Ограничители перенапряжений опн: ОПН — Ограничители перенапряжений нелинейные. Ограничители ОПН

Содержание

ОПН — Ограничители перенапряжений нелинейные. Ограничители ОПН

Ограничители ОПН — назначение и применение

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

Ограничители перенапряжений нелинейные – ЗАО «ЗЭТО»

Назначение

Ограничители перенапряжений нелинейные с полимерной внешней изоляцией предназначены для защиты от коммутационных и атмосферных перенапряжений изоляции электрооборудования подстанций и сетей на классы напряжения 0,38 и 0,66 кВ.

Ограничители перенапряжений устанавливаются в сетях переменного тока частотой 50 Гц с глухо заземленной нейтралью и включаются параллельно защищаемому объекту.

Конструкция

Конструктивно ограничители перенапряжений выполнены в виде единичного нелинейного варистора, заключенного в полимерный корпус.

Ограничители перенапряжений типа ОПН—П1—0,38 УХЛ1 могут устанавливаться в тех местах электроустановок, где ранее предусматривалось применение разрядников типа РВН—0,5МНУ1 без изменения условий монтажа.

Технические характеристики

Класс напряжения сети, кВ действ. 0,38 0,66

Наибольшее рабочее напряжение (длительно действующее), Uн.р, кВ действ.


0,4

0,8

Номинальный разрядный ток, кА

2,5

Остающееся напряжение при импульсном токе 8/20 мкс, кВ, не более:

с амплитудой тока 250 А

с амплитудой тока 2500 А

с амплитудой тока 5000 А


1,4
1,6
1,7

2,8
3,2
3,4

Длина пути утечки внешней изоляции, см

 6,0 8,0
6,5
8,0

Расчетный ток коммутационного перенапряжения на волне 30/60 мкс, А


125

Остающееся напряжение при расчетном токе коммутационного перенапряжения, кВ, не более


1,3

2,6

Двадцатикратная (двадцать воздействий) токовая пропускная способность:

при прямоугольной волне тока длительностью 2000 мкс, А

при волне импульсного тока 8/20 мкс, кА

125
3

Удельная энергоемкость кДж/кВ Uн. р (за одно воздействие)

0,8

Группа вибропрочности и виброустойчивости по ГОСТ 17516.1–90

М6

Допустимое тяжение проводов в горизонтальном направлении, Н, не менее

10

Допустимый крутящий момент на выводе, Нм

2,5

Высота ограничителя, Н, мм

63 120 68 120

Срок службы, лет

25

Масса ограничителя, кг

0,14 0,32 0,17 0,35

Обозначение технических условии

ТУ 3414–003–00468683–93 (ИВЕЖ.674361.028ТУ)

Ограничители перенапряжений для сетей 220 кВ полимер УХЛ 1

ОПН 220: Ограничители перенапряжений для сетей 220 кВ полимер УХЛ 1
    • Цена: по запросу

    Назначение ограничителей перенапряжений

    Подробности
    Категория: Подстанции

    Ограничители перенапряжений нелинейные (ОПН) предназначены для защиты изоляции электрооборудования подстанций и электрических сетей от атмосферных и кратковременных коммутационных перенапряжений.
    Применяемые в настоящее время разрядники с резисторами, имеющими недостаточную нелинейность, часто не позволяют обеспечить необходимое ограничение перенапряжений. Более глубокое снижение перенапряжений требует уменьшения нелинейного последовательного сопротивления, что приводит к существенному увеличению сопровождающих токов. Включение нелинейных сопротивлений на рабочее напряжение без искровых промежутков оказывается невозможным вследствие большого тока через нелинейное сопротивление при фазном напряжении. Применение искровых промежутков вызывает дополнительные трудности, связанные с необходимостью уменьшения сопровождающего тока до величины надежно отключаемой промежутками.

