ОГРАНИЧИТЕЛИ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ ОПН. Ограничители перенапряжений опн

10 и 110 кВ, 6 кВ нелинейный, что это такое в электрике, установка на опоре

Ограничитель перенапряжения представляет собой специальное устройство для защиты электрического оборудования от грозовых и коммутационных перенапряженийО том, что такое односторонний ограничитель перенапряжения ОПН 6 кВ, 110 кВ, 10 кВ поговорим в данном материале, а также вы узнаете: для чего нужен аппарат, каковы преимущества устройства на опоре, какими техническими характеристиками обладает оборудование. Итак, обо всем поподробнее.

Назначение и что такое ОПН в электрике

Ограничители перенапряжения (ОПН) – это высоковольтные аппараты, которые предназначены для защиты изоляции спецоборудования от перенапряжения в сети. Если сравнить со стандартными вентильными разрядниками с промежутками искры и электрорезисторами, устройства ОПН не имеют искровых промежутков и включают в состав лишь колонки нелинейных электрорезисторов ZnO, которые заключены в покрышку из полимера или фарфора. Резисторы на основе ZnO дают возможность использовать

ОПН представляет собой последовательно соединенные металлооксидные варисторы без каких либо искровых промежутков, заключенные в изоляционный корпус

ОПН для наиболее глубокого ограничения перенапряжений электрики в сравнении все с теми же вентильными разрядниками и могут выдерживать сколько угодно рабочее электронапряжение в электросети.

Покрышка из полимеров или фарфора дает надежную защиту резисторов от действий извне и надежность эксплуатирования. Размеры ОПН и их вес в разы меньше, если сравнить с вентильными разрядниками.

Сегодня существуют следующие нормативы:

Инструкция по обустройству защиты от молнии строений (РД 34.21.122-87).
Временные указания по использованию УЗО в электрических установках зданий (Письмо Госэнергонадзора РФ № 42-6/9-ЭТ раздел 6, пункт 6.3).
ПУЭ протокол (7-е издание, пункт 7.1.22).

Также вопросы защиты электроустановок регламентируют ГОСТы.

Ограничители перенапряжения: технические характеристики

Наиболее продолжительный период функционирующее рабочее напряжение (Uc) – это высшее результативное значение электронапряжения переменного тока, которое может присоединяться к зажимам аппарата без ограничения времени, без замеров. Номинальное электронапряжение – это норматив по МЭК 99-4, 60099, который определяет значение переменного электронапряжения, которое установка должна держать на протяжении 10 сек. при рабочих испытаниях.

Электроток проводности – это электроток, проходящий через аппарат под влиянием электронапряжения, приложенного к зажимам ОПН в момент эксплуатирования.

Этот электроток имеет величину в несколько сотен микроампер. Электроток в период эксплуатирования оборудования дает оценку качества, то, как работает ограничитель. Стойкость ограничителя перенапряжения к медленно изменяющемуся электронапряжению – это способность установки сдерживать высокий уровень электронапряжения промышленной частоты без разрушения определенный промежуток времени. Измерение сопротивления.

По этому значению электронапряжения выполняется настраивание отключения защиты аппарата спустя заданное время:

Номинальный разрядный электроток – это ток, по которому проходит классификация уровня защиты аппарата в режиме грозы при импульсации 8/20 мкс.

Расчётный электроток коммутационного перенапряжения – это электроток, по которому идет классификация уровня защиты при коммутационных перенапряжениях с данными импульсации 30/60 мкс.
Предельный разрядный электроток – это пик грозового разрядного электротока формой 4/10 мкс, что нужен для проверки надёжности установки в ситуации, когда молния бьет в месте его монтирования.
Пропуск электротока – это норматив ресурса ОПН за весь период эксплуатирования при более негативных ситуациях ограничения перенапряжений.

Эквивалентом пропуска является класс электроразряда, который по МЭК 99-4 имеет пять классов. Стойкость к короткому замыканию в ограничителе перенапряжения – это способность поврежденного устройства сдерживать без взрыва покрышки электротоки короткого замыкания электросети в месте монтажа оборудования в электрике.

Нелинейный ограничитель перенапряжения

Аппарат нелинейный считается одной из разновидностей электроразрядника. Разрядником, в свою очередь, именуется электроаппарат, который нужен для ограничения перенапряжений в электроустановках и электросетях. Первоначально электроразрядником именовали аппарат для защиты от перенагрузки, что основывается на технологии промежутка искры. Затем, с инновациями, для ограничения сильного напряжения в сети начали использовать аппараты на основе полупроводников и оксидных варисторов, относительно которых продолжают употреблять понятие "разрядник".

Использование качественных ограничителей исключает пробои изоляции и обеспечивает стабильное функционирование электрических сетей и установок

Электроразрядник состоит из 2-х электродов и дугогасительной системы:

Один из электродов прикрепляется на участок кабеля, который надо защитить;
Второй электрод на заземлении;
Интервал между ними и есть искровый промежуток.

При определенном значении электронапряжения между 2-мя электродами промежуток искры пробивается, убирая тем самым перенапряжение с участка электроцепи, который находится под защитой. Одно из главных требований, предъявляемых к электроразряднику – гарантированная электропрочность при промышленной частоте. После пробоя импульсом промежуток довольно ионизирован, чтобы пробиться фазным электронапряжением режима в норме, из-за чего происходит короткое замыкание и, как результат, срабатывание устройств, которые на защите этого участка.

Задача дугогасительного устройства – убрать это замыкание максимально быстро до срабатывания защитных устройств. Качества защиты РВ и ОПН основываются на нелинейности вольтамперной особенности их рабочих элементов. Низкая нелинейность вольтамперной особенности рабочих элементов в электроразрядниках не давала создать в одно время и глубокое ограничение перенагрузок и малый электроток проводности при действии рабочего электронапряжения, от действия которого получилось отстраниться за счёт ввода последовательно с нелинейным элементом промежутков искры.

