Газоразрядные приборы находят широкое применение для защиты электрооборудования от перенапряжений. Одним из наиболее распространенных газоразрядных приборов защиты является ГРПЗ. Рассмотрим подробно устройство и принцип действия ГРПЗ, его технические характеристики и особенности применения.
Назначение и принцип действия ГРПЗ
ГРПЗ предназначен для защиты электрооборудования от импульсных перенапряжений, возникающих в электрических сетях под действием грозовых и коммутационных перенапряжений. ГРПЗ относится к газоразрядным приборам нелинейного типа. Принцип действия ГРПЗ основан на инициировании электрического разряда в газе при превышении напряжением на его выводах установленного порогового значения. При этом сопротивление ГРПЗ резко падает, шунтируя защищаемое оборудование и отводя ток разряда в землю.
Конструкция ГРПЗ
Конструктивно ГРПЗ выполнен в виде герметичного корпуса, внутри которого размещены электроды и газовое наполнение.
Корпус
Корпус ГРПЗ изготавливают из пластмассы или алюминиевого сплава. Он обеспечивает герметичность и защиту внутренних элементов от внешних воздействий. Для подвода проводников в корпусе предусмотрены изоляционные вводы.
Внутренние элементы
Внутри корпуса расположены электроды, между которыми возникает электрический разряд. Электроды изготавливают из специальных сплавов и материалов, обеспечивающих эффективную эмиссию электронов и стабильность разрядных характеристик.
Газовое наполнение
Пространство между электродами заполнено газом - чаще всего аргоном высокой чистоты под давлением от 0,07 до 0,15 МПа. Газовое наполнение определяет характеристики разряда в ГРПЗ.
Основные технические характеристики ГРПЗ
Рассмотрим основные технические характеристики газоразрядного прибора ГРПЗ.
Класс напряжения
ГРПЗ выпускают на классы напряжения от 0,66 до 35 кВ. Чем выше класс напряжения, тем более мощное оборудование можно защитить с помощью ГРПЗ.
Номинальный разрядный ток
Этот параметр характеризует максимальный ток, который может пропустить ГРПЗ в режиме срабатывания. Чем он выше, тем более мощное оборудование можно защитить.
Время срабатывания
Время срабатывания ГРПЗ составляет десятки наносекунд. Чем меньше это время, тем быстрее ГРПЗ отводит перенапряжение от защищаемого оборудования.
Срок службы
Срок службы современных ГРПЗ достигает 30 лет и более. Это обеспечивается стабильностью газового наполнения и качеством изготовления.
Габариты и масса
Габариты ГРПЗ определяются его классом напряжения. Масса колеблется от нескольких килограммов до десятков килограммов. При выборе ГРПЗ нужно учитывать весогабаритные характеристики.
Области применения ГРПЗ
Рассмотрим основные области применения газоразрядных приборов ГРПЗ.
Энергетика
ГРПЗ широко используется для защиты силовых трансформаторов, выключателей, разъединителей, шинопроводов на подстанциях классов напряжения от 0,4 до 750 кВ.
Промышленность
В промышленности ГРПЗ применяется для защиты электродвигателей, преобразовательной техники, установок индукционного нагрева, сварочного оборудования.
Транспорт
На объектах транспорта (электровозы, электропоезда, трамваи, троллейбусы) ГРПЗ используется для защиты тяговых электродвигателей и вспомогательного оборудования.
Жилищно-коммунальное хозяйство
Для систем электроснабжения жилых домов, административных и общественных зданий применяются ГРПЗ на напряжение до 1 кВ. Они защищают распределительные сети, электрооборудование лифтов и других механизмов.
Преимущества ГРПЗ
Рассмотрим основные преимущества применения газоразрядных приборов ГРПЗ.
Высокая надежность
Благодаря простому и надежному устройству, ГРПЗ обладает очень высокой надежностью. Средняя наработка на отказ составляет более 25 лет.
