FESTSTELLER.

Abgeschlossen von: Shlemina E.V.

Gruppe: 7203

Fakultät: EL

Geprüft von: Barchenko V.T.

Sankt Petersburg

1. Einleitung……………………………………………………………………………..3

2. Arten von Ableitern………………………………………………………..3

3. Arten von Ableitern………………………………………………………..4

4. Allgemeine Bezeichnung des Ableiters……………………………………..10

5. Volt-Sekunden-Kennlinie……………………………………...10

6. Referenzen……………………………………………………..13

Einführung.

Feststeller- eine Vorrichtung zum Schließen von Stromkreisen mittels einer elektrischen Entladung in einem Gas, Vakuum oder (seltener) einem festen Dielektrikum; enthält 2 oder mehr Elektroden, die durch eine oder mehrere Entladungsstrecken getrennt sind, deren Leitfähigkeit sich stark ändert, wenn die Potentialdifferenz zwischen den Elektroden einem bestimmten, unter bestimmten Bedingungen bestimmten Wert – der Durchbruchspannung – entspricht. Abhängig vom Zustand der Entladungsstrecke und den Parametern des Stromkreises können in den Ableitern verschiedene Formen der Entladung auftreten: Funkenentladung, Glimmentladung (einschließlich Koronaentladung), Bogenentladung, Hochfrequenzentladung oder Mischformen. Entlader werden in der Elektrotechnik und in verschiedenen Bereichen der Funkelektronik, Automatisierung und Experimentalphysik eingesetzt; Sie dienen zum Schutz von Stromkreisen und Geräten vor Überspannungen, zum Schalten von Hochfrequenz- und Hochspannungsstromkreisen, werden auch bei der Messung von Hochspannungen und teilweise als Indikatoren für den Vakuumgrad in Vakuumsystemen eingesetzt.

Arten von Ableitern.

Entsprechend ihrem Funktionszweck gibt es zwei Haupttypen von Ableitern – Schutz- und Steuerableiter. Schutzableiter helfen, übermäßige Spannungsanstiege auf der Leitung oder in der Anlage, an die sie angeschlossen sind, aufgrund des Ausfalls des Ableiters zu verhindern. Die einfachsten Arten von Ableitern zum Schutz elektrischer Netze sind Stab- und Hornableiter, die aus zwei durch einen Luftspalt getrennten Elektroden (jeweils in Form von Stäben oder gebogenen Hörnern) bestehen. Eine der Elektroden ist mit dem geschützten Gerät verbunden, die andere ist geerdet. Da beim Durchschlag die Leitfähigkeit der Gasentladungsstrecke stark ansteigt, stoppt der Entladestrom auch dann nicht, wenn die Spannung auf einen Normalwert absinkt. Dieser Strom (der sogenannte Begleitstrom), bei dem es sich um den Strom des Systems (oder der Anlage) gegen Erde handelt, führt zum Auslösen des Relaisschutzes, was eine vorübergehende Unterbrechung der Stromversorgung des Anlagen- oder Netzabschnitts zur Folge hat. Das Auslösen des Relaisschutzes bei Wechselstrom kann durch den Einsatz von Rohrableitern verhindert werden, die für die Löschung des begleitenden Stromlichtbogens sorgen. Bei Rohrableitern befindet sich die Entladungsstrecke im Kanal eines Rohres aus isolierendem gaserzeugendem Material. Unter dem Einfluss der im begleitenden Stromlichtbogen erzeugten Wärme zersetzt sich das Rohrmaterial und setzt eine große Menge Gas frei; In diesem Fall erhöht sich der Druck im Rohrkanal, es entsteht ein Gasstrom, der den Lichtbogen beim Nulldurchgang des Begleitstroms löscht. Röhrenradios werden in der Regel zum Schutz von Wechselstromleitungen vor Blitzüberspannungen eingesetzt.

Um einen effektiven Betrieb von Schutzfunkenstrecken zu gewährleisten, muss deren Durchbruchspannung sehr stabil sein (unabhängig von den atmosphärischen Bedingungen und dem Zustand der Elektroden). Darüber hinaus sollte die Voltsekunden-Kennlinie der Entladungsstrecke – die Kurve der Abhängigkeit ihrer Durchbruchspannung von der Spannungsanstiegsgeschwindigkeit an ihr – relativ flach sein und unter der Voltsekunden-Kennlinie der Isolierung des geschützten Geräts liegen . Diese Anforderungen werden durch Ventilableiter erfüllt, die für den Schutz vor Blitz- und Schaltüberspannungen zur Isolierung von Transformatoren und anderen elektrischen Geräten sorgen.

Steuerfunkenstrecken werden verwendet, um verschiedene Elemente von Impulsspannungsgeneratoren in einer bestimmten Reihenfolge zu verbinden, Lasten an leistungsstarke Impulsstromquellen anzuschließen sowie Elemente von Stromkreisen von Hochspannungsprüfgeräten usw. zu verbinden. Die einfachste Steuerfunkenstrecke ist eine kugelförmige Funkenstrecke, bestehend aus zwei kugelförmigen Elektroden, die durch eine Gasschicht getrennt sind. Bei einigen Steuerfunkenstreckentypen wird die Entladung zwischen den Elektroden im richtigen Moment durch Schwächung der Spannungsfestigkeit der Entladungsstrecke (z. B. durch Einblasen von Heißgas) oder durch einen Zündimpuls eingeleitet.

Arten von Ableitern.

Rohrableiter dient dem Schutz der Isolierung von Freileitungen vor atmosphärischen Überspannungen und mit anderen Schutzmitteln dem Schutz der Isolierung elektrischer Anlagen von Bahnhöfen und Umspannwerken mit Spannungen von 3 kV bis 110 kV, Schwachstellen an Stromleitungen und an den Zufahrten zu Umspannwerken. Der Anschluss von Rohrableitern an stromführende Teile von Stromleitungen erfolgt über eine äußere Funkenstrecke.

Es handelt sich um eine Kombination aus zwei in Reihe geschalteten Funkenstrecken (Abb. 1). Das erste (äußere) Stabfeld S1 übernimmt die Funktion der Begrenzung von Blitzüberspannungen. Der zweite (innere) Spalt S2 befindet sich innerhalb des Rohrs 1 aus gaserzeugendem Material. Ein Ende des Rohrs ist mit einer geerdeten Metallkappe 2 verschlossen, an der eine Stabelektrode 3 befestigt ist. Das zweite Ende des Rohrs ist offen und von einer Ringelektrode 4 abgedeckt. Der Innenspalt dient der Löschung des Lichtbogens und ist daher nicht geöffnet auch Lichtbogenlöschung genannt.

Reis. 1. Rohrableiter.

Bei der Begrenzung von Überspannungen lassen sich zwei Wirkstufen des Rohrableiters unterscheiden. In der ersten Stufe, bei Einwirkung eines Blitzimpulses, brechen beide Funkenstrecken durch und es fließt ein Impulsstrom durch sie, der die Überspannungsenergie in den Boden ableitet und dadurch begrenzt. Die Volt-Sekunden-Kennlinie einer röhrenförmigen Funkenstrecke wird hauptsächlich durch die Abmessungen der äußeren Funkenstrecke bestimmt und weist eine Form auf, die für alle Stabfunkenstrecken in atmosphärischer Luft charakteristisch ist. Wiederholtes Durchbrechen der ionisierten Lücken durch die Betriebsspannung führt zur Zündung eines Lichtbogens zwischen den Elektroden. Die zweite Betriebsstufe der röhrenförmigen Funkenstrecke beginnt – das Löschen des Lichtbogens des Begleitstroms. Unter dem Einfluss der hohen Temperatur des Lichtbogens wird eine große Menge Gas aus der Innenfläche des Rohrs freigesetzt, wodurch der Druck darin auf 15 MPa ansteigt. Gase strömen zum offenen Ende des Rohrs und erzeugen eine Explosion in Längsrichtung des brennenden Lichtbogens, die es ermöglicht, den Lichtbogen beim ersten Übergang des Stroms durch Null zu löschen. Die Aktivierung des RT geht mit der Freisetzung einer erheblichen Menge heißer ionisierter Gase und einem starken Soundeffekt einher.
Der Rohrableiter ist ein lichtbogenlöschendes Rohr aus Polyvinylchlorid, an dessen unterschiedlichen Enden Elektroden angebracht sind. Eine Elektrode ist geerdet und die zweite befindet sich in geringem Abstand vom Schutzbereich (der Abstand wird abhängig von der Spannung des Schutzbereichs angepasst). Beim Auftreten einer Überspannung werden beide Lücken unterbrochen: zwischen dem Ableiter und dem Schutzbereich und zwischen den beiden Elektroden. Als Folge des Durchschlags kommt es zu einer starken Gasentwicklung im Rohr und durch die Auslassöffnung bildet sich ein Längsstoß, der ausreicht, um den Lichtbogen zu löschen.

Ventilableiter dient zur Begrenzung von Überspannungen elektrischer Installationsgeräte, die beim Schalten von Stromkreisen, bei Blitzeinschlägen usw. auftreten.

Reis. 2. Ventilableiter (einphasig).

Es besteht aus Funkenstrecken (1) und nichtlinearen Widerständen (2), die in einer hermetisch dichten Porzellanabdeckung (3) eingeschlossen sind, die die inneren Elemente der Funkenstrecke vor der äußeren Umgebung schützt und die Stabilität der Eigenschaften gewährleistet.

Die Ventilstrecke besteht aus zwei Hauptkomponenten: einer Mehrfachfunkenstrecke (bestehend aus mehreren Einzelfunkenstrecken) und einem Arbeitswiderstand (bestehend aus einem Reihensatz vilitischer Scheiben). Die Mehrfachfunkenstrecke ist in Reihe mit dem Betriebswiderstand geschaltet. Aufgrund der Tatsache, dass Vilit bei Befeuchtung seine Eigenschaften verändert, ist der Arbeitswiderstand hermetisch von der äußeren Umgebung abgedichtet. Bei einer Überspannung bricht eine Mehrfachfunkenstrecke durch, die Aufgabe des Arbeitswiderstandes besteht darin, den Wert des begleitenden Stroms auf einen Wert zu reduzieren, der von den Funkenstrecken erfolgreich gelöscht werden kann. Vilit hat eine besondere Eigenschaft – sein Widerstand ist nichtlinear – er nimmt mit zunehmendem Stromwert ab. Diese Eigenschaft ermöglicht den Durchfluss von mehr Strom bei geringerem Spannungsabfall. Aufgrund dieser Eigenschaft haben Ventilableiter ihren Namen erhalten. Weitere Vorteile von Ventilableitern sind der geräuscharme Betrieb und das Fehlen von Gas- oder Flammenemissionen.