    Значительное улучшение защитных характеристик разрядников может быть достигнуто при отказе от использования искровых промежутков. Это оказывается возможным в ОПН при использовании резисторов с резко нелинейной вольт-амперной характеристикой. Выполненные на основе окиси цинка варисторы отвечают этим требованиям и применяются в ограничителях перенапряжений. Высоконелинейные оксидно-цинковые варисторы в настоящее время выпускаются в виде дисков диаметров 28 мм и высотой 8 мм. Разработаны также варисторы увеличенного диаметра (45,60 и 85 мм) и, соответственно, большей пропускной токовой способности,  налажен серийный выпуск их в России. ОПН комплектуются из большого числа последовательно и параллельно соединенных оксидно-цинковых варисторов. Число последовательно соединенных в колонку варисторов и число параллельных колонок в ограничителе перенапряжений определяется номинальным напряжением сети и зависит от требований к защитному уровню напряжения и пропускной способности ограничителей по току.
    Пропускная способность ОПН и характер их повреждения зависят от амплитуды и длительности протекающего через них тока. При импульсах тока большой длительности, характерных для коммутационных перенапряжениях, наблюдается существенных нагрев ОПН, в результате так воздействий может происходить про- плавление в варисторах сквозных отверстий и их разрушение при токах с амплитудой 80.
    .. 120 А. При кратковременных импульсах тока, характерных для грозовых перенапряжений, варисторы не разрушаются даже при воздействии импульсов с амплитудой 1000… 1500 А. Дальнейшее увеличение тока может приводить к их перекрытию по боковой поверхности, однако, ток перекрытия может быть значительно увеличен, если покрыть боковую поверхность варисторов специальным изоляционным лаком или залить колонку варисторов полимерным компаундом.
    Принято условное буквенно-числовое обозначение ОПН на класс напряжения от 3 до 110 кВ. Например:

    На рис. приведена конструкция ограничителя ОПН-П1-110-НУХЛ1
    Активная часть ОПН состоит из последовательно соединенных оксидно-цинковых резисторов 4, размещенных в полимерной покрышке 3, которая представляет собой стеклопластиковую трубу с нанесенной на нее защитной ребристой оболочкой из кремнийорганической резины. Сверху покрышка закрыта фланцем 1, на котором крепится экран 2, предназначенный для выравнивания электромагнитного поля и защиты полимерной покрышки от перекрытия по наружной поверхности.
    Нижний фланец 6 крепится на основании 8. Внутри фланца находится полимерный композит. Заземление разрядника осуществляется с помощью болта, закрепленного на основании.

    Ограничитель перенапряжений типа ОПН-П1-110-НУХЛ1
    Ограничители перенапряжений на класс напряжения 3,3 кВ постоянного тока выполняются в фарфоровых покрышках. Они имеют ряд преимуществ перед разрядниками: низкий защитный уровень для всех видов перенапряжений; высокая удельная энергоемкость; малые габариты и масса.

    Рис. 2. Ограничитель перенапряжений типа ОПН-3,3
    Пример условного обозначения ограничителя:

    На рис. 2 приведена конструкция ограничителя ОПН-3,3 01. Активная часть ОПН представляет собой блок нелинейных резисторов 3 из четырех параллельных колонок. Блок оксидно-цинковых резисторов размещен в герметизированной фарфоровой покрышке 2. Верхним контактным болтом 1 ОПН присоединяется к токоведущим частям электроустановки, нижний контактный болт 6 служит для заземления фланца 4. Основание 5 покрышки имеет взрывопредохраняющее устройство, которое при повреждении внутри ограничителя исключает повышение давления до значений, вызывающих взрыв фарфоровой покрышки.

    Устройство и характеристики | Ограничители перенапряжений (ОПН) | Разрядники и ОПН

