ИЗВЕСТИЯ ТОМСКОГО ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО ИНСТИТУТА имени С. М. КИРОВА Том 1966 9 РЕКО НСТРУКЦ И Я УСТАНО ВКИ ВЕН ТИ Л ЬН Ы Х Т И П А P В С -2 2 0 РАЗРЯД Н И КО В И. И. К А Л Я Ц К И Й, П. Г. К О В Ч А В Ц Е В, Н. М. Т О Р Б И Н (П р ед ста в л ен а научным сем инаром н аучн о-и ссл едовател ьск ого института вы соких напряж ений и каф едры техники вы соких напряж ений ) С у щ е с т в у ю щ а я ти п о в а я к о н с тр у к ц и я р а зр яд н и к о в Р В С -1 1 0 и Р В С -2 2 0 д ля сетей с зазем ленной н е й тр а л ью п р е д у см а тр и в а е т у с т а н о в к у о тд е л ьн ы х р а зр я д н и к о в ти п а Р В С - 3 0 в одной колонке. Как показала п р а к ти к а эксп луатац и и р а зр яд н и к о в Р В С -1 1 0 и Р В С -2 2 0, в систем е «К у з б а с с э н е р го» им елись сл у ч а и авари й на по д с та н ц и я х всл е д стви е вы хо д а из стр о я у к а з а н н ы х р а зр яд н и к о в. Т а к, в ноябре 1960 г. на одной п о д стан ц и и при р е зк и х п о р ы в а х ветр а п р о и зош ло падение тр е х в е р х н и х элем ентов р а зр я д н и к о в Р В С -2 2 0 (э л е м енты, р а сп о л о ж е н н ы е вы ш е р а с т я ж е к ). А н а л о ги ч н ы й сл у ч а й пад ения 3 в е р хн и х элем ентов Р В С -2 2 0 п р о и зо ш ел в ию не м есяце 1961 г. на одной из ста н ц и й си стем ы при у р а га н н о м ветре. П р и ч и н о й авар и й я в л я е тс я по лом ка ф а р ф о р а к о ж у х о в р а з р я д н и ка и з-за его н ед о стато чн о й м е хан и ческо й пр о чн о сти и по явле н и я в п р о цессе э к с п л у а т а ц и и к о л ь ц е в ы х тр ещ и н в ф а р ф о р е у а р м и р о вки или под арм и ро вко й ф л а н ц е в. О п ы т э к с п л у а т а ц и и р е к о н стр у и р о в а н н ы х р а з р я д ников ти п а Р В С -1 1 0 в систем е «К у з б а с с э н е р го» в течение 4 -х л е т п о к а за л о т с у тс тв и е пад ения р а зр яд н и к о в, н есм о тря на то, ч то е ж егод н о в ы я в л я ю т с я д еф ектн ы е элем енты с кольц евы м и тр е щ и н а м и у ф л а н ц ев [1]. В «К у з б а с с э н е р го» пред ло ж ен ы новые способ ы у с т а н о в к и р а з р я д ников ти п а Р В С -2 2 0 д л я уси л е н и я м е хан и ческо й про чно сти. 1. И з восьм и элем енто в Р В С -3 0, где д ва п е р вы х эл ем е н та о т зем ли у с т а н а в л и в а ю т с я в к о л о н к у на своем основании, четы ре п о сл е д у ю щ и х эл ем е н та п о д в е ш и в а ю тся по сп и р а л и м е ж д у грем я ко ло н н ам и из ш е сти о п о р н ы х и зо л я то р о в К О -4 0 0, д ва п о сл е д у ю щ и х элем е н та у с т а н а в л и в а ю т с я на верхней рам е тр е х о п о р н ы х колонн. 2. И з восьм и элем енто в Р В С -3 0, где д ва п е р вы х эл ем е н та от зем ли у с т а н а в л и в а ю т с я в к о л о н к у на своем основании, четы р е эл ем е н та п о д в е ш и в а ю тся з и гза го о б р а зн о м е ж д у д вум я опорны м и ко ло н н ам и из ш е сти и зо л я то р о в К О -4 0 0, д ва п о сл е д у ю щ и х эл ем е н та у с т а н а в л и в а ю т с я на верхней рам е о п о р н ы х колонн (рис. 1). 