Magnetventilableiter(RVMG) besteht aus mehreren aufeinanderfolgenden Blöcken mit einer magnetischen Funkenstrecke und einer entsprechenden Anzahl vilitischer Scheiben. Jeder Block magnetischer Funkenstrecken ist eine abwechselnde Verbindung von einzelnen Funkenstrecken und Permanentmagneten, eingeschlossen in einem Porzellanzylinder.

Bei einem Durchschlag in einzelnen Funkenstrecken entsteht ein Lichtbogen, der durch die Wirkung des vom Ringmagneten erzeugten Magnetfeldes mit hoher Geschwindigkeit zu rotieren beginnt, was im Vergleich zu Ventilableitern eine schnellere Lichtbogenlöschung gewährleistet.

Reis. 3. Magnetventilableiter.

Für Spannungen von 35-500 kV wurden Magnetventilableiter vom Typ RVM eingesetzt. Sie unterscheiden sich von anderen Ableitertypen durch das Vorhandensein von Blöcken magnetischer Funkenstrecken (Abb. 3). Solche Standard-Funkenstreckenblöcke, ergänzt durch Scheibenwiderstände, werden für eine Spannung von 35 kV hergestellt. Der Block magnetischer Funkenstrecken besteht aus einer Reihe von Einzelfunkenstrecken 2, die durch Ringmagnete 3 voneinander getrennt sind. Eine Einzelfunkenstrecke besteht aus zwei konzentrisch angeordneten Kupferelektroden 6 und 8, zwischen denen ein Ringschlitz 7 gebildet ist . Der im Schlitz entstehende Lichtbogen dreht sich unter dem Einfluss von Permanentmagneten mit hoher Geschwindigkeit, was zu seiner schnellen Löschung beiträgt. Ein Satz Permanentmagnete und einzelne Funkenstrecken sind in einer Porzellanabdeckung 1 untergebracht, die mit Stahlabdeckungen 5 verschlossen ist. Die Magnete und Kupferelektroden werden durch eine Stahlfeder 4 fest zusammengedrückt.

Überspannungsschutz- Dies ist eine Funkenstrecke ohne Funkenstrecken. Der aktive Teil einer solchen Funkenstrecke besteht aus einem Reihensatz von Varistoren, deren Leitfähigkeit nichtlinear von der angelegten Spannung abhängt.

Eine Funkenstrecke ohne Funkenstrecken reagiert besonders schnell: Beim Auftreten einer Überspannung nimmt der Widerstand einer solchen Funkenstrecke stark ab und steigt unmittelbar nach dem Ladungsdurchgang wieder an (in weniger als 1 Nanosekunde). Gleichzeitig bleibt die Stabilität der Eigenschaften der Varistoren auch nach vielen Einsätzen bis zum Ende der spezifizierten Lebensdauer erhalten, wodurch eine betriebliche Wartung entfällt.

Reis. 4. Überspannungsschutz.

1. Verstärkungselemente
2. Varistoren
3. Neuer Gummireifen
4. Schutzband
5. Flansch

Überspannungsableiter im Polymergehäuse können aus einem oder mehreren Modulen bestehen, die jeweils eine Varistorensäule enthalten. Varistoren haben keine „kumulative“ Wirkung, d.h. Ihre Strom-Spannungs-Kennlinie ist unabhängig von der Anzahl der Ableiterschaltungen. Der Silikonüberzug wird im Direktvakuumguss in einer speziellen Haltemaschine auf das Aktivteil aufgebracht. Die Flansche sind durch zwei oder mehr Glasfaserverstärkungen miteinander verbunden, was dem Ableiter hohe mechanische Eigenschaften verleiht. Dadurch, dass die Silikonisolierung direkt auf den Variatoren aufgebracht ist, befindet sich keine Luft im Inneren und somit auch keine internen Teilentladungen. Darüber hinaus werden die Kühlbedingungen für Varistoren verbessert, was die Energieaufnahmefähigkeit des Ableiters verbessert.
Der Überspannungsableiter besteht aus einem Außenisolator aus nichthalogeniertem Silikonkautschuk mit Endflanschen und Anschlüssen aus Edelstahl, Aluminium oder Kupfer. Das Innere des Überspannungsableiters besteht aus Metalloxid-Varistoren, Stahldichtungen, Aluminiumkomponenten, Glasfaserbindern und Aramidfasern. Metalloxid-Varistoren sind agglomerierte „Tabletten“, die hauptsächlich aus ZnO (90 %) und anderen Substanzen (mehr als 1 %) bestehen: Bi 2 O 3, Sb 2 O 3, NiO, Cr 2 O 3 . Metalloxid-Varistoren sind mit einer dünnen Glasschicht bedeckt (<0,1 % веса), содержащим РbО. Силиконовая резина, используемая для внешней изоляции, обладает значительно более высокой гидрофобностью и стойкостью к воздействию ультрафиолетовой радиации, чем фарфоровая изоляция. Кроме того, применение полимерной изоляции снижает массогабаритные параметры ОПН, что расширяет возможность их применения. ОПН могут монтироваться по так называемой «перевернутой» схеме, когда подвод напряжения осуществляется снизу.

6-110-kV-Überspannungsableiter mit Polymerisolierung bieten im Vergleich zu Ventilableitern eine Reihe von Vorteilen:

1. Varistoren, die in Überspannungsableitern verwendet werden, weisen eine hohe Stabilität auf
ändert sich im Langzeitbetrieb nicht;

2. hohe Arbeitsgeschwindigkeit des Ableiters beim Schalten und
Blitzüberspannungen;

3. Hervorragende Spitzenleistung des Überspannungsableiters über einen weiten Betriebsbereich
Temperatur;

4. Die Verwendung von Varistoren in einem einspaltigen Design ermöglicht
sorgen für eine besonders tiefe Stressbegrenzung und dementsprechend mehr
hohe Zuverlässigkeit des Gerätebetriebs und Verbesserung der Netzwerkparameter;

5. Durch die Reduzierung der Größe und des Gewichts von Überspannungsableitern um das 10- bis 20-fache können Sie diese installieren
direkt in der Nähe der geschützten Ausrüstung;

6. Hohe mechanische Festigkeit und geringes Gewicht des Überspannungsableiters ermöglichen
Installieren Sie sie auf 6-110-kV-Freileitungen, ohne die Struktur der Stützen zu verstärken.

7. Überspannungsableiter im Polymergehäuse bedürfen keiner besonderen Wartung;
während des Transports und der Lagerung beschädigt;

8. Die geringen Gewichtsabmessungen von Überspannungsableitern ermöglichen eine einfache Installation
minimaler Einsatz von Technologie.

Allgemeine Bezeichnung des Ableiters.

Reis. 5. Benennung der Ableiter.

1. Allgemeine Bezeichnung des Ableiters
2. Rohrableiter
3. Ventil- und Magnetventilableiter
4. Überspannungsableiter

Aufbau und Funktionsprinzip von Ableitern

1. Allgemeine Information

Rohrableiter

Ventilableiter

DC-Ableiter

Überspannungsschutz

Lange Funkenstrecken

1. Allgemeine Information

Beim Betrieb elektrischer Anlagen entstehen Spannungen, die die Nennwerte deutlich überschreiten können (Überspannungen). Diese Überspannungen können die elektrische Isolierung von Gerätekomponenten durchbrechen und die Anlage beschädigen. Um einen Ausfall der elektrischen Isolierung zu vermeiden, muss es diesen Überspannungen standhalten. Allerdings sind die Gesamtabmessungen des Geräts übermäßig groß, da Überspannungen 6-8 mal höher als die Nennspannung sein können. Um die Isolierung zu erleichtern, werden die entstehenden Überspannungen durch Ableiter begrenzt und die Isolierung des Betriebsmittels entsprechend diesem begrenzten Überspannungswert ausgewählt. Auftretende Überspannungen werden in zwei Gruppen eingeteilt: interne (schaltende) und atmosphärische Überspannungen. Die ersten entstehen beim Schalten von Stromkreisen (Induktivitäten, Kondensatoren, lange Leitungen), bei Lichtbögen gegen Erde und anderen Vorgängen. Sie zeichnen sich durch eine relativ niedrige Frequenz der angelegten Spannung (bis zu 1000 Hz) und eine Einwirkungsdauer von bis zu 1 s aus. Letztere entstehen, wenn sie atmosphärischer Elektrizität ausgesetzt werden, haben einen gepulsten Charakter der angelegten Spannungen und eine kurze Dauer (zig Mikrosekunden). Die elektrische Isolationsfestigkeit bei Impulsen hängt von der Form des Impulses und seiner Amplitude ab. Die Abhängigkeit der maximalen Impulsspannung von der Entladezeit wird als Volt-Sekunden-Kennlinie bezeichnet. Isolierungen mit einem ungleichmäßigen elektrischen Feld zeichnen sich durch eine stark abfallende Volt-Sekunden-Kennlinie aus. Bei einem gleichmäßigen Feld ist die Volt-Sekunden-Kennlinie flach und verläuft nahezu parallel zur Zeitachse.

Abb.1. Abstimmung der Eigenschaften des Ableiters und der geschützten Ausrüstung

Überspannungsableiter Elektroinstallation

Das Hauptelement der Funkenstrecke ist die Funkenstrecke. Die Voltsekunden-Kennlinie dieser Lücke (Kurve 1 in Abb. 1) muss unter der Voltsekunden-Kennlinie des geschützten Betriebsmittels (Kurve 2) liegen. Wenn eine Überspannung auftritt, muss die Lücke vor der Isolierung des geschützten Betriebsmittels durchbrechen. Nach dem Durchschlag wird die Leitung über den Widerstand des Ableiters geerdet. In diesem Fall wird die Spannung auf der Leitung durch den durch die Funkenstrecke fließenden Strom I, die Funkenstrecke und den Erdungswiderstand Rз bestimmt. Je kleiner diese Widerstände sind, desto effektiver werden Überspannungen begrenzt, d. h. der Unterschied zwischen der möglichen (Kurve 4) und der ableiterbegrenzten Überspannung (Kurve 3) ist größer. Bei einem Durchschlag fließt ein Stromimpuls durch die Funkenstrecke.

Die Spannung an der Funkenstrecke während des Flusses eines Stromimpulses mit einem bestimmten Wert und einer bestimmten Form wird als Restspannung bezeichnet. Je niedriger diese Spannung ist, desto besser ist die Qualität des Ableiters. Nach Durchlaufen des Stromimpulses wird die Funkenstrecke ionisiert und kann leicht von der Nennphasenspannung durchbrochen werden. Es entsteht ein Kurzschluss nach Masse, bei dem ein Industriefrequenzstrom durch die Funkenstrecke fließt, der als begleitend bezeichnet wird. Der Begleitstrom kann in weiten Grenzen schwanken. Um ein Abschalten des Geräts durch den Relaisschutz zu vermeiden, muss dieser Strom vom Ableiter in kürzester Zeit (etwa einer Halbwelle der Industriefrequenz) abgeschaltet werden.

Für Ableiter gelten folgende Anforderungen.