ОПН 10 кВ: преимущества

Значительная нелинейность сопротивлений варисторов устройств ОПН дала возможность отказаться от применения в их конструкции промежутков искры, то есть нелинейные элементы ОПН прикреплены к электросети на протяжении всего срока эксплуатации. Правильное подключение исключает утечки, образец можно посмотреть на схеме. Обязательно проводится проверка, испытание.

Преимущества ОПН 10кВ следующие:

Простая конструкция, надежная и прочная.
Наиболее глубокое ограничение перенапряжения, в сравнении с разрядниками.
Устойчивость к внешнему загрязнению изоляции.
Способность ограничивать перенапряжения внутри устройства.
Хорошая безопасность к взрыву у ограничителей перенапряжения с корпусом из полимерного материала.
Маленький вес и компактность, в сравнении с электроразрядниками.

Также преимуществом является то, что устройства могут применяться в электросетях постоянного тока.

Что такое ограничитель перенапряжения ОПН (видео)

Теперь вы знаете, что такое ограничитель перенапряжения и токов ОПН 6кВ и для чего он нужен. Стало понятно и как проводить монтаж. Надеемся информация была полезной.

Добавить комментарий

6watt.ru

ОПН - Ограничители перенапряжений нелинейные

Ограничители перенапряжения в настоящее время являются одним из наиболее эффективных средств защиты электрооборудования сетей электропередачи.

Ограничители ОПН обладают надежностью и высокими эксплуатационными свойствами.

Нелинейные ограничители перенапряжений используются как основные средства зашиты изоляции устройств электрических сетей от коммутационных и атмосферных грозовых перенапряжений.

ОПН рекомендуется применять вместо ранее широко используемых вентильных разрядников необходимых классов напряжения при проведении проектирования, эксплуатации электротехнических установок, их модернизации или реконструкции.

В отличие от стандартных вентильных разрядников, ограничители перенапряжения ОПН не имеют искровых промежутков и состоят из одного или нескольких модулей, содержащих колонку варисторов (нелинейных объемных резисторов) на основе окиси цинка или металлооксидной керамики, помещенных в полимерную или фарфоровую покрышку.

Благодаря использованию в ОПН оксидно-цинковых резисторов их можно применять для более эффективного ограничения перенапряжений в сравнении с обычными вентильными разрядниками и в связи с этим ограничители выдерживают рабочее напряжение сети без ограничения по времени.

Полимерная или фарфоровая покрышки ОПН обеспечивают надежную защиту варисторов (резисторов) от воздействия окружающей среды и способствуют их безопасной эксплуатации.

Размеры и вес ограничителей перенапряжений значительно меньше данных параметров вентильных разрядников.

Помимо перечисленных достоинств ограничителей перенапряжений, ОПН пожаро- и взрывобезопасен для помещений и сооружений, а также он может использоваться в сейсмоактивных районах.

Принцип действия ОПН

Учитывая высокую нелинейность варисторов, при появлении коммутационных или грозовых перенапряжений через ограничитель перенапряжений протекает большой импульсный ток. Резисторы ОПН переходят в активное (проводящее) состояние и в итоге — значение перенапряжения уменьшается до безопасного для изоляции оборудования уровня.

Когда же перенапряжение снижается до нормального уровня, ограничитель ОПН возвращается в неактивное (непроводящее) состояние.

Приборы и вспомогательная аппаратура к ОПН:

Защитный экран для ОПН
Приспособление для измерения тока проводимости под напряжением
ДТО-03 датчик тока для ОПН-110 и выше
Устройство контроля тока (УКТ)
Изолирующие основания ОПН

www.razrad.ru

ОПН - это... Что такое ОПН?

Ограничитель перенапряжений (ОПН)

Разря́дник — электрический аппарат, предназначенный для ограничения перенапряжений в электротехнических установках и электрических сетях.

Применение

В электрических сетях часто возникают импульсные всплески напряжения, вызванные коммутациями электроаппаратов, атмосферными разрядами или иными причинами. Несмотря на кратковременность такого перенапряжения, его может быть достаточно для пробоя изоляции и, как следствие, короткого замыкания, приводящего к разрушительным последствиям.[1] Для того, чтобы устранить вероятность короткого замыкания, можно применять более надежную изоляцию, но это приводит к значительному увеличению стоимости оборудования. В связи с этим в электрических сетях целесообразно применять разрядники.

Устройство и принцип действия

Разрядник состоит из двух электродов и дугогасительного устройства.

Электроды

Один из электродов крепится на защищаемой цепи, второй электрод заземляется. Пространство между электродами называется искровым промежутком. При определенном значении напряжения между двумя электродами искровой промежуток пробивается, снимая тем самым перенапряжение с защищаемого участка цепи. Одно из основных требований, предъявляемых к разряднику — гарантированная электрическая прочность при промышленной частоте (разрядник не должен пробиваться в нормальном режиме работы сети).

Дугогасительное устройство

После пробоя импульсом искровой промежуток достаточно ионизирован, чтобы пробиться фазным напряжением нормального режима, в связи с чем возникает короткое замыкание и, как следствие, срабатывание устройств РЗиА, защищающих данный участок. Задача дугогасительного устройства — устранить это замыкание в наиболее короткие сроки до срабатывания устройств защиты.

Виды разрядников

Трубчатый разрядник

Трубчатый разрядник представляет собой дугогасительную трубку из полихлорвинила, с разных концов которой закреплены электроды. Один электрод заземляется, а второй располагается на небольшом расстоянии от защищаемого участка (расстояние регулируется в зависимости от напряжения защищаемого участка). При возникновении перенапряжения пробиваются оба промежутка: между разрядником и защищаемым участком и между двумя электродами. В результате пробоя в трубке возникает интенсивная газогенерация, и через выхлопное отверстие образуется продольное дутье, достаточное для погашения дуги .