3. В о се м ь элем енто в Р В С - 3 0 р а з н о с я тс я по д ва эл ем е н та, при это м первы е д ва р а зр я д н и к а у к р е п л я ю т с я на своем основании на ф у н д а м е н те, п о сл е д ую щ и е д ва на тр е х о п о р н ы х и з о л я то р а х К О -4 0 0, п я ты й и ш е сто й элем ен ты на тр е х и з о л я то р а х К О -4 0 0, седьмой и восьм ой на ч е т ы рех и з о л я то р а х К О -4 0 0 (р и с. 2 ). С р а в н и те л ь н ы е р азм еры полной к о н с тр у к ц и и д л я р а ссм о тр е н н ы х в а р и а н то в п р е д ста в л е н ы в та б л. 1. HO
/600 2000 Рис. 1. Разрядник РВС-220 в исполнении на двух опорных колоннах из изолято ров КО 400 (вариант 2 ). Рис. 2. Разрядник РВС-220 в исполнении из 4-х колонн (вариант 3)
Р а с ч е т м е ха н и ч е ско й п р о чн о сти к о н с тр у к ц и и у с т а н о в к и р а з р я д н и ков по в то р о м у в а р и а н ту (н а д в у х к о л о н к а х по 6 элем е н то в и зо л я то р о в К О -4 0 0 ) п о к а з а л, ч то м ом ент сил, со зд а в а ем ы й ветром со с к о р о с ть ю Таблица 1 О сн о в а н и е пп И сп о л н ен и е В ы сота M M д и а м ет р M M 1 Н орм альное и сп о л н ен и е 6350 4070 2 В ариант 1 4610 2000 3 В ариант 2 461 0 2000 В ариант 3 4100 4 длина M M К о л и ч ест в о д о п о л н и т ел ь н ы х и зо л я то р о в на о д н у ф а зу б х С П HO 1 X К О 400 1 2 Х К О 400 4000 I O x K O 400 40 м /сек и н а п р а в л е н н ы й п е р п е н д и к ул я р н о к п л о ск о с ти у с т а н о в к и р а з р я д н и ко в, с о с та в л я е т 150,3 кгм, а д о п у сти м ы й м ом ент д л я и зо л я то р о в К О -4 0 0 равен 300 кгм. Т а к и м образом, к о э ф ф и ц и е н т з а п а с а с о с та в л я е т Т а к к а к в п р е д л о ж е н н ы х в а р и а н т а х ви д оизм ененны х к о н с тр у к ц и й р а зр я д н и к о в Р В С - 2 2 0 ч а сти ч н ы е е м кости элем ен то в к о н с тр у к ц и й о т л и ч а ю т с я о т ем костей элем енто в в зав о д ско м исполнении, в в ы с о к о в о л ь т ной л а б о р а то р и и Т о м с к о го п о л и те хн и ч е ск о го и н с т и т у т а бы ли проведены и ссл е д о в а н и я э л е к тр и ч е с к и х х а р а к т е р и с т и к ви д ои зм ен ен н ы х к о н с т р у к ций р а зр я д н и к о в Р В С -2 2 0 [3] по сл ед ую щ е й пр о гр ам м е : 1. О п ред елени е в о л ь тсе к у н д н ы х х а р а к т е р и с т и к р а зр я д н и к а при во зд е й стви и с та н д а р тн о й и м п ул ьсн о й волны 1,5/40 м ксе к. 2. О п ред елени е н а п р я ж е н и я с р а б а ты в а н и я р а зр я д н и к а при в озд ей ств и и и м п ул ьсно й в о л н ы с д линой ф р о н та от 3 до 15 м к се к. 3. О пред еление н а п р я ж е н и я с р а б а ты в а н и я р а зр я д н и к а при о д новре менном во зд е й стви и и м п у л ь сн о го н а п р я ж е н и я и н а п р я ж е н и я п р о м ы ш ленной ч а с т о ты н о м и н ал ьн о го ф а зо в о го и н а и б о л ьш е го д о