Die Voltsekunden-Kennlinie des Ableiters sollte niedriger sein als die Kennlinie des Schutzobjekts und flach sein.

Die Funkenstrecke der Funkenstrecke muss bei Industriefrequenz (50 Hz) und bei Impulsen eine bestimmte garantierte Spannungsfestigkeit aufweisen.

Die Restspannung am Ableiter, die seine Grenzkapazität charakterisiert, sollte keine für die Geräteisolierung gefährlichen Werte erreichen.

Der 50-Hz-Folgestrom muss in einer Mindestzeit abgeschaltet werden.

Der Ableiter muss eine große Anzahl von Betätigungen ohne Inspektion und Reparatur ermöglichen.

Abb.2. Bezeichnung von Ableitern

Auf elektrischen Schaltplänen in Russland werden Ableiter nach GOST 2.727-68 bezeichnet.

Allgemeine Bezeichnung des Ableiters

Rohrableiter

Ventil- und Magnetventilableiter

Die Industrie produziert Ventilableiter der Serien RN, RVN, RNA, RVO, RVS, RVT, RVMG, RVRD, RVM, RVMA, RMVU und Rohr.

RN - Niederspannungsableiter zum Schutz der Isolierung elektrischer Geräte mit einer Spannung von 0,5 kV vor atmosphärischen Überspannungen.

Der RVN-Ableiter ist vom Ventiltyp und dient zum Schutz der Isolierung elektrischer Geräte vor atmosphärischen Überspannungen.

Der RNA-Ableiter dient zum Schutz von Geräten zur Überwachung der Isolierung von Hochspannungsdurchführungen von Transformatoren.

Der RVRD-Ableiter ist ein Ventiltyp mit Strecklichtbogen, der die Isolierung elektrischer Maschinen vor atmosphärischen und kurzzeitigen internen Überspannungen schützen soll.

Der RMVU-Ableiter ist ein ventilartiger, magnetischer, unipolarer Ableiter, der für den Überspannungsschutz der Isolierung von Traktionselektrogeräten in Gleichstromanlagen konzipiert ist.

Der Ableiter RA – Serie A dient zum Schutz der Erregerwicklungen großer Synchronmaschinen (Turbinengeneratoren, Hydrogeneratoren und Kompensatoren) mit einem Nennerregerstrom von bis zu 3000 A vor Überspannung.

RVO-Ableiter – Ventil-Leichtbauweise; Ableiter RVS - Ventilstation; Ableiter RVT - Ventiltyp, strombegrenzend; PC – Ventilableiter zum Schutz elektrischer Anlagen für landwirtschaftliche Zwecke; Ableiter der Serien RVM, RVMG, RVMA, RVMK - Ventiltyp mit magnetischer Lichtbogenlöschung, Modifikationen G und A, kombiniert, ausgelegt für den Schutz vor atmosphärischen und kurzzeitigen inneren Überspannungen (im Rahmen der Kapazität der Ableiter) Isolierung von Geräten von Kraftwerke und Wechselstrom-Umspannwerke mit einer Nennspannung von 15 -500 kV.

Rohrableiter RTV und RTF – Vinylkunststoff oder Faserbakelit, zum Schutz der Isolierung von Stromleitungen vor atmosphärischen Überspannungen und mit anderen Schutzmitteln zum Schutz der Isolierung elektrischer Geräte von Stationen und Umspannwerken mit Spannungen von 3, 6, 10, 35, 110 kV.

Rohrableiter

Abb. 3. Rohrableiter

Im Normalbetrieb der Anlage ist der Rohrableiter (Abb. 3) durch einen Luftspalt S2 von der Leitung getrennt. Bei Auftreten einer Überspannung werden die Lücken S1 und S2 durchbrochen und der Impulsstrom zur Erde abgeleitet. Nachdem der Impulsstrom den Ableiter passiert hat, fließt ein Begleitstrom mit Industriefrequenz. Im schmalen Kanal des Halters (Rohr) 1 aus gaserzeugendem Material (Vinylkunststoff oder Faser) im Spalt S1 zwischen den Elektroden 2 und 3 zündet ein Lichtbogen. Der Druck im Inneren des Käfigs steigt. Die entstehenden Gase können durch das Loch in der Ringelektrode 3 entweichen. Bei einem Stromnulldurchgang erlischt der Lichtbogen aufgrund der Abkühlung der Funkenstrecke S1 durch die aus der Funkenstrecke austretenden Gase. Die geerdete Elektrode 4 weist ein Puffervolumen 5 auf, in dem die potentielle Energie des Druckgases gespeichert wird. Beim Nulldurchgang des Stromes entsteht aus dem Puffervolumen ein Gasstoß, der zur wirksamen Löschung des Lichtbogens beiträgt.

Der maximal schaltbare Strom der Industriefrequenz wird durch die mechanische Festigkeit des Halters bestimmt und beträgt 10 kA für einen Faser-Bakelit-Halter und 20 kA für einen mit Glasgewebe auf Epoxidharz verstärkten Vinyl-Kunststoff-Halter. Der Begleitstrom mit einer Frequenz von 50 Hz wird durch die Lage der Funkenstrecke bestimmt und variiert je nach Betriebsart des Stromnetzes in einem größeren Bereich. Daher müssen die minimalen und maximalen Werte des Kurzschlussstroms am Einbauort des Ableiters bekannt sein.

Der minimale Funkenstreckenstrom wird durch die Löschleistung der Röhre bestimmt. Je kleiner der Durchmesser des Abgaskanals, je länger seine Länge, desto niedriger ist die Untergrenze des Abschaltstroms. Bei hohen Strömen entsteht jedoch ein hoher Druck im Rohr. Bei unzureichender mechanischer Festigkeit des Rohres kann es zur Zerstörung des Ableiters kommen. Derzeit werden hochfeste Vinyl-Kunststoff-Ableiter mit höchsten Schaltströmen von bis zu 20 kA hergestellt.

Der Betrieb eines Rohrableiters geht mit einem starken Schalleffekt und der Freisetzung von Gasen einher. Somit hat die Gasemissionszone des PTB-I10-Ableiters die Form eines Kegels mit einem Durchmesser von 3,5 und einer Höhe von 2,2 m. Bei der Platzierung der Ableiter ist darauf zu achten, dass Elemente mit hohem Potenzial nicht in diese Zone fallen.

Die Schutzeigenschaften der Funkenstrecke hängen weitgehend von den Voltsekunden-Eigenschaften der Funkenstrecke ab. Bei einer rohrförmigen Funkenstrecke wird die Funkenstrecke durch Stabelektroden gebildet, die aufgrund der großen Inhomogenität des elektrischen Feldes eine steile Voltsekunden-Kennlinie aufweisen. Gleichzeitig streben sie danach, das elektrische Feld in den geschützten Geräten und Anlagen zu vereinheitlichen, um Isoliermaterialien besser zu nutzen und Größe und Gewicht zu reduzieren. Bei einem gleichmäßigen Feld erweist sich die Volt-Sekunden-Kennlinie als flach und praktisch wenig zeitabhängig. In dieser Hinsicht sind Rohrableiter mit steiler Voltsekunden-Kennlinie für den Schutz von Anlagen in Umspannwerken ungeeignet. Normalerweise schützen sie nur die Leitungsisolierung (die Isolierung, die durch hängende Isolatoren entsteht). Bei der Auswahl eines Rohrableiters ist es notwendig, den möglichen minimalen und maximalen Kurzschlussstrom am Installationsort zu berechnen und anhand dieser Ströme den geeigneten Ableiter auszuwählen. Die Bemessungsspannung des Ableiters muss der Bemessungsnetzspannung entsprechen. Die Abmessungen der Innenspalte S1 und Außenspalte S2 werden nach speziellen Tabellen ausgewählt.

Ventilableiter

Reis. 4. Ventilfunkenstrecke (a) und ihre Funkenstrecken im vergrößerten Maßstab (b)

Der Ableiter vom Typ PBC-1O (Vilitic-Ableiter der 10-kV-Station) ist in Abb. 4, a. Die Hauptelemente sind Vilite-Ringe 1, Funkenstrecken 2 und Arbeitswiderstände 3. Diese Elemente befinden sich in einem Porzellangehäuse 4, das an den Enden spezielle Flansche 5 zur Befestigung und zum Anschluss der Funkenstrecke aufweist. Die Arbeitswiderstände 3 ändern ihre Eigenschaften bei Feuchtigkeit. Darüber hinaus verschlechtert sich Feuchtigkeit, die sich an den Wänden und Teilen im Inneren des Ableiters ablagert, deren Isolierung und es besteht die Möglichkeit von Überlappungen. Um das Eindringen von Feuchtigkeit zu verhindern, ist das Ableitergehäuse an den Enden mit Platten 6 und Dichtungsgummis 7 abgedichtet.

Die Betätigung des Ableiters erfolgt in der folgenden Reihenfolge. Bei Auftreten einer Überspannung brechen drei in Reihe geschaltete Funkenstreckenblöcke 2 durch (Abb. 4,b). Der Stromimpuls wird über die Arbeitswiderstände mit der Erde verbunden. Der entstehende Begleitstrom wird durch Betriebswiderstände begrenzt, die die Voraussetzungen für die Löschung des Begleitstromlichtbogens schaffen.

Nach Durchschlag der Funkenstrecke steigt die Spannung an der Funkenstrecke

Wenn der durch die Betriebswiderstände bestimmte Funkenstreckenwiderstand Rð linear ist, steigt die Spannung an der Funkenstrecke proportional zum Strom und kann höher werden als für das zu schützende Gerät zulässig. Um die Spannung Uð zu begrenzen, ist der Widerstand Rð nichtlinear und nimmt mit steigendem Strom ab. Die Beziehung zwischen Spannung und Strom wird in diesem Fall ausgedrückt als

wobei A eine Konstante ist, die die Spannung am Widerstand Rp bei einem Strom von 1 A charakterisiert; α ist der Nichtlinearitätsindex. Ideal ist der Fall α=0, da die Spannung Up nicht vom Strom abhängt.

Die beschriebenen Ableiter werden als Ventilableiter bezeichnet, da ihr Widerstand bei gepulsten Strömen stark abfällt, was es ermöglicht, einen großen Strom mit einem relativ geringen Spannungsabfall zu leiten.

Abb.5. Volt-Ampere-Kennlinie eines Vilit-Widerstands

Vilit wird häufig als Material für nichtlineare Widerstände verwendet. Im Bereich hoher Ströme beträgt sein Nichtlinearitätsindex α=0,13–0,2. Eine typische Strom-Spannungs-Kennlinie eines Villat-Widerstands ist in Abb. 5, a. Bei niedrigen Strömen ist der Widerstand Rp hoch und die Spannung steigt linear mit steigendem Strom (Bereich A). Bei hohen Strömen nimmt der Widerstand stark ab und die Spannung Uð steigt fast nicht an (Bereich B).