Вентильный разрядник

Вентильный разрядник РВМК-1150

Вентильный разрядник состоит из двух основных компонентов: многократного искрового промежутка (состоящего из нескольких однократных) и рабочего резистора (состоящего из последовательного набора вилитовых дисков). Многократный искровой промежуток последовательно соединен с рабочим резистором. В связи с тем, что вилит меняет характеристики при увлажнении, рабочий резистор герметично закрывается от внешней среды. Во время перенапряжения многократный искровой промежуток пробивается, задача рабочего резистора — снизить значение сопровождающего тока до величины, которая сможет быть успешно погашена искровыми промежутками. Вилит обладает особенным свойством — его сопротивление нелинейно — оно падает с увеличением значения силы тока. Это свойство позволяет пропустить больший ток при меньшем падении напряжения. Благодаря этому свойству вентильные разрядники и получили свое название. Среди прочих преимуществ вентильных разрядников следует отметить бесшумность срабатывания и отсутствие выбросов газа или пламени.

Магнитовентильный разрядник (РВМГ)

РВМГ состоит из нескольких последовательных блоков с магнитным искровым промежутком и соответствующего числа вилитовых дисков. Каждый блок магнитных искровых промежутков представляет собой поочередное соединение единичных искровых промежутков и постоянных магнитов, заключенное в фарфоровый цилиндр.

При пробое в единичных искровых промежутках возникает дуга, которая за счет действия магнитного поля, создаваемого кольцевым магнитом, начинает вращаться с большой скоростью, что обеспечивает более быстрое, по сравнению с вентильными разрядниками, дугогашение.

ОПН

Различные ОПН

Ограничитель перенапряжения нелинейный (ОПН) — это разрядник без искровых промежутков. Активная часть ОПН состоит из последовательного набора варисторов. Принцип действия ОПН основан на том, что проводимость варисторов нелинейно зависит от приложенного напряжения. В нормальном режиме ОПН не пропускает ток, но как только на участке сети возникает перенапряжение, сопротивление ОПН резко снижается, чем и обуславливается эффект защиты от перенапряжения. После прохождения разряда через ОПН, его сопротивление опять возрастает. Переход из «закрытого» в «открытое» состояния занимает меньше 1 наносекунды (в отличие от разрядников с искровыми промежутками, у которых это время равняется нескольким микросекундам). Кроме быстроты срабатывания ОПН обладает еще рядом преимуществ. Одним из них является стабильность характеристики варисторов после неоднократного срабатывания вплоть до окончания указанного времени эксплуатации, что, кроме прочего, устраняет необходимость в эксплуатационном обслуживании.

Обозначение

На электрических принципиальных схемах в России разрядники обозначаются согласно ГОСТ 2.727—68.1. Общее обозначение разрядника2. Разрядник трубчатый3. Разрядник вентильный и магнитовентильный4. ОПН

Примечания

↑ Общие принципы выбора варисторов для защиты от импульсных напряжений

Источники

Родштейн Л. А. Электрические аппараты: Учебник для техникумов. — 4-е изд., перераб. и доп. — Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1981. — 304 с: ил.

Wikimedia Foundation. 2010.

dvc.academic.ru

3.3. Эксплуатационные вопросы ограничителей перенапряжений / Вопросы перенапряжений и их ограничения в сетях низкого, среднего и высокого напряжения / Статьи / ЗАО "ПОЛИМЕР-АППАРАТ" производитель ограничителей перенапряжения (ОПНп) от 0,4 до 750 кВ, ОПН, ОПНп, грозозащита.

3.3. Эксплуатационные вопросы ограничителей перенапряжений.

При выборе точек установки нелинейных ограничителей перенапряжений определялись объекты, для которых в установке ОПН имеется неотложная необходимость, причем от установки ОПН на выбранном объекте будет наибольший эффект. К таким объектам относятся силовые трансформаторы, сборные шины или секции подстанций, выпрямительные станции и др.

Таблица 3.2.

Характеристика аппаратов 0,4 – 27,5 кВ

Характеристика	Тип ОПН
Характеристика	ОПН-04УХЛ2,ОПН-0,64 УХЛ2, ОПН-0,7УХЛ2, ОПН-1,23 УХЛ2,ОПН-1,28УХЛ2, ОПН-1,8 УХЛ2, ОПНП-0,64УХЛ2,ОПНП-1,23 УХЛ2, ОПНП-1,28 УХЛ2	ОПН-1,5 УХЛ1, ОПН-2,2 УХЛ1, ОПН-3 УХЛ1, ОПНТМ-1,5 УХЛ1, ОПНТМ-3,3 УХЛ1	ОПН-3,3 КС УХЛ1	ОПН-27,5 КС УХЛ1
Номинальное напряжение кВ	0,4-1,8	1,5 – 3,3	3,3	27,5
Наибольшее рабочее напряжение кВ	0,5-2,2	1,5 – 4,0	4,0	30
Расчетный ток коммутационных перенапряжений, А	1000	250	800	800
Uост при расчетном токе коммутацион. перенапряжений, кВ, не более	1,15-5,1	4,1 – 8,2	13,2	77,8
Номинальный разрядный ток, кА	Не нормируется	1,0 – 5,0	10	10
Uост при номиналь-ном разрядном токе, кВ, не более	Не нормируется	4,6 - 10	19,3	102
Пропускная способ-ность при волне 1,2/ 2,5 мс (2 мс) – 20 воздействий, А	400	200-500	350	350
Взрывобезопасность, кА	Не требуется	16	20	20
Назначение	Вторичные обмотки тяговых трансформаторов электровозов переменного тока	Устройство электроснабжения электрофицированных ж/д переменного тока, электро-оборудования и тяговые электродвигатели, вспомогательные машины электроподвижного состава постоянного тока	Контактная сеть постоянного тока	Контактная сеть переменного тока

Примечание: Расчетный ток коммутационных напряжений в скобках с учетом высших гармоник.