п у сти м о го. 4. О п ред елени е р асп р ед ел е н и я н а п р я ж е н и я по эл ем е н там р а з р я д н и ка при ном инально м ф азо во м и н аи б о льш ем д о п усти м о м н а п р я ж е нии 50 гц. 5. И с п ы т а н и е р а зр я д н и к а н а и б о л ьш и м д о п усти м ы м нап р яж ен и е м 50 гц в течение 2 -х м инут. 6. И ссл е д о в а н и е в л и я н и я разм еро в э к р а н и р у ю щ и х ко л е ц на и м п у л ь сн ы е х а р а к т е р и с т и к и р а зр я д н и к а. У к а з а н н ы е виды и с п ы та н и й бы ли вы по лнены д л я р а зр я д н и к а Р В С -2 2 0 в зав о д ско й у с т а н о в к е (без р а сп о р н ы х о т т я ж е к ) и в и сп о л н е н и я х, п р е д л о ж е н н ы х «К у з б а с с э н е р го» в а р и а н ты 2 и 3. В а р и а н т 1 бы л о т в е р гн у т в сл е д стви е более с л о ж н о го к о н с т р у к т и в ного и сполн ен и я в ср авн е н и и с д р уги м и в а р и а н та м и, н е см о тр я на его б о л ь ш ую м е ха н и ч е ск ую у сто й ч и в о с ть. И ссл е д о в а н и е и м п у л ь с н ы х х а р а к т е р и с т и к р а зр я д н и к о в п р о и зв о д и л о сь с по м ощ ью ге н е р а то р а и м п у л ь с н ы х н а п р я ж е н и й на 3 м лн в о л ьт с е м ко стью в уд а р е 7200 пкф. И зм е р ен и е н а п р я ж е н и я о с у щ е с тв л я л о с ь с по м ощ ью е м к о стн о го д е л и те л я н а п р я ж е н и й и о с ц и л л о гр а ф а O K - 19М, им ею щ его д о п о л н и те л ь ные д и а п а зо н ы врем ен н ы х р а зв е р то к до 100 м к се к. Р а сп р е д е л е н и е н а п р я ж е н и я по элем ентам р а зр я д н и к а п р о и зв о д и л о сь с по м ощ ью ш а р о в о го р а зр я д н и к а с ш а р а м и д и ам етром 120 мм. 111
Результаты испытаний И м п у л ь с н ы е и с п ы та н и я р а зр я д н и к о в Р В С -2 2 0 в со о тв е тств и и с п р о гр ам м о й, пр е д ста в л ен н о й вы ш е, бы ли вы по лнены д ля зав о д ско й у с т а н о в к и и д л я ви д ои зм ененны х к о н с тр у к ц и й по в а р и а н та м 2 и 3. П е р е д и сп ы та н и я м и р а зр я д н и к а Р В С -2 2 0 к а ж д ы й из восьм и э л е м ентов р а зр я д н и к а бы л и сп ы та н в отд ельн ости. Н а п р я ж е н и е с р а б а ты в а н и я у в се х р а зр я д н и к о в Р В С - 3 0 о к а з а л о с ь уд о в л е тв о р и те л ьн ы м и имело в е л и ч и н у H O 120 кв. Н а рис. 3 п р е д ста в л е н ы в о л ь тсе к ун д н ы е х а р а к т е р и с ти к и р а з р я д н и к а Р В С -2 2 0 в заво д ско м исполнении при р а зл и чн о й гл у б и н е п о сад ки э к р а н н о го ко л ьц а. И з рис. 3 видно, ч то ум еньш ение гл у б и н ы п о сад ки э к р а н н о го к о л ь ц а о т 1200 мм (н о р м альн о е исполнение) до 900 мм з н а ч и те л ьн о с н и ж а е т р а зр яд н ы е н а п р я ж е н и я при в р ем ен ах р а зр я д а менее 1 м к с е к (к р и в а я 2 ). Рис. 3. В ольтсекундны е характеристики р азр я дника Р В С -2 2 0 в за в о д ск о м исполнении: 1 экран ное кольцо Д 10 мм с глубиной посадки 1200 мм; 2 то ж