Die Basis von Wilite sind SiC-Karborundkörner mit einem spezifischen Widerstand von etwa 10-2 Ohm·m. Auf der Oberfläche der Karborundkörner entsteht ein 10-7 m dicker Film aus Siliziumoxid SiO2, dessen Widerstand von der an ihn angelegten Spannung abhängt. Bei niedrigen Spannungen beträgt der spezifische Widerstand der Folie 104–106 Ohm·m. Mit zunehmender angelegter Spannung nimmt der Filmwiderstand stark ab, der Widerstand wird hauptsächlich durch die Karborundkörner bestimmt und der Spannungsabfall ist begrenzt.

Arbeitswiderstände bestehen aus Scheiben mit einem Durchmesser von 0,1–0,15 m und einer Höhe von (20–60)·10–3 m. Mithilfe von Flüssigglas werden Karborundkörner fest miteinander verbunden.

Vilit ist sehr hygroskopisch. Zum Schutz vor Feuchtigkeit ist die zylindrische Oberfläche der Scheiben mit einer isolierenden Beschichtung versehen. Die Endflächen sind kontaktiert und metallisiert.

Typischerweise werden mehrere Arbeitswiderstände in Form von Scheiben in Reihe geschaltet (10 Scheiben sind in Abb. 3a dargestellt). Bei n Festplatten beträgt die verbleibende Spannung

Um die Restspannung zu reduzieren, sollte die Anzahl der Scheiben n möglichst klein sein.

Wenn Strom fließt, steigt die Temperatur der Scheiben. Wenn ein Stromimpuls mit großer Amplitude, aber kurzer Dauer (mehrere zehn Mikrosekunden) fließt, haben die Widerstände keine Zeit, sich auf eine hohe Temperatur zu erwärmen. Bei längerem Fluss selbst kleiner Ströme mit Industriefrequenz (eine Halbwelle beträgt 10 ms) kann die Temperatur den zulässigen Wert überschreiten, die Scheiben verlieren ihre Ventileigenschaften und der Ableiter versagt.

Die maximal zulässige Amplitude eines Stromimpulses für eine Scheibe mit einem Durchmesser von 100 mm beträgt 10 kA bei einer Impulsdauer von 40 μs. Die zulässige Amplitude eines Rechteckimpulses mit einer Dauer von 2000 μs überschreitet 150 A nicht. Die Scheibe lässt solche Ströme 20–30 Mal ohne Schaden durch.

Nachdem der Impulsstrom die Funkenstrecke passiert hat, beginnt ein Begleitstrom zu fließen, bei dem es sich um einen Netzfrequenzstrom handelt. Wenn der Strom gegen Null geht, steigt der Widerstand der Wilite stark an, was zu einer Verzerrung der Sinusform des Stroms führt. Eine Erhöhung des Stromkreiswiderstands führt zu einer Verringerung des Stroms und des Phasenwinkels φ zwischen Strom und Spannung (φ->0). Abbildung 5b zeigt die Stromverläufe im Arbeitswiderstand. Hier ist 1 die Quellenspannung 50 Hz; 2 – Stromkurve des Stromkreises, bestimmt durch die induktive Reaktanz X; 3 - Kurve des durch den Arbeitswiderstand bestimmten Stroms (Rð>>X). Aufgrund der Nichtlinearität des Widerstands Rp sinkt die zurückkehrende Spannung (Netzfrequenzspannung). Durch die Verringerung der Geschwindigkeit, mit der sich der Strom dem Nullpunkt nähert, wird die Lichtbogenleistung im Bereich des Nullstroms verringert. All dies erleichtert das Löschen des zwischen den Elektroden der Entladungsstrecke brennenden Lichtbogens. Dank der Verwendung von Messingelektroden in den Funkenstrecken entsteht nach dem Nulldurchgang des Stroms in der Nähe jeder Kathode eine Lücke, deren elektrische Festigkeit 1,5 kV beträgt. Dadurch wird sichergestellt, dass der Begleitstrom beim ersten Nulldurchgang gelöscht wird und der Lichtbogen in den Funkenstrecken ohne den Einsatz spezieller Lichtbogenlöschgeräte gelöscht werden kann.

Die Gestaltung der Funkenstrecke des Ventilspalts geht aus Abb. 4, b hervor. Die Form der Elektroden gewährleistet ein gleichmäßiges elektrisches Feld, wodurch eine flache Volt-Sekunden-Kennlinie erzielt werden kann. Der Abstand zwischen den Elektroden wird mit (0,5-1) 10-3 m angenommen.

Die Bildung einer Ladung im geschlossenen Volumen der Funkenstrecke bei kurzer Dauer des Stromimpulses ist schwierig. Um die Ionisierung der Funkenstrecke zu erleichtern, wird zwischen den Elektroden eine Mikanit-Dichtung angebracht. Da die Dielektrizitätskonstante von Luft deutlich geringer ist als die des im Mikanit enthaltenen Glimmers, entstehen im elektrodennahen Volumen der Luft hohe elektrische Feldgradienten, die zu deren anfänglicher Ionisierung führen. Die entstehenden Elektronen führen zur schnellen Bildung einer Entladung im Zentrum der Funkenstrecke.

Es wurde experimentell festgestellt, dass eine einzelne Funkenstrecke in der Lage ist, den begleitenden Strom mit einer Amplitude von 80–100 A bei einem effektiven Spannungswert von 1–1,5 kV abzuschalten. Die Anzahl der Einheitslücken wird basierend auf dieser Spannung ausgewählt. Die Anzahl der Arbeitswiderstandsscheiben muss so bemessen sein, dass der maximale Stromwert 80-100 A nicht überschreitet. In diesem Fall ist die Lichtbogenlöschung in einer Halbwelle gewährleistet.

Um eine gleichmäßige Belastung bei Industriefrequenz zu gewährleisten, werden die Lücken mit nichtlinearen Widerständen 1 überbrückt (Abb. 4). Der thermische Widerstand der Scheiben ist so ausgelegt, dass der begleitende Strom ein oder zwei Halbzyklen lang fließen kann.

Interne Überspannungen sind niederfrequenter Natur und können bis zu 1 s anhalten. Aufgrund seines geringen thermischen Widerstands kann Vilit nicht zur Begrenzung interner Überspannungen eingesetzt werden. Um interne Überspannungen zu begrenzen, wird ähnlich wie Vilit das Material Tervit verwendet, das einen hohen thermischen Widerstand und einen erhöhten Nichtlinearitätsindex α = 0,15–0,29 aufweist.

Abb.6. Kombi-Ableiter mit Tervit-Widerständen

Tervit-Scheiben werden in kombinierten Ableitern (Abb. 6, a) verwendet, die sowohl vor internen (Schalt-) als auch externen (atmosphärischen) Überspannungen schützen sollen. Bei internen Überspannungen wirken beide nichtlinearen Widerstände HP1 und HP2 (Kurve 1a in Abb. 6b). Bei atmosphärischen Überspannungen aufgrund hoher Ströme durchbricht die Spannung an HP2 die Lücke IP2 und die Spannung an der geschützten Leitung sinkt (Kurve 2).

Ventilableiter arbeiten geräuschlos. Die Anzahl der Schaltspiele wird von einem speziellen Rekorder aufgezeichnet, der zwischen der unteren Klemme des Ableiters und der Erdung angeschlossen ist. Am zuverlässigsten sind elektromagnetische Rekorder, deren Anker beim Durchgang eines Impulsstroms auf den Ratschenmechanismus des Zählgeräts einwirkt.

Unter Verwendung der in Abb. gezeigten Funkenstrecken. 4b ist es nicht möglich, Ströme von 200–250 A abzuschalten. In diesem Fall werden magnetische Strahlkammern mit einem Permanentmagneten zum Löschen des Lichtbogens verwendet. Der in der Funkenstrecke entstehende Lichtbogen wird mit Keramikmaschinen unter dem Einfluss eines Magnetfeldes in einen schmalen Schlitz getrieben. Nach diesem Prinzip entstanden Ableiter für Spannungen bis 500 kV. Durch die Vergrößerung des Scheibendurchmessers auf 150 mm lässt sich deren thermische Beständigkeit erhöhen. Dadurch ermöglichen kombinierte Magnetventilableiter die Begrenzung sowohl innerer als auch atmosphärischer Überspannungen.

Hauptmerkmale des Ventilableiters:

Die Löschspannung Uext ist die höchste am Ableiter anliegende Netzfrequenzspannung, bei der der Begleitstrom sicher unterbrochen wird. Diese Spannung wird durch die Eigenschaften des Ableiters bestimmt. Die am Ableiter anliegende Netzfrequenzspannung hängt von den Stromkreisparametern ab. Tritt bei einem Erdschluss einer Phase eine Überspannung an den freien Phasen auf, so wird die am Ableiter anliegende Löschspannung durch die Gleichung bestimmt

wobei Kz ein Koeffizient ist, der von der Methode der neutralen Erdung abhängt; Unom – Nennnetzspannung des Netzwerks. Für Installationen mit geerdetem Neutralleiter Kc = 0,8, für isolierten Neutralleiter Kc = l,l.

Unter dem Löschstrom Igash versteht man den Begleitstrom entsprechend der Löschspannung Ugash.

Die lichtbogenlöschende Wirkung der Funkenstrecke wird durch den Koeffizienten charakterisiert

wobei Upr die Durchbruchspannung der Funkenstrecke bei einer Frequenz von 50 Hz ist.

Die Schutzwirkung eines nichtlinearen Widerstands wird durch einen Schutzfaktor charakterisiert

Dabei ist Uost die Spannung am Ableiter bei einem Impulsstrom von 5-14 kA. Diese Spannung sollte 20-25 % niedriger sein als die Entladespannung der geschützten Isolierung.

4.DC-Ableiter

Abb.7. DC-Ableiter

Um Anlagen vor DC-Überspannungen zu schützen, können Ventilableiter eingesetzt werden. Allerdings ist das Löschen eines Gleichstromlichtbogens wesentlich schwieriger als das Löschen eines Wechselstromlichtbogens. Um den elektrodennahen Spannungsabfall zu nutzen, ist eine sehr große Anzahl von Funkenstrecken erforderlich, da die Spannung an jedem Elektrodenpaar 20-30 V nicht überschreiten sollte.

Zum Löschen des Lichtbogens empfiehlt sich die Verwendung von Magnetstrahlen mittels Permanentmagneten. Die resultierende elektrodynamische Kraft bewegt den Lichtbogen mit hoher Geschwindigkeit in einem schmalen Schlitz aus lichtbogenbeständigem Isoliermaterial. Durch die intensive Kühlung des Lichtbogens erhöht sich dessen Widerstand und der Strom stoppt.