В сетях до 0,4 кВ ограничители перенапряжений должны быть установлены между фазами и землей (иногда между фазами). Основными объектами при этом являются трансформаторы, объекты электронной и полупроводниковой техники, цепи сигнализации, управления и блокировки, электродвигатели и др.

В сетях 3, 6, 10, 15, 25, 27,5 кВ должны быть защищены трансформаторы, секции, сборная шина комплектом ограничителей перенапряжений, в сетях 35, 110 и 220 кВ – ограничителями в присоединениях обмоток трансформаторов, сборных шин, в том числе резервных.

Способ подключения ОПН к сетям в значительной степени зависит от класса напряжения сети. В сетях НН ограничители могут быть подключены к сетям в любом месте, удобном для их монтажа и эксплуатации. Например, около автоматов, пускателей и др.

Нелинейные ограничители перенапряжений к сетям 3, 6, 10, 15, 25, 27,5 кВ подключаются в ячейке трансформаторов напряжения через свои предохранители или наглухо, а также в свободных (резервных) ячейках через выключатель. В этом случае аппарат считается включенным к сборным шинам (секциям).

При подключении ОПН до 35 кВ в ячейках трансформаторов напряжения они должны иметь собственные предохранители с вставками порядка 30-40 А (см. дальше). Эксперименты показали, что такие предохранители выдерживают максимально возможные коммутационные токи порядка 400 – 800 А, формой 1,2/2,5 мс. Аппараты 3 – 27,5 кВ к секциям ВН должны быть подключены проводами сечением ~20 кв.мм.

В сетях 3, 6 и 10 кВ в первую очередь должны быть защищены генераторы, синхронные компенсаторы и высоковольтные электродвигатели (если нейтраль этих машин не выведена, то тремя нелинейными ограничителями перенапряжения, в противном случае, четырьмя ОПН). Кроме того, эти защитные аппараты должны быть подключены к секциям ГРУ, ТП, РП сетей собственных нужд электростанций.

В сетях 35, 110 и 220 кВ ограничители перенапряжений должны быть установлены для защиты изоляции соответствующих обмоток трансформаторов и автотрансформаторов, сборных шин, в том числе резервных.

При условии подключения ОПН-3, ОПН-6, ОПН-10, ОПН-15, ОПН-25 и ОПН-27,5 в ячейках ТН аппараты должны иметь собственные предохранители с вставками порядка 15 – 20А (см. дальше). Специальные эксперименты показали, что такие предохранители выдерживают максимально возможные коммутационные токи порядка 300 – 500 А формой 1,5/2,5 мс.

Аппараты 3 – 27,5 кВ к сетям должны быть подключены проводами сечением ~20 кв.мм и изоляцией, рассчитанной на 20 – 70 кВ.

Аппараты могут быть подключены также к фидерам в сторону кабеля (за выключателем) или к зажимам трансформаторов и электродвигателей. В этом случае предохранители не нужны, а провода для подключения должны иметь сечения ~20 кв.мм.

Нелинейные ограничители перенапряжений 35, 110 и 220 кВ к ОРУ соответствующего класса напряжения могут подключаться взамен существующих штатных вентильных разрядников или в линейных ячейках на соответствующих конструкциях, отвечающих правилам техники безопасности и устройства электроустановок.

При эксплуатации нелинейных ограничителей перенапряжений необходимо соблюдать следующие правила:

1. Эксплуатация должна вестись в соответствии с правилами техники безопасности при эксплуатации электроустановок;

2. Условия эксплуатации внешней изоляции (фарфоровых или стеклянных покрышек) определяются общими требованиями, предъявляемыми к внешней изоляции соответствующих классов напряжения;

3. Профилактические испытания нелинейных ограничителей перенапряжения должны проводится не менее чем 1 раз в три года. Для этого к ограничителю перенапряжений прикладывается максимальное расчетное напряжение; при этом ток через варисторы должен быть не более 0,45 мА для ОПН-3, ОПН-6, ОПН-10, ОПН-15, ОПН-25, ОПН-35, 1мА для ОПН-110 и ОПН-220;

4. При испытаниях изоляции электрооборудования и фидеров, нелинейные ограничители перенапряжений должны быть отключены от сети во избежание массового выхода из строя. Это объясняется тем, что испытательное напряжение всех видов оборудования, в том числе сборных шин (секций) и фидеров значительно выше, чем максимальное рабочее напряжение нелинейных ограничителей перенапряжений.

Методика расчета предохранителей для подключения к сетям подробно изложена в литературе.

При нормальном режиме без перенапряжений через ОПН течет ток, величина которого составляет доли миллиампера. При перенапряжениях через аппарат могут иметь место токи коммутационного характера (миллисекундного диапазона) величиной до 500 – 600 А и импульсного характера до 4 – 5 кА. И, наконец, при повреждении ОПН через них будут протекать токи короткого замыкания (килоамперы) с учетом остаточного сопротивления варисторов. Предохранители ОПН, разумеется, без срабатывания должны пропускать первые три тока, а срабатывать только при КЗ. Поэтому выбор сечения плавких вставок должен производится таким образом, чтобы предохранители при коммутационных и импульсных токах не срабатывали.

