. При перенапряжении 7,5—9 кВ искровые промежутки пробиваются. После прохождения волны перенапряжения и снижения напряжения контактной сети до номинального сопротивление вилитовых дис-

Рис. 216. Разрядники РМВУ-3,3 (о), РВЭ-25 (г), электрические схемы их (б и д) и схема регистратора РВР (в)

ков увеличивается до 140—160 Ом, ток падает до 25—30 А. При этом дуга на искровых промежутках растягивается под действием магнитного поля постоянных магнитов и разрывается. Для предотвращения взрыва фарфорового кожуха под значительным давлением газов, возникающих в разряднике в случае его повреждения, в днище 16 установлен предохранительный клапан 19, который открывается при определенном давлении внутри кожуха.

В разряднике РМВУ-3,3, как видно из рис. 216, а, электроды расположены в нижней части полости кожуха 3. Поэтому дуга, возникающая при пробое искровых промежутков, должна выдуваться в верхнюю часть камеры. Для этого к зажиму 10 присоединяют кабель цепи с напряжением положительной полярности. Другой конец кабеля крепят к днищу 16 болтом 20.

Искровые промежутки в разряднике РМБВ-3,3 расположены в средней части кожуха. Возникающая дуга под действием поля постоянных магнитов выдувается в верхнюю или нижнюю часть камеры в зависимости от полярности приложенного к верхнему зажиму напряжения,

т. е. полярность для разрядника РМБВ-3,3 безразлична (поэтому его называют биполярным).

Для контроля срабатывания вилитово-го разрядника последовательно с ним может быть включен регистратор РВР или РР. Регистратор РВР состоит из герметического алюминиевого корпуса. Внутри корпуса находятся два искровых промежутка 22 и 23 (рис. 216, в), отсчет-ный барабанчик с пружинным заводным механизмом, плавкие вставки и резистор 21, сопротивлением 0,5—5 кОм.

В отсчетном барабанчике может быть установлено десять плавких вставок из нихромовой проволоки диаметром 0,1 мм. Если разрядник, в цепь которого включен регистратор, от возникшего перенапряжения срабатывает, то через него и резистор 21 проходит импульсный ток. Когда ток достигнет уставки, падение напряжения на резисторе 21 регистратора становится равным разрядному напряжению искрового промежутка 22, он пробивается и ток импульса проходит через плавкую вставку и плавит ее. Пробивается искровой промежуток 23, импульсный ток проходит через пробитые искровые промежутки. Когда ток спадет,

отсчетный барабанчик 24 автоматически заменит перегоревшую вставку Об окончании отсчета сигнализирует появление красной риски в смотровом окне корпуса регистратора.

После десяти срабатываний регистратора заменяют плавкие вставки. Регистратор надежно срабатывает при импульсных токах от 200 до 10 ООО А длительностью 20—40 мкс и от 100 до 500 А длительностью 2000 мкс без сопровождающего тока.

Разрядник РВЭ-25М состоит из многократного искрового промежутка 26 (рис. 216, г и д), шунтирующих резисторов 25, рабочих нелинейных вилитовых дисков 7 диаметром 100 мм и высотой 420 мм подковообразной формы (для равномерного распределения напряжения по искровым промежуткам) и фарфорового кожуха 3 с армированными в нижней и верхней частях силуминовыми фланцами 28 и 27. Кожух герметически закрыт крышками с резиновыми уплотнениями. Торцы дисков покрыты алюминием (для обеспечения проводимости стыков), боковая поверхность — изолирующей обмазкой. Стопка дисков и искровых промежутков для получения хорошего контакта сжата сильной стальной пружиной конической формы.

Разрядник крепят к крыше кузова локомотива нижним фланцем 28. К контактному болту на крышке верхнего фланца 27 подключают непосредственно или через регистратор вывод высокого напряжения от главного выключателя; нижний зажим соединяют с кузовом («землей»).

Разрядник РВЭ-25М рассчитан на

наибольшее напряжение в контактной сети 29 кВ, пробивное напряжение искровых промежутков при частоте 50 Гц не менее 58 кВ. При напряжении на разряднике, большем определенного значения, искровой промежуток пробивается и рабочее сопротивление подключается к выводу высокого напряжения. Это приводит к прохождению импульсного тока, обусловленного перенапряжением, и одновременно сопровождающего тока, вызванного рабочим напряжением контактной сети, снижению напряжения на разряднике и устранению перенапряжения.

Разрядник РВМК-1У (РВМК-У и VI) содержит блок, набранный из трех параллельных колонок тервитовых дисков диаметром 70 мм, имеющих нелинейное сопротивление, и комплекта искровых промежутков, размещенных внутри армированного металлическим фланцем фарфорового кожуха. Искровые промежутки расположены в зазоре между постоянными магнитами, имеющими форму кольца.

Ограничители напряжений (ОПН-25УХЛ1 на электровозах ВЛ80Р и др.) состоят из последовательно-параллельно соединенных керамических резисторов на основе окиси цинка, заключенных в фарфоровые герметизированные покрышки. Резисторы ограничителя обладают очень высокой нелинейностью, и при рабочем напряжении токи не превышают 1—2 мА, вследствие чего искровые промежутки в ограничителях не ставят. Ограничитель снабжен предохранительным клапаном, предотвращающим взрыв фарфоровой покрышки при внутреннем повреждении аппарата.

Предыдущая Оглавление Следующая