е с глубиной посадки 900 мм. X X отр и цательны й им пульс напряж ения, OO полож ительны й и м пульс напряж ения. Н а рис. 4 п р е д ста в л е н ы в о л ьтсе к ун д н ы е х а р а к т е р и с ти к и д ля в а р и а н та 2 и на рис. 5 д л я в а р и а н та 3. И зм е н ен и е гл у б и н ы п о са д ки э к р а н н о го к о л ь ц а в те х ж е п р е д е л а х (с 1200 мм до 900 мм ) в с л у ч а е в а р и а н та 2 пр и в о д и т к еще б о л ьш е м у сн и ж е н и ю р а зр я д н о го н а п р я ж е н и я (ри с. 4, к р и в а я 2) и р а зр яд н ы е н а п р я ж е н и я с н и ж а ю тс я н и ж е д о п у сти м ы х величин. В о л ь тсе к у н д н ы е х а р а к те р и с ти к и д л я 3 в а р и а н та с экр а н н ы м и ко л ьц ам и от р а зр яд н и к о в Р В С -1 1 0 при в р е м е н а х во зд е й ств и я н а п р я ж е н и я м еньш е 1 м к с е к с н и ж а ю т с я до 300 кв и н а х о д я т с я зн а ч и те л ьн о н и ж е д о п у сти м ы х величин. С н и ж е н и е р а з р я д н ы х н а п р я ж е н и й с менее гл у б о к о й п о сад ко й э к р а н н о го ко л ьц а о б ъ я с н я е тс я более неравном ерны м распределением н а п р я ж е н и я по элем е н там р а зр я д н и к а, т а к к а к н а п р я ж е н и е в н а ча л ь н ы й м ом ент при м а л ы х вр ем ен ах в о зд е й стви я н а п р я ж е н и я р а сп р е д е л я е тся по е м ко стям р а зр я д н и к а [2]. В а р и а н т 3 в этом отнош ени и я в л я е тс я наиболее н е б л а го п р и я тн ы м, т а к к а к пробивное н а п р я ж е н и е р а зр я д н и к а о п р ед ел я е тся в основном 112
величино й н а п р я ж е н и я на п е р в ы х э л е м е н та х, а н а л и чи е э к р а н н о го к о л ь ц а с м алой гл у б и н о й п о са д ки не о б е сп е чи ва е т д о с та то ч н о го с н и ж е ния н а п р я ж е н и я на первом элем енте. П о л я р н о с ть іим пульса н а п р я ж е ния в п р е д е л а х о ш и б о к изм ерения на в е л и ч и н у р а зр я д н о го н а п р я ж е н и я р а зр я д н и к о в в л и я н и я не о к а з ы в а е т. Р ис. 4. В ольтсекундны е х а р а к тер и стики Р В С -2 2 0 в вари анте 2: 1 норм альное кольцо Д == 10 мм, глуби на посадк и 1200 мм; 2 то ж е с глубиной посадки 900 мм. Р ис. 5. В ольтсек ун дн ая хар актеристика р азр я дн и к а Р В С -2 2 0 в исполнении по вари анту 3. Н а п р я ж е н и е с р а б а ты в а н и я р а зр я д н и к а при во зд е й стви и н а п р я ж е ния п р о м ы ш лен н о й ч а с т о ты и и м п у л ь сн о го н а п р я ж е н и я п о л о ж и те л ьн о й и о тр и ц а те л ь н о й п о л я р н о сти к а к при совпад ен и и п о л я р н о сти, т а к и при п р о ти в о п о л о ж н ы х п о л я р н о с т я х п о л ув о л н ы н а п р я ж е н и я и и м п ул ьсно й волны о п р ед ел яе тся и м п ул ьсн ы м р а зр яд н ы м н а п р я ж е н и е м и с о о тв е т с т. Заказ 7769. ИЗ