Полагаем, что проводник плавкой вставки из меди. Удельное сопротивление ro такой проволоки при температуре Тo = 200С равно ro = 1,78 х 10-8 Ом х м, при плавлении меди (Тпл = 10830С) оно растет до величины rт = rо [1+a ( Тпл - Тo) = 1,78 х 10-8 [1 + 3,8 x 10-3(1083 – 20)] = 8,9 х 10-8 Ом х м. Поэтому в таблице 3.3. результаты расчета зависимости d =f1 (Imax 8/20мкс) и d = f2 (Imax 1,2/2,5мкс) приведены для упомянутых двух величин rт и rо. Здесь волна 8/20 мкс эквивалентирует стандартный грозовой импульс, волна 1,2/2,5 мс – стандартный коммутационный импульс.

Таблица 3.3.

Результаты расчета характеристик плавких вставок

Диамер вставк, мм	0,05	0,10	0,15	0,20	0,25	0,30	0,35	0,4	0,5
Imax 8/20 мкс при rо, кА	0,30	1,18	2,65	4,72	7,37	10,6	14,4	17,8	29,5
Imax 8/20 мкс при rт, кА	0,13	0,53	1,19	2,12	3,31	4,77	6,5	8,5	13,2
Imax 1,2/2,5 мкс при rо, А	34	136	306	544	830	1224	1666	2176	3400
Imax 1,2/2,5 мкс при rт, А	15,3	61	137	244	381	549	747	976	1526

По данным таблицы 3.3 можно решить прямую или обратную задачи. При известных токах коммутационных Iк и грозовых Iи перенапряжений можно найти требуемый диаметр плавкой вставки. Так, например, независимо от класса напряжения ОПН при токе Iк = 400 А, Iи = 5кА диаметр проволоки должен быть по требованиям грозовых токов dи = 0,33 мм, коммутационных токов dк = 0,27 мм, поэтому с некоторым запасом принимаем d ~ 0,4 мм. Если, наоборот, известен диаметр проволоки (например, d = 0,2 мм), можно найти пределы токов, при которых плавкая вставка может перегорать (Iк = 244 – 544 А, Iи = 2,12 – 4,72 кА), поэтому расчетный ток должен быть ниже левой границы упомянутых токов.

В комплект нелинейных ограничителей перенапряжений 110 кВ и выше обычно входят и устройства регистрации токов утечки через ОПН под рабочим напряжением. Вместе с тем, аппараты ниже 35 кВ, выпускаемые различными организациями, как правило, не обеспечиваются упомянутыми устройствами, контролирующими работоспособность ОПН.

В ряде случаев, в условиях эксплуатации, ограничители перенапряжений повреждаются. Анализ таких случаев показывает, что выход из строя ограничителей высших и средних классов напряжения в основном связан с несоответствием технических параметров защитных аппаратов и технических условий их эксплуатации. Вкратце рассмотрим эти случаи:

а) в одной из энергосистем причиной выхода из строя ОПН-10 кВ производства Великолукского завода высоковольтной аппаратуры являлись феррорезонансные явления, связанные с трансформаторами напряжения, на эту мысль привел факт выхода из строя нескольких штук ОПН на одной и той же фазе;

б) в одной из энергосистем повреждения ОПН-6 были связаны с обыкновенными длительными металлическими замыканиями на землю, в то же время как аппараты были изготовлены для горных предприятий, в которых имеет место достаточно быстрая защита от замыкания на землю;

в) на одном из комбинатов целлюлозно-бумажной промышленности повреждения ОПН были связаны с феррорезонансными перенапряжениями в присоединении силовой трансформатор – кабель 6 кВ, возникающими при неполнофазных режимах присоединения;

г) в одной энергосистеме причиной повреждения ограничителей перенапряжений 10 кВ было включение их к батарее конденсаторов (БСК), в то же время как пропускная способность защитных аппаратов не была рассчитана на БСК.

Поскольку варисторы ОПН в течение всего срока службы аппарата находятся под напряжением, возникла проблема обеспечения надежной работы аппарата в районах с повышенным загрязнением атмосферы. Как показывает опыт эксплуатации, расчеты и анализ литературы, наблюдались случаи разрушения ОПН, установленных в таких районах. Проанализируем причину выхода из строя аппаратов.

При увлажнении загрязненной поверхности аппарата по ней течет ток утечки, который может достигать нескольких десятых долей ампера. Это приводит к подсушке поверхности покрышки с образованием узких поперечных зон, ширина которых ограничивается межреберным расстоянием. Увеличение сопротивления подсушенных зон вызывает перераспределения напряжения поверхности и повышение напряжения на подсушенных зонах. Это приводит, в свою очередь, к возникновению разности потенциалов между наружными поверхностями покрышки и варисторов (DU) до нескольких киловольт.

Наличие DU значительной величины приводит к протеканию токов смещения между поверхностями покрышки и варисторов, что вызывает увеличение тока через варисторы, их дополнительный нагрев и ускоренное старение.

Для борьбы с такими явлениями в литературе рекомендуются следующие пути:

· Увеличение диаметра варисторов и переход от многоколонковых к одноколонковым ОПН;

· Уменьшение высоты ОПН, что допустимо при увеличении рабочего градиента напряжения варисторов;

· Уменьшение межреберных расстояний покрышки, что возможно применением стеклопластиковых корпусов;

· Применение заливочных композиций (между варисторами и корпусом) с низкой диэлектрической пропускаемостью.

В ряде случаев на подстанциях всех классов напряжения, в том числе средних, одновременно на работе находятся вентильные разрядники и нелинейные ограничители перенапряжений. Это вызвано одной из следующих причин:

- при выходе из строя разрядников не находятся резервные и приходится их заменить ограничителями перенапряжений;

- по плану модернизации необходимо все вентильные разрядники заменить на ограничители перенапряжений, но по причине нехватки финансовых ресурсов на распред. устройстве проводят замену части разрядников на ОПН;

- по причине нехватки финансовых возможностей, даже на разных фазах комплекта защитных аппаратов стоят ОПН и вентильные разрядники.

