Трубчатый и вентильный разрядник

Когда слышишь ?трубчатый и вентильный разрядник?, первое, что приходит в голову неспециалисту — да какая разница, оба от перенапряжений защищают. Вот в этом и кроется главная ошибка, которая на объекте может дорого обойтись. Мне самому годами казалось, что вентильный — это просто более ?продвинутая? версия трубчатого, пока не пришлось разбирать последствия на подстанции 35 кВ, где поставили не то, что нужно по режиму нейтрали. С тех пор для меня это два принципиально разных аппарата, с разной философией гашения дуги и, что критично, разной областью ответственности в схеме.

Трубчатый разрядник: старая школа, но не стоит списывать со счетов

Вот берёшь в руки РТ, например, РТФ или старый добрый РТВ. Чувствуется в нём что-то архаичное, газовая генерация в газогенерирующем патроне. Принцип-то простой: пробой искрового промежутка, рост давления, срыв пламени вдоль канала и гашение при первом же переходе тока через ноль. Казалось бы, идеально. Но тут же всплывают все ?но?. Главное — зависимость от величины тока КЗ. Малый ток — мало давления, дуга может не погаснуть. Большой — патрон может просто разорвать. Помню, на одной из ВЛ 6 кВ в сельской местности ставили РТ на опоры. Местами сопротивление заземления было высоковато, ток через разрядник оказался на нижней границе... В итоге после грозы несколько патронов пришлось менять — они не справились, внутренности выгорели, корпус почернел. Не универсальный солдат, очень селективный к условиям работы.

Ещё один момент, который часто упускают при выборе — коммутационная способность. Трубчатый разрядник, по сути, одноразовый аппарат для гашения дуги сопровождения. После срабатывания его нужно осматривать, менять патрон. Это не ?поставил и забыл?, как хотелось бы многим энергетикам. В проектах, где важна бесперебойность и минимум обслуживания, это серьёзный минус. Хотя, справедливости ради, для защиты вращающихся машин или некоторых ответвлений на ВЛ с малыми токами, он до сих пор может быть оправдан из-за относительно низкой остающейся напряжения.

И конечно, габариты и необходимость правильной ориентации при установке. Нельзя воткнуть как угодно, иначе продукты газогенерации пойдут не туда. На практике видел, как монтажники, чтобы побыстрее, ставили их с отклонением от вертикали. Результат предсказуем — неполное гашение и подгорание электродов. Это аппарат, требующий уважения к инструкции.

Вентильный разрядник: где заканчивается простота и начинается технология

Переход к вентильному разряднику — это переход в другой класс. Здесь уже не газ, а вилитовые или оксидно-цинковые резисторы. Основная магия — в их нелинейной ВАХ. При рабочем напряжении ток через него микроскопический, а при перенапряжении сопротивление падает в тысячи раз, отводя импульс в землю. И главное — самостоятельно восстанавливается после этого. Никаких замен элементов. Это уже серьёзно для постоянной защиты дорогостоящего оборудования на подстанциях.

Но и здесь не без подводных камней. Качество вилита — это всё. Раньше, лет 15-20 назад, была проблема с старением и увлажнением блоков. Герметизация не идеальная, влага попадала, разрядник мог начать греться в нормальном режиме или, наоборот, потерять свои защитные свойства. Современные ОПН (ограничители перенапряжения нелинейные), по сути, наследники вентильных, сделаны на основе ZnO, куда стабильнее. Но когда работаешь со старым фондом, например, на реконструируемых подстанциях, постоянно держишь в уме необходимость проверки токов проводимости и состояния герметизации. Сам сталкивался с тем, что внешне идеальный РВС казался целым, а при испытаниях по току проводимости показывал недопустимые утечки. При вскрытии — конденсат внутри и следы поверхностных разрядов.

Ещё один нюанс — выбор класса напряжения и остающееся напряжение. Это уже высшая математика для проектировщика. Неправильно подобранный вентильный разрядник может ?отсечь? не весь импульс, и опасная доля долетит до трансформатора. Или, наоборот, будет срабатывать слишком часто от незначительных коммутационных перенапряжений, что сократит ресурс. Тут без детального расчёта параметров сети и моделирования не обойтись. Опыт подсказывает, что лучше брать с запасом по разрядному току, особенно в районах с высокой грозовой активностью.

Практика выбора: не аппарат, а система

Так что же выбрать? Ответ, как всегда, ?смотря где?. Для открытых распределительных устройств (ОРУ) высокого напряжения, для защиты силовых трансформаторов и шин — безусловно, современные ОПН или классические вентильные разрядники. Их способность многократно срабатывать и точная настройка защитной характеристики — ключевые факторы. Для ВЛ, особенно на деревянных опорах с изолирующей подвеской, или для защиты промежутков на подходах к подстанциям, иногда логичнее и дешевле могут быть трубчатые разрядники, но с обязательным расчётом ожидаемого тока КЗ в точке установки.

