Разрядники и ограничители перенапряжений
электровоза BЛ80C
Назначение. Вилитовый разрядник типа РВЭ-25М (в схеме рис. 8.2 обозначен
5, вкладка) служит для защиты оборудования электровоза от атмосферных
перенапряжений, возникающих в контактной сети при грозах. Он установлен
на крыше электровоза.
Устройство. Разрядник типа РВЭ-25М (рис. 6.13, а) состоит из пустотелого
фарфорового корпуса, силуминовое дно которого укреплено болтами к крыше
кузова. Внутри корпуса установлены (снизу вверх): 7 вилитовых
сопротивлений в виде дисков, на них
без изоляции установлены друг на друга 7 комплектов
искровых промежутков, сверху установлена сильная спиральная пружина с
шунтом. К верхней силуминовой части корпуса болтами крепится крышка,
которая гибким шунтом подключается к силовым шинам токоприемника (до ГВ).
Каждый комплект искровых промежутков состоит из четырех единичных
искровых промежутков. Каждый единичный искровой промежуток (рис. 6.13,
6) (28 шт.) состоит из двух тарельчатых латунных электродов с
выдавленными кольцевыми выступами посередине и на концах, между ними
установлен набор дистанционных миканитовых шайб определенной толщины.
Четыре единичных искровых промежутка ставятся друг на друга без изоляции
во внутрь фарфоровой втулки. Сверху и снизу ставятся латунные пружинящие
лепестковые шайбы, которые соединяются между собой шунтирующим
высокоомным угольным сопротивлением из двух половин подковообразной
формы, шарнирно соединенных друг с другом.
Вилитовые сопротивления (7 шт.) выполнены в виде дисков (0100 мм, Н = 60
мм) из спекшихся зерен карборунда. С торцов в диски впрессован слой
алюминиевого порошка для лучшего контакта. С боков диск обмазан
изоляционной замазкой, чтобы не было переброса дуги по боковой
поверхности.
Вилит — это материал, который обладает свойством нелинейного
сопротивления, т.е. при большой величине напряжения внутри вилита
пробивается множество зазоров между отдельными зернами карборунда и
вилит резко уменьшает свое сопротивление.
Работа разрядника. 1. При нормальном
значении напряжения в контактной сети (до 29 кВ) искровые промежутки не
пробиваются и разрядник в работе не участвует (рис. 6.13, в).
2. При ударе молнии напряжение в к.с. кратковременно повышается до 100
кВ, тогда все искровые промежутки (28 шт.) пробиваются посередине и
через их дугу, а также через 7 вилитовых сопротивлений весь избыточный
заряд молнии уходит в землю, при этом из-за большого избыточного
напряжения вилит оказывает этому току от грозового разряда очень малое
сопротивление.
3. После отвода заряда молнии из к.с. в землю, в к.с. остается рабочее
напряжение 25+29 кВ. В результате резкого уменьшения напря-жения вилит
быстро увеличивает свое сопротивление, за счет чего ток в дуге и в
искровых промежутках уменьшается до такой малой величины, что дуга
автоматически гаснет. Этот процесс происходит за тысячные доли секунды.
При этом разрядник снова готов к новому срабатыванию (до 6 раз).
Примечания. 1. При коммутационных перенапряжениях в к.с. разрядник
РВЭ-25М срабатывает при напряжении 58+66 кВ (т.е. при амплитудном
значении напряжения в к.с. 81+93 кВ). Коммутационные перенапряжения в
к.с. возникают под влиянием ЭДС самоиндукции в обмотках трансформаторов
при переключениях на подстанциях.
2. За счет вилитовых сопротивлений дуга в искровых промежутках
автоматически гаснет после отвода заряда молнии в землю и при напряжении
в к.с. 25+29 кВ, которое с к.с. не снимается.
Без вилитовых сопротивлений в разряднике после срабатывания дуга в
искровых промежутках продолжала бы гореть под действием рабочего
напряжения в к.с. 25 кВ до тех пор, пока не сработает защита на
подстанции, отчего каждый раз снималось бы напряжение в к.с. на
несколько секунд.