Сравнительный анализ показывает, что при установке одновременно на подстанциях вентильных разрядников и ограничителей перенапряжений, естественно, основную «нагрузку» на себя берут последние ввиду их лучшей вольтамперной характеристики, по этой причине ОПН могут повредиться, поэтому в подобных случаях должен быть индивидуальный подход к каждому конкретному случаю «смешанной» установки защитных аппаратов различных типов.

На эффективность нелинейных ограничителей перенапряжений указывалось выше. Здесь лишь приведем общие выводы об эффективности ОПН при организации грозозащиты и при собственных полевых измерениях неограниченных и ограниченных внутренних перенапряжений, возникающих в сетях 6, 10 и 35 кВ различных энергосистем и промышленных предприятий России. Проведение таких измерений в сетях электрифицированной железной дороги затруднено. Как отмечалось, нелинейные ограничители перенапряжений 0,22 – 220 кВ взамен вентильных разрядников в несколько раз улучшают грозозащиту.

При использовании этих защитных аппаратов в каскадных схемах грозозащиты подстанций, показатель надежности возрастает больше.

На рис.3.1., 3.2, 3.3 приведены схемы измерения перенапряжений в сетях 6, 10 и 35 кВ.

В первой из них возбуждались дуговые и коммутационные перенапряжения, во второй – дуговые, а в третьей – коммутационные и феррорезонансные перенапряжения.

На рис. 3.4, 3.5 и 3.6 приведено распределение кратности при наличии и отсутствии соответствующих нелинейных ограничителей перенапряжений. Из этих рисунков видно, что:

- при отсутствии в исследованной схеме 6 кВ ОПН дуговые перенапряжения имели максимальную кратность К=3,4, в то же время как установка ОПН-6 снизила максимальную кратность до уровня К=2,4;

- в этой схеме сети 6 кВ при коммутациях ненагруженного силового трансформатора неограниченные перенапряжения имели максимальную кратность более 6,0, в то же время ограниченные, с помощью ОПН-6, перенапряжения имели максимальную кратность не более 2,7, где максимально проявилось эффективность защитных аппаратов;

- в сети 10 кВ зафиксированы ограниченные и неограниченные перенапряжения, искусственно возбужденные при дуговых замыканиях одной из фаз на землю; в первом случае максимальная кратность составила Кmax = 3,5, а во втором Кmax = 2,6, что значительно ниже кратности испытательного напряжения электродвигателей;

- измерения в сети 35 кВ показали еще большую эффективность нелинейных ограничителей перенапряжений при глубоком ограничении перенапряжений. Так, перенапряжения, возникающие при коммутациях силового трансформатора 35 кВ и феррорезонансе без ОПН имели кратность Кmax = 7,0. Подключение упомянутых защитных аппаратов к сети снизило максимальные кратности до уровня 2,9 и 3,1 соответственно.

polymer-apparat.ru

Что Такое Опн В Электрике. Выбираем Автомобиль. 1km-auto

Применение ограничителей перенапряжения (ОПН)

Назначение ограничителей перенапряжения (ОПН)

Ограничители перенапряжения (ОПН) относятся к высоковольтным аппаратам, предназначенным для защиты изоляции электрооборудования от атмосферных и коммутационных перенапряжении.

В отличие от традиционных вентильных разрядников с искровыми промежутками и карборундовыми резисторами/они не содержат искровых промежутков и состоят только из колонки нелинейных резисторов на основе окиси цинка, заключенных в полимерную или фарфоровую покрышку.

Оксидно-цинковые резисторы позволяют применять ОПН для более глубокого ограничения перенапряжений по сравнению с вентильными разрядниками и способны выдерживать без ограничения времени рабочее напряжение сети. Полимерная или фарфоровая покрышка обеспечивает эффективную защиту резисторов от окружающей среды и безопасность эксплуатации.

Габариты ОПН и их вес значительно меньше по сравнению с вентильными разрядниками.

Нормативные документы по использованию ограничителей перенапряжения (ОПН)

В настоящее время существуют следующие нормативные документы, которые в той или иной мере рассматривают вопросы защиты электропитающих установок от перенапряжений:

Инструкция по устройству молниезащиты зданий и сооружений (РД 34.21.122-87)

Временные указаниях по применению УЗО в электроустановках зданий (Письмо Госэнергонадзора России от 29.04.97 № 42-6/9-ЭТ разд.6, п. 6.3)

ГОСТ Р 50571.18-2000, ГОСТ Р 50571.19-2000, ГОСТ Р 50571.20-2000.

Технические характеристики ограничителей перенапряжения (ОПН)

Наибольшее длительно действующее рабочее напряжение (Uc) - это наивысшее эффективное значение напряжения переменного тока, которое может быть подведено к зажимам ОПН без ограничения времени.

Номинальное напряжение - это нормативный параметр согласно МЭК99-4, определяющий значение переменного напряжения, которое ОПН должен выдерживать в течение 10 секунд при рабочих испытаниях.

Ток проводимости - это ток, текущий через ОПН под влиянием напряжения, приложенного к зажимам ОПН в условиях эксплуатации. Этот ток состоит из активной и емкостной составляющих и его величина составляет несколько сот микроампер, По этому току в эксплуатации производится оценка качества работы ОПН.

Устойчивость ОПН к медленно изменяющемуся напряжению -это способность ОПН выдерживать повышенный уровень напряжения промышленной частоты без разрушения в течение заданного времени. По этому значению напряжения производится настройка защитного отключения ОПН по истечению заданного времени.

Номинальный разрядный ток - это ток по которому классифицируется защитный уровень ОПН в грозовом режиме при импульсе 8/20 мкс.

Расчетный ток коммутационного перенапряжения - это ток, по которому классифицируется защитный уровень при коммутационных пере напряжениях с параметрами импульса 30/60 мкс.