Der Ventilableiter für ein Netz mit einer Spannung von 3 kV DC ist in Abb. 7 dargestellt. Der Arbeitswiderstand 1 besteht aus zwei vilitischen Scheiben, die mit zwei Funkenstrecken 2 mit magnetischer Lichtbogenlöschung verbunden sind. Der sichere Kontakt zwischen den Zwischenräumen und den Scheiben wird durch die Feder 3 erreicht, die gleichzeitig ein stromführendes Element ist. Die Hauptelemente des Ableiters befinden sich in einem Porzellangehäuse 6, das von unten mit einem Deckel 7 verschlossen ist. Der Ableiter wird durch einen Deckel 4 mit einer Gummidichtung 5 abgedichtet.

Überspannungsschutz

Basierend auf Zinkoxid, das eine ausgeprägte Nichtlinearität der Strom-Spannungs-Kennlinie aufweist, wurde eine Reihe nichtlinearer Überspannungsableiter (OSS) für eine Nennspannung von 110-500 kV entwickelt.

Der Überspannungsableiter ist ein nichtlinearer Widerstand mit einem hohen Nichtlinearitätskoeffizienten α=0,04 (gegenüber 0,1–0,2 für vilit). Es wird ohne Entladungsstrecken parallel zum Schutzobjekt (zwischen Potenzialausgang und Erde) angeschlossen. Aufgrund der hohen Nichtlinearität bei Nennphasenspannung fließt ein vernachlässigbarer Strom von 1 mA durch den Ableiter. Mit zunehmender Spannung nimmt der Widerstand des Ableiters stark ab und der durch ihn fließende Strom steigt. Bei einer Spannung von 2,2 Uph fließt ein Strom von 10 durch den Ableiter 4A. Nach dem Durchgang des Spannungsimpulses wird der Strom im Ableiterkreis durch die Phasenspannung des Netzwerks bestimmt.

Abb.8. Strom-Spannungs-Kennlinien des Begrenzers OPN-500

SPDs begrenzen Schaltüberspannungen auf den Wert von 1,8 Uph und atmosphärische Überspannungen auf (2–2,4) Uph. Aus der Strom-Spannungs-Kennlinie des Überspannungsableiters 500 (Abb. 8) geht hervor, dass bei einem Absinken der Überspannung von 2Uph auf Uph der durch die Widerstände fließende Strom um 10 abnimmt 6einmal. Der begleitende Strom, der nach dem Auslösen des Geräts fließt, ist gering (Milliampere), ebenso wie die in den Widerständen freigesetzte Leistung gering ist. Dadurch kann die Reihenschaltung mehrerer Funkenstrecken vermieden und der Ableiter direkt an das zu schützende Betriebsmittel angeschlossen werden, was die Betriebssicherheit deutlich erhöht.

Hohe Nichtlinearität der Überspannungsableiterwiderstände (für den Hochstrombereich). α ≈0,04) können Überspannungen deutlich reduzieren und die Geräteabmessungen insbesondere bei Spannungen von 750 und 1150 kV deutlich reduzieren. Die Gesamtabmessungen und das Gewicht von Überspannungsableitern sind deutlich kleiner als bei herkömmlichen Ventilableitern derselben Spannungsklasse.

Lange Funkenstrecken

Die Autoren der RDI-Idee, Podporkin Georgy Viktorovich, Doktor der technischen Wissenschaften, Professor der Polytechnischen Universität St. Petersburg, hochrangiges Mitglied des IEEE, und Sivaev Alexander Dmitrievich, Kandidat der technischen Wissenschaften, begannen mit den ersten Experimenten Entwicklung von Langzeitfunkenentladern im Jahr 1989 und erhielt 1992 das Urheberzertifikat.

Abb.9. Lange Funkenstreckenschaltung

Das Funktionsprinzip des Ableiters basiert auf der Nutzung des Gleitentladungseffekts, der für eine lange Impulsüberlappung entlang der Oberfläche des Ableiters sorgt und dadurch den Übergang der Impulsüberlappung in einen Leistungslichtbogen verhindert Industriefrequenzstrom. Das RDI-Entladungselement, entlang dem sich eine Gleitentladung entwickelt, hat eine Länge, die um ein Vielfaches größer ist als die Länge des zu schützenden Leitungsisolators. Die Konstruktion des Ableiters gewährleistet eine geringere elektrische Impulsfestigkeit im Vergleich zur geschützten Isolierung. Das Hauptmerkmal des Langfunkenableiters besteht darin, dass aufgrund der großen Länge des gepulsten Blitzüberschlags die Wahrscheinlichkeit der Entstehung eines Kurzschlusslichtbogens auf Null reduziert wird.

Es gibt verschiedene Modifikationen von RDI, die sich im Zweck und in den Merkmalen der Freileitungen, auf denen sie eingesetzt werden, unterscheiden.

Der Hauptvorteil von RDI: Die Entladung erfolgt entlang des Geräts durch die Luft und nicht im Inneren. Dadurch können Sie die Lebensdauer von Produkten deutlich verlängern und deren Zuverlässigkeit erhöhen.

Langfunken-Schleifenableiter (LSLD)

RDIP-10 dient zum Schutz von Freileitungen mit einer Spannung von 6-10 kV Drehstrom mit geschützten und blanken Drähten vor induzierten Blitzüberspannungen und deren Folgen und ist für den Betrieb im Freien bei Umgebungstemperaturen von minus 60 °C bis ausgelegt plus 50 °C für 30 Jahre.

Modularer Langzeitableiter (RDIM)

RDIM dient zum Schutz vor direkten Blitzeinschlägen und induzierten Blitzüberspannungen von Freileitungen (OHT) und Zugängen zu Umspannwerken mit einer Spannung von 6, 10 kV dreiphasigem Wechselstrom mit blanken und geschützten Drähten.

RDIM verfügt über die besten Volt-Sekunden-Eigenschaften, weshalb es ratsam ist, es zum Schutz von Leitungsabschnitten, die direkten Blitzeinschlägen ausgesetzt sind, sowie zum Schutz von Zugängen zu Freileitungsumspannwerken einzusetzen.

RDIM besteht aus zwei Kabelabschnitten mit einem Kabel aus Widerstandsmaterial. Die Kabelabschnitte werden zusammengefaltet, so dass drei Bitmodule 1, 2, 3 entstehen.

Die Ventilstrecke besteht aus zwei Hauptkomponenten: einer Mehrfachfunkenstrecke (bestehend aus mehreren in Reihe geschalteten Einzelfunkenstrecken) und einem Arbeitswiderstand (bestehend aus einem Reihensatz vilitischer Scheiben). Die Mehrfachfunkenstrecke ist mit einem Arbeitswiderstand in Reihe geschaltet. Aufgrund der Tatsache, dass Vilit bei Befeuchtung seine Eigenschaften verändert, ist der Arbeitswiderstand hermetisch von der äußeren Umgebung abgedichtet. Bei einer Überspannung bricht eine Mehrfachfunkenstrecke durch, die Aufgabe des Arbeitswiderstandes besteht darin, den Wert des begleitenden Stroms auf einen Wert zu reduzieren, der von den Funkenstrecken erfolgreich gelöscht werden kann. Vilit hat eine besondere Eigenschaft – sein Widerstand ist nichtlinear – er nimmt mit zunehmendem Stromwert ab. Diese Eigenschaft ermöglicht den Durchfluss von mehr Strom bei geringerem Spannungsabfall. Aufgrund dieser Eigenschaft haben Ventilableiter ihren Namen erhalten. Weitere Vorteile von Ventilableitern sind der geräuscharme Betrieb und das Fehlen von Gas- oder Flammenemissionen.

Magnetventilableiter (RVMG)

Das RVMG besteht aus mehreren aufeinanderfolgenden Blöcken mit einer magnetischen Funkenstrecke und einer entsprechenden Anzahl vilitischer Scheiben. Jeder Block magnetischer Funkenstrecken ist eine abwechselnde Kombination aus einzelnen Funkenstrecken und Permanentmagneten, eingeschlossen in einem Porzellanzylinder.

Nichtlinearer Überspannungsschutz (SPD)

Während des Betriebs ist die Isolierung elektrischer Netzgeräte der Betriebsspannung sowie verschiedenen Arten von Überspannungen ausgesetzt, wie z. B. Blitz-, Schalt- und quasistationären Überspannungen. Die wichtigsten Geräte zum Schutz von Netzwerken vor Blitz- und Schaltüberspannungen sind Ventilableiter (VR) und nichtlineare Überspannungsableiter (OSL). Bei der Errichtung oder Modernisierung bestehender Überspannungsschutzschaltungen mittels Überspannungsableitern und Überspannungsableitern gilt es, zwei wesentliche, eng miteinander verbundene Probleme zu lösen:

Auswahl der Anzahl, Installationsorte und Eigenschaften von Geräten, die einen zuverlässigen Isolationsschutz gegen Blitz- und Schaltüberspannungen bieten;
Gewährleistung eines zuverlässigen Betriebs der Geräte selbst bei quasistationären Überspannungen, für die sie keine Begrenzung darstellen sollen.

Die Schutzeigenschaften von RVs und Überspannungsableitern basieren auf der Nichtlinearität der Strom-Spannungs-Kennlinien ihrer Arbeitselemente, die eine spürbare Abnahme des Widerstands bei erhöhten Spannungen und eine Rückkehr in den ursprünglichen Zustand nach Reduzierung der Spannung auf die normale Betriebsspannung gewährleistet . Die geringe Nichtlinearität der Strom-Spannungs-Kennlinien der Betriebselemente in den Ableitern ermöglichte es nicht, gleichzeitig eine ausreichend tiefe Begrenzung von Überspannungen und einen niedrigen Leitungsstrom bei Einwirkung der Betriebsspannung zu gewährleisten, dessen Einfluss durch die Einführung von Funkenstrecken in Reihe mit bewältigt wurde das nichtlineare Element. Die deutlich größere Nichtlinearität der Widerstände von Zinkoxid-Varistoren von Überspannungsableitern ermöglichte den Verzicht auf Funkenstrecken in deren Konstruktion, d. h. die nichtlinearen Elemente des Überspannungsableiters sind über die gesamte Lebensdauer mit dem Netz verbunden.

Derzeit werden Ventilableiter praktisch nicht mehr hergestellt und haben in den meisten Fällen ihre übliche Lebensdauer erreicht. Der Bau von Schaltkreisen zum Schutz der Isolierung von Geräten neuer und modernisierter Umspannwerke vor Blitz- und Schaltüberspannungen ist heute nur noch mit dem Einsatz von Überspannungsableitern möglich.

Die Identität des Funktionszwecks von HF und Ableiter und die scheinbare Einfachheit des Aufbaus des letzteren führen häufig dazu, dass der Austausch von Ableitern durch Überspannungsableiter erfolgt, ohne die Zulässigkeit und Wirksamkeit des Einsatzes des installierten Ableiters zu prüfen Punkt im betreffenden Netzwerk. Dies erklärt die erhöhte Unfallrate von Überspannungsableitern.

