Ступенчатой ионизации

13. П. Аппроксимация функции F(p)x ступенчатой характеристикой

щиты). В таких случаях защита со ступенчатой характеристикой может, очевидно, выполняться

Преимуществом токовой защиты со ступенчатой характеристикой по сравнению с максимальной токовой является возможность более быстрого отключения к. з. первыми и вторыми ступенями на всех участках сети. Основные недостатки защиты — недостаточная в ряде случаев защитоспособность первой и второй ступеней, зависимость длины защищаемых зон от режимов работы питающей части системы и вида к. з. Первая и вторая ступени принципиально могут быть выполнены селективными в сетях любой конфигурации, с любым числом источников питания (гл. 3), но, возможно, будут иметь меньшую защитоспособность и чувствительность, чем в рассматриваемом случае. Однако токовая ступенчатая защита в целом обеспечивает селективность несрабатывания при внешних к. з. только в сети радиальной конфигурации с односторонним питанием, что определяется третьей ступенью — максимальной токовой защитой. Защита, несмотря на отмеченные недостатки, широко используется

(отсечек) токовых защит со ступенчатой характеристикой, имеет

4-2. Однолинейные поясняющие схемы дистанционной защиты со ступенчатой характеристикой выдержки времени.

Для защэты мощных трансформаторов и автотрансформаторов от к. з. внутри обмоток на их выводах и в соединениях до выключателей применяются продольные дифференциальные токовые защиты. Трансформаторы небольших мощностей от тех же повреждений часто :-ащищаются более простыми токовыми защитами со ступенчатой характеристикой выдержки времени. От всех повреждений внутри бака с масляным заполнением и понижения уровня масла широко используется газовая защита — единственная в технике релейнэй защиты работающая на неэлектрическом принципе. Иногда применяется также (главным образом в зарубежной практике) токовая защита с заземляющим проводом, действующая при перекрытиях фаз на кожух («корпус»). Защиты от внешних к. з. обычно выполняются токовыми, иногда (преимущественно в зарубежной практике) дистанционными.

9-6. Принципиальная однолинейная схема токовой защиты со ступенчатой характеристикой выдержки времени для трансформатора.

В настоящее время используется значительное число разновидностей устройств АПВ. Ими оборудуются все воздушные и значительное число кабельных линий высокого напряжения. Устройства АПВ применяются также для шин, трансформаторов и двигателей. Они не только повышают эффективность работы электрических систем в целом, но в ряде случаев дают также возможность упрощать Y повышать эффективность действия релейной защиты. Так, например, для того чтобы защита со ступенчатой характеристикой выдгржки времени (в частности, дистанционная) действовала без выдержки времени на всей длине защищаемого участка (§ 1-13), первую ступень выполняют так, чтобы она охватывала с запасом ЕСЮ его длину; допущенные при этом излишние срабатывания исправляются работой быстродействующего АПВ.

электрических величин 51, 299, 300 со ступенчатой характеристикой выдержки времени 48 — 50

Токовые защиты шин со ступенчатой характеристикой шдержки времени 469—471

При параллельном соединении нескольких, например трех, ветвей, изображенных на 6.17, а, с различными в. а. х. типа в. а. х. €.17,6, схема может обладать при определенных условиях ступенчатой характеристикой 6.17,в.

если их энергия окажется меньше энергии ионизации. Это может иметь место тогда, когда электрон соударяется с уже возбужденным атомом. Такой вид ионизации носит название ступенчатой ионизации.

В некоторых газовых смесях, о которых более подробно говорится в следующих главах, возможен и третий вид ступенчатой ионизации, когда метастабили одного газа ионизируют атомы другого (примесного) газа (примесная ступенчатая ионизация).

Одновременно с процессами прямой и ступенчатой ионизации в разряде всегда имеет место и обратный процесс, заключающийся в рекомбинации (соединении) иона со свободным электроном, приводящей к образованию нормального атома газа. Процесс рекомбинации имеет существенное значение после окончания любого электрического разряда.