в у е т н а п р я ж е н и ю с р а б а ты в а н и я р а зр я д н и к а при возд е й стви и то л ь к о и м п у л ь сн о го н а п р я ж е н и я. В та б л. 2 п р е д ста в л е н ы р е з у л ь та ты изм ерения р асп р ед еле н и я н а п р я ж е н и я по элем е н там р а зр я д н и к а при норм ально м экр а н н о м кольц е и с экр а н н ы м кольц ом при м еньш ей гл у б и н е п о са д ки д л я в а р и а н та 2. Таблица П ор я дк ов ы й н о м ер эл ем ен та со стороны вы со к о го напряж ения 1 2 3 4 5 17, 15, 2 1 2, 7 10 6 2 7 9 7,6 Н а п р я ж ен и е на эл ем ен т е Р В С -3 0. К ольц о н о р м а л ь н о е при U ф = 127 кв. эф ф. В о/о U д о п. = 192 кв. эф ф. в 0Io 23 21,6 20 1 17 12 7 6 30 30 27 26 24 21 17 15 13 11 9 10, 5 К ол ьц о у к о р о ч е н н о е при: /7 = 1 2 7 кв. эф ф. 25 24 20 27 В 0Io д о п. 192 к в. эф ф. 20 1, 5 13, 5 11 37 34 2 26 1 15 В /о 19 9,5 7 7,5 5,5 21 17 15 11, 5 11 9 6 К а к видно из та б л. 2, при норм ально м экр а н н о м кольц е на к а ж д ы й эл ем е н т Р В С - 3 0 при п р и л о ж ен и и н о м и н ал ьн о го ф а зн о го н а п р я ж е н и я Uty 127 кв эфф п р и х о д и тся н а п р я ж е н и е, не п р е вы ш а ю щ е е м а к с и м альн о д о п усти м о е 24 кв э ф ф, при н аи бо льш ем д о п усти м о м н а п р я ж е нии равном 192 кв э ф ф, на первом и втором!элем ентах н а п р я ж е н и е с о с та в л я е т 30 кв э ф ф, что зн а ч и те л ь н о м еньш е про б и вн о го н а п р я ж е н и я п р о м е ж у тк о в р а зр я д н и к а Р В С - 3 0 при про м ы ш лен н о й ч а сто те, которо е р авн о 56 кв эфф. Р а з р я д н и к Р В С -2 2 0 в и сполнении по в а р и а н т у 2, н орм ально в ы д е р ж а л т а к ж е д в у х м и н у тн о е и сп ы та н и е н аи б о льш и м д о п усти м ы м н а п ряж ен и ем 192 кв эфф. В ы во д ы 1. П р о вед ен н ы е и ссл е д о в а н и я ви д оизм ененны х к о н с тр у к ц и й р а з р я д ников Р В С -2 2 0 п о к а з а л и, что при к о н с тр у к ти в н о м исполнении р а з р я д н и к а в ф орм е д в у х о п о р н ы х ко л о н о к (в а р и а н т 2) р а зр я д н и к по своим э л е к тр и ч е ск и м х а р а к т е р и с ти к а м у д о в л е тв о р я е т необходим ы м тр е б о в а ниям и м о ж е т б ы ть у ста н о в л е н д л я опы тной э к с п л у а т а ц и и на д е й с тв у ю щ и х о т к р ы ты х р а сп р е д е л и те л ьн ы х у с т р о й с т в а х 220 кв. 2. В и д о и зм е н е н н а я к о н с тр у к ц и я р а зр я д н и к а о б л а д а е т л у ч ш и м и м е ха н и ч е ск и м и св о й ств а м и и более уд о б н а в э к с п л у а т а ц и и при про вед е нии п р о ф и л а к т и ч е с к и х осм отров. Л И ТЕРАТУ РА 1. П. Г. К о в ч а в ц е в, В. А. К о с т р ы г и н, К. С. С т о р о ж у к. Р еконструкция вентильны х разр я дн и к ов типа P B C -1 10, электрические станции 2, 1959. 2. А. М. З а л е с с к и й. И зол яц и я аппаратов вы сокого напряж ения Г о сэн ер гои з д а т, 1960. 3. И. И. К а л я ц к и й, И. М. T о р б и и. И ссл ед о в а н и е характеристик вентильных р азр я дников в видоизм ененн ы х конструкциях, у д. о регистрации в Г оском итете по д ел а м и зобр етений и открытий С С С Р 41204 от 6 дек абр я 1963.