Eine weitere Ursache für Schäden an Überspannungsableitern sind neben der falschen Wahl der Einbauorte und Eigenschaften von Überspannungsableitern auch die bei der Montage verwendeten minderwertigen Varistoren, zu denen vor allem chinesische und indische Varistoren gehören.

Stabfunkenstrecken

Stabfunkenstrecken, auch „Lichtbogenhörner“ genannt, werden zum Schutz vor dem Durchbrennen geschützter Leitungen und der Übertragung einphasiger Kurzschlüsse eingesetzt. in zwei Phasen. Damit ein Lichtbogen entsteht, ist ein Kurzschlussstrom von mehr als 1 kA erforderlich. Aufgrund der relativ niedrigen Spannung (6-10 kV gegenüber 20 kV in finnischen Netzen) und des hohen Erdungswiderstands funktionieren Lichtbogenschutzhörner in russischen Netzen nicht.

Derzeit sind sie auf 6-10-kV-Freileitungen durch die „Vorschriften zur technischen Politik“ der Bundesnetzgesellschaft verboten.

Langzeitfunkenfänger

Das Funktionsprinzip des Ableiters basiert auf der Nutzung des Gleitentladungseffekts, der für eine lange Impulsüberlappung entlang der Oberfläche des Ableiters sorgt und dadurch den Übergang der Impulsüberlappung in einen Leistungslichtbogen verhindert Industriefrequenzstrom. Das RDI-Entladungselement, entlang dem sich eine Gleitentladung entwickelt, hat eine Länge, die um ein Vielfaches größer ist als die Länge des zu schützenden Leitungsisolators. Die Konstruktion des Ableiters gewährleistet eine geringere elektrische Impulsfestigkeit im Vergleich zur geschützten Isolierung. Das Hauptmerkmal der Langfunkenstrecke besteht darin, dass aufgrund der großen Länge des gepulsten Blitzüberschlags die Wahrscheinlichkeit der Entstehung eines Kurzschlusslichtbogens auf Null reduziert wird.

Es gibt verschiedene Modifikationen von RDIs, die sich im Zweck und in den Eigenschaften der Freileitungen, auf denen sie eingesetzt werden, unterscheiden.

RDI dienen dem Schutz von Freileitungen mit einer Spannung von 6-10 kV Drehstrom mit geschützten und nicht isolierten Leitungen vor induzierten Blitzüberspannungen und deren Folgen sowie direkten Blitzeinschlägen; ausgelegt für den Außenbetrieb bei Umgebungstemperaturen von minus 60 °C bis plus 50 °C für 30 Jahre.

Bezeichnung

Auf elektrischen Schaltplänen in Russland werden Ableiter nach GOST 2.727-68 bezeichnet.
1. Allgemeine Bezeichnung des Ableiters
2. Rohrableiter
3. Ventil- und Magnetventilableiter
4. Überspannungsableiter

Schreiben Sie eine Rezension zum Artikel „Arrester“

Anmerkungen

Quellen

Rodshtein L. A. Elektrische Geräte: Lehrbuch für technische Schulen. - 4. Aufl., überarbeitet. und zusätzlich - L.: Energoatomizdat. Leningr. Abteilung, 1981. - 304 S.: Abb.
Schutz von 6-35-kV-Netzen vor Überspannungen / Khalilov F. Kh., Evdokunin G. A., Polyakov V. S., Podporkin G. V., Tadzhibaev A. I. - St. Petersburg: Energoatomizdat. Zweigstelle St. Petersburg, 2002.- 272 S.
Dmitriev M.V. Anwendung von Überspannungsableitern in elektrischen Netzen 6-750 kV St. Petersburg 2007

Auszug, der den Entlader charakterisiert

„Wer weiß, was sie tun“, grummelte Denisov. „Ah! G“ Skelett! - rief er dem Kadetten zu und bemerkte sein fröhliches Gesicht. - Nun, ich habe gewartet.
Und er lächelte zustimmend und freute sich offenbar über den Kadetten.
Rostow war vollkommen glücklich. Zu diesem Zeitpunkt erschien der Häuptling auf der Brücke. Denisow galoppierte auf ihn zu.
- Exzellenz! Lassen Sie mich angreifen! Ich werde sie töten.
„Was gibt es denn für Angriffe“, sagte der Häuptling gelangweilt und zuckte zusammen wie von einer lästigen Fliege. - Und warum stehst du hier? Sie sehen, die Flanker ziehen sich zurück. Führe das Geschwader zurück.
Das Geschwader überquerte die Brücke und entkam den Schüssen, ohne einen einzigen Mann zu verlieren. Ihm folgend überquerte das zweite Geschwader, das sich in der Kette befand, die Grenze, und die letzten Kosaken räumten diese Seite.
Zwei Schwadronen von Einwohnern Pawlograds kehrten nacheinander über die Brücke zum Berg zurück. Regimentskommandeur Karl Bogdanovich Schubert fuhr auf Denisows Schwadron zu und ritt im Tempo unweit von Rostow, ohne auf ihn zu achten, obwohl sie sich nach dem vorherigen Zusammenstoß um Teljanin nun zum ersten Mal sahen. Rostow, der sich an der Front in der Macht eines Mannes fühlte, vor dem er sich nun schuldig fühlte, ließ den athletischen Rücken, den blonden Nacken und den roten Hals des Regimentskommandeurs nicht aus den Augen. Es kam Rostow so vor, als ob Bogdanitsch nur so tat, als wäre er unaufmerksam, und dass sein ganzes Ziel nun darin bestand, den Mut des Kadetten auf die Probe zu stellen, und er richtete sich auf und sah sich fröhlich um; dann kam es ihm so vor, als ritt Bogdanich absichtlich nahe an ihn heran, um Rostow seinen Mut zu zeigen. Dann dachte er, dass sein Feind nun absichtlich ein Geschwader zu einem verzweifelten Angriff schicken würde, um ihn, Rostow, zu bestrafen. Es wurde angenommen, dass er nach dem Angriff auf ihn zukommen und ihm, dem Verwundeten, großzügig die Hand der Versöhnung reichen würde.
Die den Pawlogradern vertraute Gestalt Scherkows (er hatte kürzlich ihr Regiment verlassen) näherte sich mit erhobenen Schultern dem Regimentskommandeur. Nach seiner Vertreibung aus dem Hauptquartier blieb Scherkow nicht im Regiment und sagte, er sei kein Dummkopf, an der Front den Riemen zu ziehen, wenn er im Hauptquartier sei, ohne etwas zu tun, er würde mehr Auszeichnungen erhalten, und er wusste, wie man eine Anstellung als Pfleger bei Fürst Bagration findet. Er kam mit Befehlen des Kommandeurs der Nachhut zu seinem ehemaligen Chef.
„Oberst“, sagte er mit seinem düsteren Ernst, wandte sich an Rostows Feind und sah sich zu seinen Kameraden um, „es wurde befohlen, anzuhalten und die Brücke anzuzünden.“
- Wer hat bestellt? – fragte der Oberst düster.
„Ich weiß nicht einmal, Oberst, wer es angeordnet hat“, antwortete der Kornett ernst, „aber der Prinz befahl mir: „Gehen Sie und sagen Sie es dem Oberst, damit die Husaren schnell zurückkommen und die Brücke anzünden.“
Nach Scherkow fuhr ein Gefolgeoffizier mit dem gleichen Befehl zum Husarenoberst. Dem Gefolgeoffizier folgend ritt der dicke Nesvitsky auf einem Kosakenpferd heran, das ihn gewaltsam im Galopp trug.
„Nun, Colonel“, rief er noch während der Fahrt, „ich habe Ihnen gesagt, Sie sollen die Brücke anzünden, aber jetzt hat es jemand falsch interpretiert; Da drehen alle durch, man versteht nichts.
Der Oberst stoppte langsam das Regiment und wandte sich an Nesvitsky:
„Sie haben mir von brennbaren Stoffen erzählt“, sagte er, „aber Sie haben mir nichts über das Anzünden von Dingen erzählt.“
„Warum, Vater“, sagte Nesvitsky, hielt inne, nahm seine Mütze ab und glättete sein schweißnasses Haar mit seiner dicken Hand, „wieso hast du nicht gesagt, dass du die Brücke anzünden sollst, als die brennbaren Substanzen hineingegeben wurden?“
„Ich bin nicht Ihr „Vater“, Herr Stabsoffizier, und Sie haben mir nicht gesagt, dass ich die Brücke anzünden soll! Ich kenne den Service und habe die Angewohnheit, Befehle strikt auszuführen. Sie sagten, die Brücke werde angezündet, aber wer sie anzünden wird, kann ich mit dem Heiligen Geist nicht wissen ...
„Nun, das ist immer so“, sagte Nesvitsky und winkte mit der Hand. - Wie geht es dir hier? – er wandte sich an Scherkow.
- Ja, aus demselben Grund. Du bist jedoch feucht, lass mich dich rausquetschen.
„Sie sagten, Herr Stabsoffizier“, fuhr der Oberst beleidigt fort ...
„Oberst“, unterbrach der Gefolgenoffizier, „wir müssen uns beeilen, sonst richtet der Feind die Waffen auf die Kartätsche.“
Der Oberst sah schweigend den Gefolgenoffizier, den dicken Stabsoffizier, Scherkow an und runzelte die Stirn.
„Ich werde die Brücke anzünden“, sagte er in feierlichem Ton, als wollte er damit zum Ausdruck bringen, dass er trotz aller Schwierigkeiten, die ihm zugefügt wurden, immer noch tun würde, was er tun musste.
Der Oberst schlug das Pferd mit seinen langen, muskulösen Beinen, als sei alles schuld, und rückte zum 2. Geschwader vor, dem gleichen, in dem Rostow unter dem Kommando von Denisow diente, und befahl, zur Brücke zurückzukehren.
„Na ja, das stimmt“, dachte Rostow, „er will mich auf die Probe stellen!“ „Sein Herz sank und das Blut schoss ihm ins Gesicht. „Lass ihn sehen, ob ich ein Feigling bin“, dachte er.
Auf allen fröhlichen Gesichtern der Geschwaderleute zeigte sich wieder der ernste Zug, der auf ihnen zu sehen war, als sie unter den Kanonenkugeln standen. Rostow sah, ohne den Blick abzuwenden, seinen Feind, den Regimentskommandeur, an und wollte in seinem Gesicht eine Bestätigung seiner Vermutungen finden; aber der Oberst sah Rostow nie an, sondern schaute, wie immer nach vorne, streng und feierlich. Ein Befehl wurde gehört.
- Lebendig! Lebendig! – mehrere Stimmen sprachen um ihn herum.
Die Husaren klammerten sich mit ihren Säbeln an die Zügel, rasselten mit den Sporen und eilten davon, ohne zu wissen, was sie tun würden. Die Husaren wurden getauft. Rostow sah den Regimentskommandeur nicht mehr an – er hatte keine Zeit. Er hatte Angst, mit sinkendem Herzen fürchtete er, er könnte hinter die Husaren zurückfallen. Seine Hand zitterte, als er das Pferd dem Pferdeführer übergab, und er spürte, wie ihm das Blut ins Herz schoss. Denisov, der zurückwich und etwas rief, fuhr an ihm vorbei. Rostow sah nichts außer den Husaren, die um ihn herumliefen, sich an ihre Sporen klammerten und mit ihren Säbeln klapperten.
- Trage! – rief jemandes Stimme von hinten.
Rostow dachte nicht darüber nach, was die Forderung nach einer Trage bedeutete: Er rannte und versuchte nur, allen voraus zu sein; Aber an der Brücke selbst fiel er, ohne auf seine Füße zu schauen, in den zähflüssigen, zertrampelten Schlamm und fiel stolpernd auf die Hände. Andere liefen um ihn herum.
„Auf beiden Seiten, Hauptmann“, hörte er die Stimme des Regimentskommandeurs, der vorwärtsreitend mit triumphierendem und fröhlichem Gesicht unweit der Brücke zu Pferd stand.
Rostow, der seine schmutzigen Hände an seinen Leggings abwischte, blickte zu seinem Feind zurück und wollte weiter rennen, weil er glaubte, je weiter er vorwärts ginge, desto besser würde es sein. Aber Bogdanich schrie ihn an, obwohl er Rostow nicht hinsah und nicht erkannte:
- Wer rennt in der Mitte der Brücke entlang? Auf der rechten Seite! Juncker, geh zurück! - schrie er wütend und drehte sich zu Denisov um, der seinen Mut zur Schau stellte und zu Pferd auf die Bretter der Brücke ritt.
- Warum Risiken eingehen, Kapitän! „Sie sollten runterkommen“, sagte der Oberst.
- Äh! er wird den Täter finden“, antwortete Waska Denisow und drehte sich im Sattel um.