Предельный разрядный ток - это пиковое значение грозового разрядного тока формой 4/10 мкс, который применяется для проверки прочности ОПН в случае прямого удара молнии в месте его установки.

Токовая пропускная способность - это норматив ресурса ОПН за весь срок эксплуатации при наиболее неблагоприятных случаях ограничения как грозовых, так и коммутационных перенапряжений. Эквивалентом пропускной способности является класс разряда линии, который по МЭК99-4 имеет 5 классов.

Устойчивость к короткому замыканию в ОПН - это способность поврежденного ограничителя выдерживать без взрыва покрышки токи короткого замыкания сети в месте установки ОПН.

Конструкция ограничителей перенапряжения (ОПН)

Большинство крупных фирм производителей электротехнической продукции при разработке и выпуске ОПН используют те же конструкторские решения, технологии и дизайн, что и для производства других электроустановочных изделий. Это касается габаритных размеров, материала корпуса, применяемых технических решений для установки изделия в электроустановку потребителя, внешнего вида и других параметров. Дополнительно к конструкции ограничителей перенапряжений могут быть предъявлены следующие требования:

Корпус устройства должен быть выполнен с соблюдением требований по защите от прямого прикосновения (класс защиты не ниже IP20)

Отсутствие риска возгорания устройства защиты или короткого замыкания в линии в случае его выхода из строя в результате перегрузки

Наличие простой и надежной индикации выхода из строя, возможность подключения дистанционной сигнализации

Удобство монтажа на объекте (установка на стандартную DIN рейку, совместимость с автоматическими предохранителями большинства европейских производителей: ABB, Siemens, Schrack и др.)

Устройства защиты от перенапряжения в электрических сетях

Автоматические защиты от перенапряжения в сети отлично справляются с задачами быстро снять напряжение с электроприемников уже многие десятилетия. Их по старинке электрики называют Разрядники .

Объяснить это можно тем, что первоначальные конструкции использовали принцип разряда через искровой промежуток. Этот термин плавно перешел к последующим устройствам на базе полупроводниковых элементов или металл-оксидных варисторах. Хотя их называют еще ОПН или Ограничители повышенного напряжения .

Многие ведущие производители бытовой техники встраивают защиту ОПН в свои изделия. Поэтому новые холодильники при созданном критическом режиме электриками просто отключились. Эта функция указывается в паспорте на изделие.

Перенапряжения чаще всего появляются при грозе, когда молния проникает в электрические сети через протяженные ЛЭП. Не исключен также вариант пробоя изоляции высоковольтного оборудования с проникновением высокого потенциала в низковольтную схему. Для таких случаев защиты систем 0,4 кВ используются трехфазные или однофазные устройства.

Принципы работы ограничителей перенапряжений 0,4 кВ

Их подключают между фазным проводом и контуром земли. При обычных условиях эксплуатации сквозь них протекает очень маленький ток с емкостной характеристикой — в доли миллиампер.

Во время превышения допустимой нормы напряжения происходит пробой на землю с отводом энергии через РЕ-проводник за счет теплового рассеивания. Одна из основных задач надежной работы разрядника — исключение ложных действий от рабочих нагрузок в электросети промышленной частоты.

Классификация ОПН 0,4 кВ

Такие устройства выпускаются трех классов: В , С , D . Они работают в комплексе и последовательно снижают уровень опасной энергии.

Ограничители класса В задействуют на вводах зданий как внутреннюю защиту от молний и перенапряжений от коммутаций силовой распределительной сети, главного распред щита с вводным электросчетчиком.

ОПН с классом С монтируют в вводных щитах подъездов или этажей для ликвидации перенапряжений, прошедших через устройства класса В.

Класс D окончательно устраняет последствия аварийного режима в жилом помещении, предохраняет бытовую технику от повреждений. Только комплексное включение дает гарантию защиты.

Промышленные конструкции разрядников

Их устанавливают во всех схемах, особенно там, где оборудование размещено на открытом воздухе. Габариты, мощность и величина рабочего напряжения подбираются к конкретным условиям эксплуатации.

По конструктивному исполнению их подразделяют на:

воздушные

вентильные односекционные или из нескольких блоков

магнитовентильные.

Разрядники воздушного типа — это полимерная дугогасительная трубка, подвергающаяся термическому разрушению (деструкции). Процесс гашения избыточного потенциала сопровождается большим газовыделением. В их конструкции обычно применяют внутренний и внешние промежутки.

Вакуумные разрядники часто делают с дополнительными управляющими электродами: тригитроны имеют один, а крайтроны — два дополнительных контакта для расширения возможностей регулирования. Изготавливают их в разных корпусах.

Газовые разрядники имеют сходное устройство, но у них между внешними электродами закачан инертный газ. Конструкция и рабочие состояния разрядников с инертным газом показаны на картинке.

Вентильные разрядники состоят из многократно повторяющихся искровых промежутков и последовательно подключенных резисторов — вилитовых дисков, которые надежно герметизируют от атмосферных воздействий. Нелинейная вольтамперная характеристика вилита позволяет пропускать через него большие величины токов при маленьком падении напряжения.

Такие конструкции не осуществляют выброс газов и пламени в воздух, бесшумны в работе. Их применяют на ответственных объектах.

Защита фазы шин и ТН-110 посредством ОПН-110 показана на фотографии.

Размеры и конструкция из трех вентильных разрядников РВС-110 кВ демонстрирует картинка.

Магнитовентильные разрядники РВМГ состоят из последовательных секций вентильных блоков с магнитными искровыми промежутками из постоянных магнитов в фарфоровом цилиндрическом корпусе.

Высоковольтный промышленный ограничитель перенапряжения типа Siemens 3EL2 на фоне опоры высоковольтной ЛЭП 330 кВ выглядит очень внушительно.