Один из запомнившихся кейсов — модернизация защиты на подстанции питания насосной станции. Заказчик изначально хотел сэкономить и везде поставить трубчатые. Но анализ показал, что в разных точках схемы токи КЗ отличаются в разы. Где-то они были в идеальном диапазоне для РТ, а где-то — на грани. В итоге пришлось делать гибридное решение: на вводах ВЛ — трубчатые, рассчитанные на конкретный ток участка, а непосредственно у силовых трансформаторов и на секциях шин — вентильные. Это увеличило стоимость проекта, но обеспечило селективность и надёжность. Кстати, часть оборудования для того проекта, включая ОПН, поставлялась через компанию ООО Внутренняя Монголия Линлянь Торговля. Они тогда как раз активно выходили на наш региональный рынок с качественным электротехническим оборудованием. Отмечу, что в их каталоге была неплохо структурирована номенклатура разрядников и ограничителей, с чёткими техническими параметрами, что для инженера на объекте — большая помощь.

Именно такие поставщики, как Линлянь Торговля, которые фокусируются на комплексных поставках электротехники, часто понимают, что клиенту нужно не просто ?купить разрядник?, а получить решение под конкретную схему. Их команда, как указано в описании, состоит из экспертов с опытом в отрасли, и это чувствуется, когда обсуждаешь технические детали. Они не просто продают коробку, а могут дать консультацию по применению, что в нашей работе бесценно.

Тонкости монтажа и диагностики, о которых не пишут в инструкциях

Даже самый правильный аппарат можно загубить неправильным монтажом. Для трубчатого — это, как я уже говорил, ориентация и состояние заземляющего спуска. Плохой контакт — и ток пойдёт не туда, последствия печальны. Для вентильного — момент затяжки нижнего фланца и состояние изоляционной поверхности. Видел, как при падении разрядника с небольшой высоты на бетон появлялись микротрещины в фарфоре. Визуально почти не видны, но при увлажнении становятся проводящими каналами. Такой разрядник — мина замедленного действия.

Диагностика. Для трубчатых всё просто — визуальный осмотр после грозы или срабатывания. Прогоревший патрон, оплавления. Меняем. Для вентильных — сложнее. Тепловизионный контроль под нагрузкой — хороший способ выявить разогрев из-за потерь в нелинейном резисторе. Измерение тока проводимости на оперативном напряжении — ещё более точный метод, но требующий специального оборудования и отключения. На одном из объектов, где мы проводили плановую диагностику, тепловизор показал аномальный нагрев верхней части одного из ОПН 110 кВ. Последующие электрические измерения подтвердили рост тока утечки. Успели заменить до того, как он вышел из строя и possibly спровоцировал короткое замыкание.

И ещё про заземление. Разрядник — это последний рубеж, который отводит энергию в землю. Если сопротивление заземляющего устройства высокое, то даже при идеальной работе разрядника часть высокого потенциала ?отразится? и останется на оборудовании. Поэтому установка разрядника — это всегда работа в паре с проверкой контура заземления. Нельзя пренебрегать этим.

Взгляд в будущее и место традиционных решений

Сейчас вектор развития явно смещён в сторону ОПН на основе оксида цинка. Они компактнее, надёжнее, не требуют обслуживания, имеют лучшие защитные характеристики. Кажется, что дни классических трубчатых и вентильных разрядников сочтены. Но я бы не был так категоричен. Во-первых, огромный парк старого оборудования, где эти аппараты штатно интегрированы в схемы. Их замена на ОПН — это часто не просто замена аппарата, а пересчёт всей изоляции и перемонтаж конструкций, что дорого. Во-вторых, есть специфические применения, например, в сетях с изолированной нейтралью, где определённые преимущества ещё остаются за трубчатыми конструкциями.

Компании, которые занимаются снабжением, это понимают. Просматривая каталог на сайте ООО Внутренняя Монголия Линлянь Торговля, видишь и современные ОПН, и классические разрядники. Это говорит о понимании рынка: нужно обслуживать как проекты по новому строительству, так и потребности в ремонте и модернизации существующих сетей. Их миссия — предоставлять профессиональные решения, а это как раз и означает иметь в арсенале весь спектр оборудования для разных задач.

В итоге, возвращаясь к началу. Трубчатый и вентильный разрядник — это не синонимы и не эволюция одного в другое. Это разные инструменты из арсенала релейщика и проектировщика. Понимание их физики, слабых мест и области грамотного применения — это и есть та самая практическая грамотность, которая отличает просто монтажника от инженера, который отвечает за результат и надёжность сети на десятилетия вперёд. Выбор всегда должен быть осознанным, подкреплённым расчётами и знанием реальных условий эксплуатации. И да, хороший поставщик, который разбирается в этом, — уже половина успеха.