Währenddessen standen Nesvitsky, Zherkov und der Gefolgesoffizier zusammen außerhalb der Schüsse und blickten entweder auf diese kleine Gruppe von Menschen in gelben Tschakos, dunkelgrünen, mit Schnüren bestickten Jacken und blauen Leggings, die in der Nähe der Brücke wimmelten, dann auf die andere Seite die blauen Hauben und in der Ferne herannahenden Gruppen mit Pferden, die man leicht als Werkzeuge erkennen konnte.
„Wird die Brücke beleuchtet sein oder nicht? Wer war zuerst da? Werden sie herbeirennen und die Brücke in Brand stecken, oder werden die Franzosen mit Kartätschen heranfahren und sie töten? Diese Fragen wurden mit sinkendem Herzen unwillkürlich von jedem der zahlreichen Truppen gestellt, die über der Brücke standen und im hellen Abendlicht auf die Brücke und die Husaren und auf der anderen Seite auf die sich bewegenden blauen Hauben blickten mit Bajonetten und Gewehren.
- Oh! werde zu den Husaren gehen! - sagte Nesvitsky, - jetzt nicht mehr als eine Kartätsche.
„Es war umsonst, dass er so viele Leute geführt hat“, sagte der Gefolgenoffizier.
„In der Tat“, sagte Nesvitsky. „Wenn wir nur zwei junge Männer hierher geschickt hätten, wäre alles egal gewesen.“
„Oh, Exzellenz“, mischte sich Scherkow ein, ohne den Blick von den Husaren abzuwenden, sondern mit seiner naiven Art, die es unmöglich machte, zu erraten, ob das, was er sagte, ernst war oder nicht. - Oh, Exzellenz! Wie urteilen Sie! Schicken Sie zwei Leute, aber wer wird uns Wladimir mit einer Verbeugung geben? Andernfalls können Sie, selbst wenn Sie verprügelt werden, die Staffel repräsentieren und selbst eine Verbeugung erhalten. Unser Bogdanich kennt die Regeln.
„Nun“, sagte der Gefolgeoffizier, „das ist Schrot!“
Er deutete auf die französischen Geschütze, die aus ihren Waffen genommen wurden und hastig davonfuhren.
Auf der französischen Seite trat in den Gruppen, in denen es Waffen gab, Rauch auf, ein weiterer, ein dritter, fast gleichzeitig, und genau in dem Moment, als der erste Schuss zu hören war, erschien ein vierter. Zwei Töne, einer nach dem anderen, und ein dritter.
- Oh, oh! - Nesvitsky keuchte wie vor brennendem Schmerz und ergriff die Hand des Gefolgenoffiziers. - Schau, einer ist gefallen, gefallen, gefallen!
- Zwei, wie es scheint?
„Wenn ich ein König wäre, würde ich nie kämpfen“, sagte Nesvitsky und wandte sich ab.
Die französischen Geschütze wurden erneut hastig geladen. Die Infanterie in blauen Kapuzen rannte auf die Brücke zu. Wieder, aber in unterschiedlichen Abständen, stieg Rauch auf, und Schrotschüsse knackten und knisterten über die Brücke. Aber dieses Mal konnte Nesvitsky nicht sehen, was auf der Brücke geschah. Dichter Rauch stieg von der Brücke auf. Den Husaren gelang es, die Brücke in Brand zu setzen, und die französischen Batterien feuerten auf sie, nicht mehr, um einzugreifen, sondern so, dass die Geschütze gezielt waren und es jemanden gab, auf den man schießen konnte.
„Den Franzosen gelang es, drei Kartätschen abzufeuern, bevor die Husaren zu den Pferdeführern zurückkehrten. Zwei Salven wurden falsch abgefeuert und die gesamte Schrotladung wurde verschleppt, aber der letzte Schuss traf die Mitte einer Husarengruppe und warf drei zu Boden.
Rostow, der mit seiner Beziehung zu Bogdanich beschäftigt war, blieb auf der Brücke stehen und wusste nicht, was er tun sollte. Es gab niemanden, den man fällen konnte (wie er sich immer eine Schlacht vorstellte), und er konnte auch nicht beim Anzünden der Brücke helfen, weil er nicht wie andere Soldaten ein Bündel Stroh mitnahm. Er stand da und schaute sich um, als plötzlich über die Brücke hinweg ein Knistern zu hören war, wie verstreute Nüsse, und einer der Husaren, der ihm am nächsten stand, fiel stöhnend auf die Reling. Rostow rannte zusammen mit anderen auf ihn zu. Jemand rief erneut: „Trage!“ Der Husar wurde von vier Personen hochgehoben und begann, hochgehoben zu werden.
„Ohhh! ... Hör auf, um Himmels willen“, schrie der Verwundete; aber sie hoben ihn trotzdem hoch und setzten ihn ab.
Nikolai Rostow wandte sich ab und begann, wie auf der Suche nach etwas, in die Ferne zu blicken, auf das Wasser der Donau, in den Himmel, in die Sonne. Wie schön schien der Himmel, wie blau, ruhig und tief! Wie hell und feierlich die untergehende Sonne! Wie zart glitzerte das Wasser in der fernen Donau! Und noch besser waren die fernen, blauen Berge jenseits der Donau, ein Kloster, geheimnisvolle Schluchten, Kiefernwälder voller Nebel... es war ruhig, glücklich dort... „Ich würde nichts wollen, ich würde nichts wollen.“ „Ich will nichts, ich würde nichts wollen, wenn ich nur da wäre“, dachte Rostow. „In mir allein und in dieser Sonne ist so viel Glück, und hier... Stöhnen, Leid, Angst und diese Dunkelheit, diese Eile... Hier schreien sie wieder etwas, und wieder rennt jeder irgendwohin zurück, und ich renne mit Sie, und hier ist sie.“ , hier ist er, der Tod, über mir, um mich herum... Einen Moment – und ich werde diese Sonne, dieses Wasser, diese Schlucht nie wieder sehen“...
In diesem Moment begann die Sonne hinter den Wolken zu verschwinden; Vor Rostow erschien eine weitere Trage. Und die Angst vor Tod und Tragen und die Liebe zur Sonne und zum Leben – alles verschmolz zu einem schmerzlich verstörenden Eindruck.
"Herr, Gott! Er, der da in diesem Himmel ist, rette, vergib und beschütze mich!“ flüsterte Rostow vor sich hin.
Die Husaren rannten auf die Pferdeführer zu, die Stimmen wurden immer lauter und ruhiger, die Trage verschwand aus ihrem Blickfeld.
„Was, bg“at, hast du Pog“okha gerochen? ...“, schrie Vaska Denisovs Stimme in sein Ohr.
"Es ist alles vorbei; aber ich bin ein Feigling, ja, ich bin ein Feigling“, dachte Rostow und nahm schwer seufzend seinen Gratschik, der sein Bein ausgestreckt hatte, aus den Händen des Hundeführers und begann sich zu setzen.

Beim Schalten oder unter dem Einfluss von Blitzentladungen können in elektrischen Geräten und Stromleitungen Hochspannungsimpulse auftreten, die um ein Vielfaches höher sind als der Nennwert. Da die Isolierung für diese Spannung nicht ausgelegt ist, kann es zu einem Durchschlag und damit zu einem Unfall kommen. Um dies zu verhindern, werden elektrische Geräte (Ableiter) zum Schutz vor Überspannungsimpulsen eingesetzt.

Ableitervorrichtung und Funktionsprinzip

Jede Funkenstrecke hat Elektroden, der Abstand zwischen der Funkenstrecke und der Lichtbogenlöscheinrichtung. Eine Elektrode ist mit dem zu schützenden Gerät verbunden und die andere ist geerdet. Wenn die Spannung über den durch die Größe des Elektrodenspalts bestimmten Wert ansteigt, bricht sie durch und der Überspannungsimpuls wird über die Erdung abgeleitet.

Der Hauptparameter von Begrenzern ist die garantierte Spannungsfestigkeit bei Nennspannung. Dies bedeutet, dass das Gerät im Normalfall unter keinen Umständen funktioniert. Im Moment des Impulsdurchgangs wird die Lichtbogenlöscheinrichtung eingeschaltet. Der durch den Lichtbogen gebildete Kurzschluss muss schnell (innerhalb eines halben Zyklus) beseitigt werden, damit die Überlastschutzeinrichtungen keine Zeit zum Auslösen haben.

Der Katalog der hergestellten Geräte ermöglicht Ihnen die Auswahl der Ableiter, die den Anforderungen am besten entsprechen und preislich vorzuziehen sind.

Luft-(Rohr-)Ableiter bestehen aus Röhren aus Polymer, die beim Erhitzen große Mengen Gas freisetzen können. An den Enden des Rohrs sind Elektroden befestigt, deren Abstand die Größe der Ansprechspannung bestimmt. Bei einem Ausfall beginnt das Rohrmaterial Gas freizusetzen, das durch ein Loch im Gehäuse entweicht und einen Druckstoß erzeugt, der den Lichtbogen löscht. Die Ansprechspannung überschreitet 1 kV.