пенчатой ионизации способствует также достаточно большая продолжительность жизни метастабилей. Оба названных фактора существенны как при ступенчатой ионизации электронами, так и при ступенчатой ионизации метаста-билями. Наибольшее значение они приобретают при третьем виде ионизации, имеющем место в газовых смесях, в которых потенциалы мет,стабильного возбуждения основного газа превышают потенциал ионизации атомов примесного газа. Такую газовую смесь принято называть пен-нинговской. К ней относится, в частности, смесь неона с аргоном либо смесь аргона с криптоном или ксеноном. В пен-нинговской смеси достаточно возбудить атомы основного газа, чтобы при соударениях метастабилей с атомами примеси произошла ионизация. Эффективный потенциал ионизации в пеннинговской смеси газов (нередко применяемой в ионных приборах) не отличается от потенциала метаста-бильного возбуждения. Повышение эффективного сечения ионизации при взаимодействии метастабилей в пеннингов-ских смесях с атомами основного газа объясняется тем, что эффективное сечение у метастабилей много больше, чем у электронов. Количественный состав примеси может быть очень небольшим (тысячные и сотые доли процента).

Рост продольной напряженности поля при малых давлениях газа обусловлен увеличением доли энергии, теряемой электронами на процессы возбуждения. Существенное значение в последующем спаде кривых имеет также повышение удельной доли ступенчатой ионизации. Энергия, затрачиваемая на ионизацию, используется в этом режиме наиболее эффективно.

При горении разряда в инертных газах в них возникают метастабили, и потому имеет место режим ступенчатой ионизации. При этом в чистых инертных газах ступенчатая ионизация происходит главным образом через парные взаимодействия метастабилей между собой (§ 1-3, б) (в диапазоне давлений 500—5 000 Па), а в пен-нинговских газовых смесях ступенчатая ионизация происходит через взаимодействие метастабилей основного газа с атомами примесей. В обоих этих случаях напряжение ускорения вторичных электронов может быть принято равным потенциалу метастабильного возбуждения ?/„ либо близкому к нему по значению эффективному потенциалу ионизации С/д, когда наряду с прямой ионизацией имеет также место ступенчатая ионизация.

При ступенчатой ионизации равенство (2-7) переходит в

Численные значения потенциалов ионизации при наличии только прямой ионизации U-t, значения потенциалов метастабильного возбуждения ?/в при наличии в разряде только ступенчатой ионизации и, наконец, эффективные потенциалы возбуждения при смешанной ионизации С/д приведены для разных газов в табл. 2-1. В этой же таблице даны минимальные значения удельных напряжений ионизации при прямой (t/jviumi) и при ступенчатой (С/лгмии) ионизации 'вместе с соответствующими оптимальными значениями (Е/р0)от и (?/р0)*пт.

При заполнении прибора аргоном при давлении 4 000 Па (30 мм рт. ст.) ( 2-18, в) и удалении анода от катода на расстояние, большее, чем жкрпт, имеет место последующее снижение напряжения С/а. Это обусловлено наличием на участке перед анодом заметной концентрации метастабилей и ступенчатой ионизации. Затем следует повторный подъем потенциала, вызванный ослаблением

напряжения зажигания в коротко-промежуточных приборах С/з.мин) когда прибор заполнен чистым инертным газом, так как за короткое время развития разряда мета-стабили, необходимые для ступенчатой ионизации, не успевают возникнуть в достаточно заметной концентрации. В чистых инертных газах, в которых имеет место ступенчатая ионизация, напряжению горения разряда ?/г соответствует равенство (2-8), а напряжению зажигания — (2-7). Численно f/з.мин и UF в коротко-промежуточных приборах (при пренебрежении незначительной разностью в первом слагаемом между С/д и С/в) отличаются лишь значениями удельного напряжения ионизации UNMKII и U%mn, значения которых приведены в табл. 2-1. В неявном виде на разницу в значениях С/3.миа и Ur могут влиять также неодинаковые значения коэффициента электронно-ионной эмиссии YI соответствующие разным значениям оптимальной напряженности поля (Е/ри)01П и (Е/р0)$т. В режиме зажигания напряженность поля (Е/р0)ОП'г соответствует почти линейному распределению потенциалов в междуэлектродном промежутке (прямая 1 на 2-19, а). В режиме горения разряда напряженность поля (Е/р0) * соответствует начальному наклонному участку кривой потенциалов в катодной части горящего разряда (кривая 2 на том же рисунке). Обозначая коэффициент ионно-электронной эмиссии при зажигании разряда через у *, можно U3MKH в чистых инертных газах вычислить, исходя из равенства

являются оптимальными (см. § 2-3). При недостаточной плотности (давлении) газа ДЕ7К автоматически возрастает в связи с менее частыми актами ионизации и уменьшением удельного влияния ступенчатой ионизации.