Дугогасительные рога (иногда дугогасительные рога ) — это выступающие проводники, используемые для защиты изоляторов или коммутационного оборудования в системах передачи электроэнергии высокого напряжения от повреждения во время перекрытия . Перенапряжения на линиях электропередачи из-за атмосферного электричества , ударов молнии или электрических неисправностей могут вызывать дуги на изоляторах (перекрытия), которые могут повредить их. С другой стороны, атмосферные условия или переходные процессы, возникающие во время переключения, могут привести к образованию дуги на пути отключения переключателя во время его работы. Дугогасительные рога обеспечивают путь для возникновения перекрытия, который обходит поверхность защищаемого устройства. [1] Рога обычно парные по обе стороны изолятора, один из которых подключен к высоковольтной части, а другой — к земле , или в точке отключения контакта переключателя. Их часто можно увидеть на гирляндах изоляторов на воздушных линиях или защитных трансформаторных вводах .
Рога могут иметь различную форму, например, простые цилиндрические стержни, круглые защитные кольца или контурные изгибы, иногда называемые «стременами».
Высоковольтное оборудование, особенно то, которое установлено снаружи, например, воздушные линии электропередач , обычно подвергается кратковременным перенапряжениям , которые могут быть вызваны такими явлениями, как удары молнии , неисправности другого оборудования или коммутационные скачки напряжения во время повторного включения цепи. [2] Такие события перенапряжения непредсказуемы и, как правило, не могут быть полностью предотвращены. Оконечные устройства линии, в которых линия электропередачи подключается к шине или вводу трансформатора, подвержены наибольшему риску перенапряжения из-за изменения характеристического сопротивления в этой точке. [3]
Электрический изолятор служит для обеспечения физического разделения проводящих частей и при нормальных условиях эксплуатации постоянно подвергается воздействию сильного электрического поля , которое занимает воздух, окружающий оборудование. События перенапряжения могут привести к тому, что электрическое поле превысит диэлектрическую прочность воздуха и приведет к образованию дуги между проводящими частями и на поверхности изолятора. [1] Это называется перекрытием. Загрязнение поверхности изолятора снижает прочность на пробой и увеличивает тенденцию к перекрытию. В системе электропередачи защитные реле должны обнаружить образование дуги и автоматически разомкнуть автоматические выключатели, чтобы разрядить цепь и погасить дугу. В худшем случае этот процесс может занять несколько секунд, в течение которых поверхность изолятора будет находиться в тесном контакте с высокоэнергетической плазмой дуги. Это очень разрушительно для изолятора и может разрушить хрупкие стеклянные или керамические диски, что приведет к его полному выходу из строя.
.JPG/1280px-Trasformatore_Tipo_TSA_(5).JPG)
Дугогасительные рога образуют искровой промежуток поперек изолятора с более низким пробивным напряжением, чем воздушный путь вдоль поверхности изолятора, поэтому перенапряжение приведет к пробою воздуха и образованию дуги между дугогасительными рогами, отводя ее от поверхности изолятора. [3] Дуга между рогами более терпима для оборудования, предоставляя больше времени для обнаружения неисправности и безопасного устранения дуги удаленными выключателями. Геометрия некоторых конструкций способствует тому, что дуга мигрирует от изолятора, движимая растущими токами, поскольку она нагревает окружающий воздух. По мере того, как это происходит, длина пути увеличивается, охлаждая дугу, уменьшая электрическое поле и заставляя дугу гаснуть сама, когда она больше не может охватывать промежуток. Другие конструкции могут использовать магнитное поле, создаваемое высоким током, для отвода дуги от изолятора. [4] Этот тип расположения может быть известен как магнитный выдув .
Критерии проектирования и режимы обслуживания могут рассматривать дугогасительные рога как жертвенное оборудование, более дешевое и легко заменяемое, чем изолятор, отказ которого может привести к полному разрушению оборудования, которое он изолирует. Отказ гирлянд изоляторов на воздушных линиях может привести к разделению линии, что повлечет за собой значительные последствия для безопасности и затрат.
Таким образом, дуговые рога играют роль в процессе корреляции защиты системы с характеристиками защитного устройства, известного как координация изоляции. Рога должны обеспечивать, среди прочих характеристик, почти бесконечное сопротивление в нормальных рабочих условиях для минимизации потерь тока проводимости, низкое сопротивление во время перекрытия и физическую устойчивость к высокой температуре дуги. [5]
По мере увеличения рабочих напряжений необходимо уделять больше внимания таким принципам проектирования. При средних напряжениях один из двух рогов может быть исключен, поскольку зазор между рогом и рогом может быть достаточно мал, чтобы его могла перекрыть приземляющаяся птица. [6] В качестве альтернативы можно установить дуплексные зазоры, состоящие из двух секций на противоположных сторонах изолятора. [3] В системах распределения низкого напряжения, в которых риск возникновения дуги намного ниже, дуговые рога могут вообще не использоваться.
Наличие дуговых рогов обязательно нарушает нормальное распределение электрического поля по изолятору из-за их небольшой, но значительной емкости . Что еще более важно, пробой через дуговые рога приводит к замыканию на землю, что приводит к отключению цепи до тех пор, пока замыкание не будет устранено с помощью автоматического выключателя. По этой причине нелинейные резисторы, известные как варисторы, могут заменить дуговые рога в критических местах. [3]
Если рога установлены неправильно, во время дуги может возникнуть разрушительный резистивный нагрев.
Дугогасительные рога иногда устанавливаются на распределительных устройствах с воздушной изоляцией и трансформаторах для защиты рычага переключателя от повреждения дугой. Когда высоковольтный переключатель размыкает цепь, дуга может образоваться между контактами переключателя до того, как ток будет прерван. Рога рассчитаны на то, чтобы выдерживать дугу, а не контактные поверхности самого переключателя. [7] [8]
Дугогасительные рога не следует путать с коронирующими кольцами (или аналогичными градуировочными кольцами), которые представляют собой кольцевые сборки, окружающие разъемы или другие нерегулярные детали оборудования с высоким потенциалом. Коронные кольца и градуировочные кольца предназначены для выравнивания и перераспределения накопленного потенциала от компонентов, которые могут подвергаться локальному накоплению и разрушительным разрядам, хотя иногда любое из этих устройств может быть установлено в непосредственной близости от сборки дугогасительного рога.