Gassorten strukturell ähnlich den Vorgängermodellen. Die Probenahme erfolgt in einem verschlossenen Keramikrohr, das ein Inertgas enthält. Die Ionisierung des Gases sorgt für eine schnellere Reaktion und sein Druck löscht den Lichtbogen zuverlässig. Die Ansprechschwelle kann zwischen 60 Volt und 5 kV liegen. Zur Anzeige einer Überspannung wird häufig ein Neonlicht verwendet.

Ventilgeräte bestehen aus mehreren in Reihe geschalteten Funkenstrecken und einem Widerstand aus vilitischen Scheiben (Arbeitswiderstand). Sie sind in Reihe miteinander verbunden. Da die Eigenschaften von Vilit von der Luftfeuchtigkeit abhängen, wird es in eine luftdichte Hülle gelegt.

Bei einem Durchschlag hat der Widerstand die Aufgabe, den Kurzschlussstrom auf einen Wert zu reduzieren, der von den Funkenstrecken erfolgreich gelöscht werden kann. Da der Widerstandswert nichtlinear ist – je größer der Strom, desto kleiner ist er – ermöglicht dies den Fluss eines erheblichen Stroms mit einem geringen Spannungsabfall. Zu den Vorteilen dieser Geräte gehört der Betrieb ohne Lärm und Lichteffekte. Wikipedia bezeichnet diese Ableiter als veraltet und nicht mehr in Produktion.

Modifikationen von Magnetventilen zusammengesetzt aus mehreren Blöcken, die mit magnetischen Funkenstrecken und einer gleichen Anzahl von Viliton-Scheiben ausgestattet sind. Eine einzelne Einheit besteht aus einer Reihe in Reihe geschalteter Funkenstrecken und einem Permanentmagneten, die in einem Porzellangehäuse untergebracht sind. Im Moment des Durchschlags nimmt der entstehende Lichtbogen unter dem Einfluss des vom Ringmagneten erzeugten Magnetfelds eine Rotation an und erlischt daher schneller als bei Ventilgeräten.

Bei Langfunkengeräten Dabei wird das Phänomen einer Gleitentladung ausgenutzt, wodurch eine erhebliche Länge des Impulswegs entlang der Außenseite des Entladungselements gewährleistet wird. Die Länge des Entladungselements ist deutlich länger als die des Isolators der Stromleitung, aber seine elektrische Festigkeit ist geringer, sodass die Möglichkeit eines Lichtbogens gleich Null ist. Dieser Typ wird auf 3-Phasen-Stromleitungen verwendet. Sie können 30 Jahre lang bei Temperaturen von - 60° C bis + 50° C betrieben werden.

Bei nichtlinearen Überspannungsschutzgeräten gibt es keine Funkenstrecken. Stattdessen werden in Reihe geschaltete Zinkoxid-Varistoren verwendet. Je größer der Strom, desto geringer ist ihr Widerstand, sodass die Entfernung des Überspannungsimpulses sehr schnell erfolgt und eine sofortige Rückkehr in die ursprüngliche Position erfolgt. Um große Ströme zu leiten, ist die parallele Installation mehrerer Begrenzer derselben Marke zulässig. Der Begrenzer wird für die gesamte Lebensdauer des Schutzobjektes installiert.

Auswahl von Ableitern

Vor allem, Sie müssen sich für die Klasse des Geräts entscheiden:

Entsprechend der vorgegebenen Rangfolge werden selektive Schutzsysteme erstellt. Am beliebtesten ist die B-C-Schaltung, die zuverlässig vor Überspannungen von 1,5 bis 2,5 kV schützt. Um teure elektronische Geräte zu schützen, ist ein Schutz von A bis einschließlich D aufgebaut.

Auswahl nach Parametern

Wählen Sie eine bestimmte Schutzeinrichtung aus, der an Ableitern oder Varistoren betrieben wird, wird gemäß den folgenden Parametern benötigt:

Die übrigen im technischen Datenblatt angegebenen Werte werden für die Prüfung und Einrichtung von Schutzsystemen in Industriebetrieben benötigt. Da die Erstellung eines Überspannungsschutzsystems eine verantwortungsvolle Angelegenheit ist, ist es bei fehlender Erfahrung besser, die Installation von Ableitern und Erdung Spezialisten anzuvertrauen.

Zweck von Ableitern

Gasgefüllte Ableiter sind Geräte mit zwei oder drei Elektroden, die elektronische Geräte vor unbeabsichtigten Überspannungen schützen oder starke elektrische Impulse im Mikro- und Nanosekundenbereich erzeugen sollen. Das Hauptmerkmal der Strom-Spannungs-Kennlinie einer Zwei-Elektroden-Schutzfunkenstrecke ist das Vorhandensein einer Schwellenspannung, unterhalb derer die Funkenstrecke als Isolator und darüber als niederohmiger Leiter wirkt.

Vor dem Übergang in den leitenden Zustand entsprechen Schaltableiter einem geöffneten Schalter. Sie schalten in den niederohmigen Leiterbetrieb, wenn die Spannung über einen Schwellwert ansteigt oder wenn ein Spannungsimpuls an der Steuerelektrode ankommt (bei gesteuerten Ableitern). Schutz- und Schaltableiter kehren vom leitenden Zustand in den nichtleitenden Zustand erst zurück, wenn die Spannung zwischen den Hauptelektroden auf einen bestimmten Wert abgesunken ist.

Im leitenden Zustand erfassen die Ableiter aufgrund ihres geringen Eigenwiderstandes den Stromwert nicht. Er wird normalerweise durch den aktiven (oder induktiven) Widerstand der Schaltungselemente begrenzt. Charakteristische Parameter von Ableitern: Schwellenspannung – von 70 V bis 300 kV, zulässiger Strom – bis 150 kA. Bei einigen Ableitertypen (Schutz von Stromkreisen unter relativ hoher Betriebsspannung) geben die Parameter die Spannung an, bei der der Ableiter in den nichtleitenden Zustand zurückkehrt. Typische Spannungswerte liegen zwischen 50 V und 8 kV. Wichtige Parameter von Schaltableitern sind die maximal zulässige Impulswiederholfrequenz (10 - 100 Hz) und die Lebensdauer, die durch die garantierte Anzahl der Schaltungen (106 - 107) bzw. die über die gesamte Betriebsdauer geschaltete Ladung (103 - 104) gekennzeichnet ist C – „Gesamtgebühr“).

Gerät und Funktionsprinzip

Der Aufbau eines typischen Ableiters besteht aus zwei flachen Scheibenelektroden, die durch eine dielektrische Vakuumkeramikschale getrennt sind (Abb. 1). Geräte werden üblicherweise mit Inertgasen und deren Gemischen bis zu einem Druck von 102 bis 106 Pa gefüllt. Charakteristische Werte der Parameter des Gasentladungsspalts: Abstand – bis zu 1 cm, Fläche – etwa 1 cm. Mindestabmessungen 8,26 mm (Durchmesser und Höhe von Entladern in „Druckknopf“-Ausführung), maximal – 120220 mm . Durch das Auftreten einer Gasentladung gehen die Funkenstrecken in den leitenden Zustand über. Abhängig vom Verwendungszweck des Geräts kann die Entladung eine Glimmentladung (im Milliampere-Strombereich), eine Lichtbogenentladung (Ampere und Kiloampere) oder eine Funkenentladung (Kiloampere) sein.

Reis. 1.

Die wichtigsten physikalischen Prozesse bei einer Glimmentladung: die Entstehung von Elektronenlawinen, die Freisetzung von Elektronen aus der Kathode unter dem Einfluss von Ionen und Photonen, die Umverteilung des Potentials im Spalt aufgrund der ionischen Raumladung, was zur Bildung von a führt schmaler kathodennaher Bereich mit hoher Feldstärke. Die charakteristischen Werte der Entladespannung liegen bei Hunderten von Volt.

Bei einer Bogenentladung spielt die thermische Emission von Elektronen aus der durch Ionenbeschuss erhitzten Oberfläche der Kathode die entscheidende Rolle. Eine Bogenentladung weist im Vergleich zu einer Glimmentladung niedrigere Verbrennungsspannungswerte auf – mehrere zehn Volt. Charakteristisch für die Funkenstrecken ist eine „transiente Form der Bogenentladung“, bei der nicht die gesamte Kathode schnell auf eine hohe Temperatur erhitzt wird, sondern nur ein Mikroteil davon, innerhalb dessen ein Schmelzen und Verdampfen des Stoffes möglich ist.

Unter solchen Bedingungen kann es zu einer Entladung in einer sich ausdehnenden Dampfwolke des Kathodenmaterials kommen. Um in solchen Fällen die nötige Haltbarkeit der Ableiter zu gewährleisten, wird besonderes Augenmerk auf die Wahl des Kathodenmaterials gelegt. Die Hauptanforderungen dafür sind eine niedrige Elektronenaustrittsarbeit und eine relativ niedrige Verdampfungswärme. Ein gängiges Material ist Cäsiumaluminiumsilikat, das die Poren eines gepressten Nickelpulverschwamms füllt. Bei Hochstrom-Schaltableitern (bis 150 kA) besteht die Kathode aus einem Kupferfilm, der auf einer Molybdän-Unterschicht abgeschieden ist.

Eine Funkenentladung entwickelt sich mit einer sehr hohen Intensität der Elektronenvervielfachung in einer Lawine, wobei eine erhebliche Erzeugung von Photonen erfolgt, die Gasmoleküle ionisieren können. Die Entladung bildet sich in Form von „Streamern“, die optisch als Funken erkennbar sind. Die Entwicklung von Streamern entspricht physikalisch der schnellen Bewegung der Front des ionisierten Gases, da die positive Raumladung, nachdem ein Teil der Lawinenelektronen die Anode verlassen hat, in den Hauptentladungskanal „Tochter“ „zieht“. Elektronenlawinen, die durch Photoionisierung von Gasmolekülen vor der Front entstehen.

Vorteile von Ableitern: breiter Bereich an Betriebsspannungen und -strömen, Beständigkeit gegen Stromüberlastungen, einfache Konstruktion und Herstellungstechnologie, normale Funktionsfähigkeit unter Strahlungsbedingungen und hohen Umgebungstemperaturen (bis zu 300 °C). Die Vorteile bestimmen die weite Verbreitung von Ableitern: Derzeit werden etwa 50 Gerätetypen hergestellt. Die Typenbezeichnung enthält meist den Buchstaben „P“ und die Konstruktionsnummer, zum Beispiel der ungesteuerte Überspannungsableiter R-150. Einige Typen werden mit zwei Buchstaben und einer Zahl bezeichnet. Beispielsweise ist RU-73 eine gesteuerte Funkenstrecke mit drei Elektroden; RO-49 – Funkenstrecke zum Schärfen von Röntgengeräten; RK-160 – Schaltableiter.