Перечень типов разрядников и их свойства можно еще продолжать. Таких конструкций разработано много потому, что атмосферные и коммутационные причины возникновения перенапряжений в электрической сети имеют возможность проявиться в любой неблагоприятный момент времени. А последствия от их воздействия и разрушения оборудования — огромны.

Ограничитель перенапряжения — принцип работы, где купить дешевле

Сетевой фильтр или ограничитель перенапряжения представляет собой устройство, подключенное к сети питания, для того чтобы предотвратить повреждение электронного оборудования от скачков напряжения. В нашей статье мы рассмотрим их виды, основные правила установки и советы по эксплуатации.

Принцип работы

Данные защитные устройства, предназначены в первую очередь для связи между проводником электрической системы и заземлением, чтобы ограничить величину переходных перенапряжений на оборудование.

Фазовый ограничитель

Ограничитель перенапряжения ОПН состоит из дисков, изготовленных из оксида цинка материала, который обладает низким сопротивлением при высоком напряжении и высокой стойкостью при низком напряжении. Диски помещены в фарфоровые корпуса для обеспечения физической поддержки, отвода тепла, и изоляции от загрязнений внутренних деталей. В случае удара молнии или коммутационных перенапряжений, импульсный ток ограничивается специальной встроенной схемой.

Устройство защиты от перенапряжений направляет избыточный заряд в провод заземления розетки, защищая от него через электронные устройства и в то же время позволяя нормальному напряжению поступать к аппаратуре. Перепады в электрической сети могут повредить компьютерное оборудование, сжечь провода, и даже уничтожить любые сохраненные данные. Сетевые фильтры также могут защитить телефонных и кабельных линий.

Видео: принципы работы ограничителя перенапряжения

Перед тем, как купить ограничитель перенапряжения ОПН, нужно определить цель, для которой он необходим, и решить некоторые монтажные вопросы:

1. Сколько точек вам нужно?

Определить, сколько элементов будет подключено к одной розетке, и приобрести один ограничитель напряжения, который будет отвечать количество устройств. Помните, что трансформаторные пробки шире стандартного разъема ограничителя. Многие сетевые фильтры предназначены для размещения в трансформаторе УЗО, чтобы не блокировать соседние розетки. Данные показатели не важны для устройств типа ОПН-10, ОПН 6 и ОПНП, которые подключаются непосредственно сеть.

2. Замерить напряжение

Отраслевым стандартом для оценки электрической энергии являются джоули. Именно в Джоулях сетевой фильтр сообщает нам, сколько энергии устройство защиты от перенапряжений может поглотить, прежде чем оно выходит из строя. Большее число указывает на большую защиту. Соответственно, для дома с большим количество мощных электрических приборов понадобится хороший импульсный ограничитель.

3. Подключаемое оборудование

Бытовая электроника, компьютеры, оргтехника и инструменты домашнего мастера имеют разные потребности в защите. Желательно выбрать сетевой фильтр для защиты всего оборудования, и, в том числе телефонных линий (RJ-11), компьютерные сети (RJ-45), разъемы и кабельные (коаксиальный). Для этих целей подойдут модели типа abb.

4. Индикаторы работы

Большинство ограничителей оснащены диагностическими светодиодами, которые подтверждают наличие питания и рабочее состояние защиты. После неоднократных скачков напряжения, защитные схемы могут выгореть, поэтому наличие дисплея или хотя бы сигнализирующих ламп очень важно (на моделях ОПНП, ОПН-П и ОПС типа УХЛ отсутствует).

Ограничитель с индикатором

Виды ограничителей

Существует огромное количество разнообразных защитных устройств:

ограничитель высоковольтный нелинейный, предназначений дл перенапряжений сети от 800 В – abb, ОПС1 и все серии ОПН

Строение ограничителя

импульсные устройства типа варисторов, представлены моделями ECOTEC
сетевые фильтры для защиты оргтехники – OVR
реле контроля – применяется не только для защиты сети, но и её диагностики.

Устанавливаем ограничитель в щиток

При установке линейных ограничителей ОПН 10 необходимо зажать контакты устройства при помощи специальных клемм. Один контакт обязательно отводится на заземляющее устройство, либо трансформатор, второй – на сеть.

Схема защиты оборудования

Последовательность работы следующая:

снять контр-гайку, болты и ниппели у ограничителя
закрепить гровер между шайбой и контр-гайкой
закрепить следующий электростатический диск
прикрепить секции к ОПН при помощи болтов и гаек.

Схема подключения опн Схема: как подключить опн

Для установки оборудования в частном доме (имеется в виде, не на производстве), допускается использование до 5 защитных пластин (в прайсе стоимости обязательно указывается цена за одну пластину).

Советы при монтаже и эксплуатации

Ограничитель перенапряжения нельзя собирать в горизонтальном положении
Длина провода, отходящего от ОПН должна быть не более 3 метров, иначе нагрузка на устройство будет слишком большой и фильтр быстрее выйдет из строя
Все провода, идущие от ОПН должны быть короткими, петли закругленными, а контакты изолированными
Керамические ограничители допускается использовать как опоры для шин, если общая масса не превышает 30 килограмм.

Стоимость защитных устройств может варьироваться от нескольких десятков до сотен и даже тысяч. Все зависит от максимально допустимого напряжения и способности рассеивать энергию.

Область применения

Ограничители используются в частных домах, квартирах многоэтажек, на производстве, для защиты помещений от замыканий и ударов молний (импульсных скачков напряжения).

Источники: http://electricalschool.info/main/elsnabg/220-primenenie-ogranichitelejj.html, http://ingsvd.ru/main/electrics/1083-ustroystva-zaschity-ot-perenapryazheniya-v-elektricheskih-setyah.html, http://www.asutpp.ru/ogranichitel-perenapryazheniya.html

Комментариев пока нет!