3. Сразу после подъема токоприемника от к.с. через разрядник на рельсы
идет ток, равный 500+625 мкА (0,0005+0,000625 А), через высокоомные
шунтирующие угольные сопротивления и через 7 вилитовых сопротивлений.
Напряжение на всех семи комплектах искровых промежутков выравнивается,
что
ускоряет срабатывание разрядника при перенапряжениях (так как все
искровые промежутки пробиваются одновременно).
4. С 1.10.1984 г. вместо разрядника РВЭ-25М, на электровозах
устанавливают ограничитель перенапряжений типа ОПН-25 (5) (рис. 6.14).
Он состоит из высоконелинейных керамических резисторов, выполненных на
основе окиси цинка (соединенных последовательно-параллельно) и
заключенных в фарфоровый герметизированный корпус. Ограничитель снабжен
предохранительным клапаном, который предотвращает взрыв фарфорового
кожуха при внутреннем повреждении аппарата. Токи при рабочем напряжении
составляют 1+2 мА.
Рис. 6.14. Ограничитель перенапряжений ОПН-25
(а) и его эквивалентная схема (б): 1 — нижний силуминовый фланец; 2 —
фарфоровый кожух; 3 — заводская бирка; 4 — верхний силуминовый фланец
Назначение. Вилитовый разрядник с магнитным
дугогашением типа PBMK-IV (в схеме на рис. 8.2 — 7, 8, вкладка)
предназначен для защиты оборудования электровоза от коммутационных
перенапряжений на тяговых вторичных обмотках трансформатора.
Устройство. Разрядник типа PBMK-IV (рис. 6.15, а) состоит из пустотелого
фарфорового корпуса, внутри которого сверху вниз установлены: спиральная
пружина с шунтом, два комплекта вили-товых сопротивлений друг на друге,
два постоянных магнита N и S в виде стальных дисков (0 = 100 мм, Н = 40
мм), между которыми установлен комплект искровых промежутков. Снизу к
силумино-вому фланцу корпуса болтами крепится крышка.
Разрядники 7 и 8 укреплены на изоляторах в ВВК сбоку тягового
трансформатора.
Каждый комплект вилитовых сопротивлений состоит из трех ви-литовых
дисков (0 = 60 мм, Н = 60 мм), включенных между собой параллельно. На
них сверху и снизу устанавливаются стальные шайбы, которые скрепляются
между собой изоляционными шпильками с шурупами.
Искровой промежуток (рис. 6.16, б) состоит из двух миканито-вых шайб,
между которыми закреплены два латунных электрода в виде пластин на
определенном расстоянии друг от друга. Параллельно искровому промежутку
сверху миканитовой шайбы подключены два шунтирующих угольных
сопротивления подковообразной формы, включенные между собой
последовательно.
Работа разрядников. Концы разрядников 7 и 8
подключены параллельно двум полуобмоткам тягового трансформатора,
напряжение на которых не превышает 2,0 кВ.
При коммутационных перенапряжениях на полуобмотке
трансформатора свыше 2,2+2,7 кВ оба искровых промежутка пробиваются, и
через них кратковременно закорачивается соответствующая полуобмотка
трансформатора (на десятые доли секунды). Перенапряжение в схеме
снимается, в результате чего предотвращается пробой плеча выпрямительной
установки и пробой изоляции в силовой схеме.
После снятия перенапряжения при рабочем напряжении на по-луобмотках дуга
в двух искровых промежутках автоматически гаснет за счет увеличения
вилитовыми дисками величины своего сопротивления и выталкивания дуги в
сторону магнитным потоком от постоянных магнитов (дуга в искровых
промежутках горит горизонтально между двумя постоянными магнитами N и
S).
Под действием магнитного поля постоянных магнитов увеличивается величина
напряжения, при котором автоматически гаснет дуга в искровых промежутках
после исчезновения перенапряжения.