Простота эксплуатации
ГРПЗ не требует специального обслуживания в процессе работы. Периодически проводится лишь визуальный осмотр и проверка основных параметров.
Длительный срок службы
Срок службы ГРПЗ составляет не менее 30 лет. Этот показатель значительно выше, чем у многих других средств защиты от перенапряжений.
Устойчивость к электромагнитным воздействиям
Благодаря замкнутому металлическому корпусу, ГРПЗ устойчив к воздействию электромагнитных полей и наводок, в отличие от полупроводниковых разрядников.
Особенности выбора ГРПЗ
При выборе газоразрядного прибора ГРПЗ необходимо учитывать ряд факторов.
Параметры защищаемого оборудования
Важно, чтобы класс напряжения и номинальный разрядный ток ГРПЗ соответствовали параметрам защищаемого оборудования.
Характер сети и величина токов КЗ
Выбор ГРПЗ зависит от особенностей работы сети, наличия источников перенапряжений, величины возможных токов короткого замыкания.
Климатические факторы
Для эксплуатации в неблагоприятных климатических условиях следует выбирать ГРПЗ в специальном исполнении.
Правила монтажа ГРПЗ
При монтаже ГРПЗ необходимо соблюдать следующие правила.
Выбор места установки
Место установки должно обеспечивать удобные и безопасные подходы к ГРПЗ. Недопустимо размещение в труднодоступных зонах.
Крепление ГРПЗ
Крепление должно быть надежным, исключать возможность случайного падения или смещения ГРПЗ.
Подключение проводников
Подводящие провода должны соответствовать сечению контактов ГРПЗ. Соединения должны быть надежно затянуты с учетом возможного нагрева.
Заземление
Заземляющий проводник подключается к специальной клемме ГРПЗ. Необходимо обеспечить надежный контакт с контуром заземления.
Пусконаладочные работы с ГРПЗ
После монтажа ГРПЗ проводятся пусконаладочные работы.
Проверка герметичности
Проверяется герметичность корпуса ГРПЗ с помощью течеискателя. Недопустимы утечки газа из корпуса.
Измерение сопротивления изоляции
Замеряется сопротивление изоляции мегомметром на напряжении 2500 В. Должно быть не менее 1000 МОм.
Проверка электрической прочности изоляции
Проводится испытание электрической прочности изоляции напряжением промышленной частоты. Продолжительность испытаний 1 минута.
Техническое обслуживание ГРПЗ
Рассмотрим основные задачи технического обслуживания ГРПЗ.
Визуальный осмотр
Периодически проводится внешний осмотр на предмет отсутствия повреждений, надежности креплений, состояния изоляции и клеммных соединений.
Проверка параметров
Контролируются параметры сопротивления и электрической прочности изоляции, сопротивления заземления.
Периодичность осмотры ГРПЗ проводятся с периодичностью:
- Визуальный осмотр - не реже 1 раза в 6 месяцев;
- Измерение сопротивления изоляции - не реже 1 раза в год;
- Испытание электрической прочности изоляции - не реже 1 раза в 3 года.
Возможные неисправности ГРПЗ
Рассмотрим типовые неисправности ГРПЗ и методы их устранения.
Причины отказов
Основные причины отказов ГРПЗ:
- Нарушение герметичности корпуса;
- Ухудшение состояния внутренней изоляции;
- Износ или разрушение электродов;
- Нарушение контактов в клеммных соединениях.
Диагностика неисправностей
Для выявления неисправностей проводят:
- Внешний осмотр;
- Проверку герметичности;
- Измерение сопротивления и электрической прочности изоляции;
- Испытания импульсными токами.
Способы устранения
В зависимости от характера неисправностей проводится:
- Герметизация корпуса;
- Замена внутренней изоляции;
- Замена неисправных электродов;
- Ремонт или замена клеммных соединений.
Меры безопасности при работе с ГРПЗ
При монтаже, эксплуатации и ремонте ГРПЗ необходимо соблюдать меры безопасности.
Поражение электрическим током
ГРПЗ находится под высоким напряжением, поэтому возможно поражение электрическим током при прикосновении к токоведущим частям. Необходимо соблюдать правила работы в электроустановках.
Воздействие дугового разряда
При срабатывании ГРПЗ возникает мощный дуговой разряд и электромагнитное излучение. Это опасно для персонала, находящегося вблизи. Требуются средства индивидуальной защиты и соблюдение дистанции.
Рекомендации по технике безопасности
Основные рекомендации по технике безопасности:
- Проводить работы только обученному персоналу;
- Отключить и заземлить ГРПЗ перед работой;
- Использовать средства защиты и изолирующие приспособления;
- Установить защитные ограждения в опасных зонах.
ГРПЗ российского и зарубежного производства
Рассмотрим основных производителей ГРПЗ.
Отечественные модели ГРПЗ
В России ГРПЗ выпускают предприятия:
- АО "НПП "Исток" (Москва);
- ООО "КЭАЗ" (Касимов);
- ОАО "УЗЭЛ" (Екатеринбург).
Их продукция хорошо зарекомендовала себя в эксплуатации.
Импортные аналоги
Среди зарубежных производителей ГРПЗ можно отметить:
- ABB (Швейцария);
- Siemens (Германия);
- Eaton (Ирландия).
Сравнительный анализ
По основным техническим характеристикам российские и импортные ГРПЗ практически идентичны. Отечественные модели обладают более низкой стоимостью и лучше адаптированы к российским условиям эксплуатации.
Правила транспортировки и хранения ГРПЗ
Рассмотрим основные требования к транспортировке и хранению ГРПЗ.
Транспортировка ГРПЗ
Транспортировка ГРПЗ может осуществляться автомобильным, железнодорожным, водным и авиационным транспортом в соответствии с правилами перевозки грузов. Упакованные ГРПЗ допускают транспортировку в открытых транспортных средствах.
Подготовка к транспортировке
Перед транспортировкой ГРПЗ должны быть закреплены для исключения смещения и соударений. Особо хрупкие элементы должны быть дополнительно укреплены. При минусовых температурах транспортировка допускается только в отапливаемых средствах.
Условия хранения ГРПЗ
Хранение ГРПЗ должно осуществляться в закрытых помещениях при температуре от -50 до +50°С при относительной влажности до 80%. В помещениях не должно быть паров кислот, щелочей, а также газов, вызывающих коррозию.
Сроки хранения
Срок хранения ГРПЗ в упаковке изготовителя - не более 3 лет. При более длительном хранении требуется переконсервация. Срок переконсервации устанавливается индивидуально в зависимости от условий хранения.
Подготовка к монтажу после хранения
Перед монтажом после хранения ГРПЗ подлежит расконсервации, очистке от пыли и проверке основных параметров в соответствии с инструкцией изготовителя. При обнаружении дефектов требуется устранение или замена неисправных элементов.
Утилизация ГРПЗ
Рассмотрим особенности утилизации газоразрядных приборов ГРПЗ после окончания срока службы.
Порядок снятия с эксплуатации
Перед утилизацией ГРПЗ подлежит снятию с эксплуатации с отключением от электрической сети, демонтажем и извлечением из оборудования. Необходимо полное обесточивание и заземление ГРПЗ.
Разборка ГРПЗ
Далее выполняется поэтапная разборка ГРПЗ с разделением на материалы по видам: металлические части, пластик, электроизоляционные материалы и др. Особое внимание уделяется извлечению газового наполнения.
Передача на утилизацию
Полученные в результате разборки материалы и комплектующие передаются в специализированные организации для утилизации. Опасные компоненты (ртуть, свинец, литий и др.) требуют ответственной утилизации с соблюдением экологических норм.