    Страница 2 из 2

    Ограничители на напряжения 330—750 кВ и 110—220 кВ с уровнем ограничения перенапряжений 1,7 имеют предохранительное устройство для сброса давления в случае внутреннего повреждения аппарата. Этим же целям служит внутренний резервный объем, образованный в блоках НРР стенками последовательно соединенных перфорированных цилиндров. При повышении давления в пространстве между фарфоровой покрышкой и цилиндром из стеклоткани стенка цилиндра местами разрушается, давая выход газам.
    Условное обозначение ограничителей перенапряжения состоит из нескольких букв и цифр. Первые три буквы (ОПН) означают «ограничитель перенапряжения нелинейный» Четвертая буква обозначает наиболее существенные признаки ограничителя (И — с искровой приставкой, О — облегченный, В — для защиты высоковольтных тиристорных вентилей). Затем после черточки — римская цифра, соответствующая исполнению ОПН. Далее после черточки указывается номинальное напряжение ОПН. И наконец, следует обозначение климатического исполнения и категории размещения.
    На рис. 1 и 2  изображена серия ОПН на 35—750 кВ. Линия подсоединяется к контактному выводу 5 в виде болта М12 (в ОПН-35ХЛ2, ОПН-1-110ХЛ4 и ОПН-1-220У1), или плоской лопатки с двумя отверстиями (в ОПН-110У1, ОПН-150У1 и ОПН-220У1), или с шестью отверстиями (в ОПН-330У1, ОПН-500У1 и ОПН-750У1). Кольцевые трубчатые экраны 8 выравнивают распределение напряжения по высоте ограничителя в сочленяются с экранодержателями 7 посредством скоб (см. выноску III). Экранодержатели крепятся винтами к верхнему фланцу (см. выноску II). Фарфоровая покрышка 6 и расположенные внутри ее блоки НРР образуют элемент ОПН.


    Рис. 1. Серия ΟΠΗ на 35—500 кВ

    Таблица 1. Основные электрические характеристики ограничителей перенапряжений

    J


    * В течение 0,12 е.
    ** Справа от косой черты указано напряжение на части ОПНИ, примыкающей к линии.
    *** Данные для справок.
    Примечание. Пробивное напряжение искрового элемента ОПНИ-500У1 — не менее 75 кВ (действующее) при плавном подъеме напряжения частоты 50 Гд и не более 100 кВ при косоугольной волне с предразрядным временем 800— 1200 мкс.

    Таблица  2
    Пропускная способность ограничителей перенапряжений

    * Применительно к ограничителям ОПН-500У1 и ОПНИ-500У1.

    В ОПН на 35—220 кВ элементы 6 крепятся к чугунному основанию 1, имеющему три (в ОПН-35ХЛ2) или четыре  ОПН на отверстия для крепления к фундаменту. Основания 1 изолированы от фундамента посредством фарфоровых дисков 2 и паронитовых прокладок 3. Шпильки 4, крепящие основания фундаменту,  изолированы от основания трубками.

    Таблица 3.
    Длина пути утечки и масса ОПН

    * В знаменателе указана длина пути утечки по искровой приставке.
    ОПН на 330-750 кВ устанавливают непосредственно на фундаменте без изолирующего основания.

    Однако вывод низкого потенциала осуществлен через изолирующий вывод 9 в днище аппарата (см. сечение Б—Б). Изоляция НРР от земли осуществляется для подключения регистраторов срабатывания и для профилактических испытаний ОПН под напряжением.
    Ограничитель перенапряжения ОПНИ-500У1 обеспечивает ограничение как фазных, так и междуфазных перенапряжений.
    При несимметричных к. з. распределение суммарного напряжения поврежденных фаз по ИП в случае отсутствия емкости несимметричное. Пробивное напряжение ИΠ соответствующей ветви (с учетом разброса) может оказаться выше воздействующего напряжения, и пробоя ИП не произойдет, т. е. ОПН не переключится в режим ограничения междуфазных перенапряжений. Емкость в нейтрали «звезды» создаст постоянный подпор напряжения, исключающий подобный режим
    Ограничитель перенапряжения ОПНИ-500У1 состоит из двух колонок. Первая колонка идентична ограничителю перенапряжения ОПН-500У1 и имеет изолированный вывод на напряжение 60 кВ, который соединяется с регистратором срабатывания 10. Последний установлен на второй колонке 11, содержащей набор искровых промежутков. В колонке 11 имеется изолированный вывод 12 на 35 кВ для подключения емкости.
    Колонка ОПНО-750У1 по высоте составляется из двух элементов, а ОПН-750У1 — из четырех. Элементы в ОПНО-750У1 и ОПН-750У) различны по высоте и диаметру. Габариты ОПН-750У1 (из четырех элементов) приведены на рис. 12.


    Рис. 2. ОПНО на 750 кВ


    Рис. 3. Вольт-амперные характеристики ОПН
    Характеристики ОПН приведены в табл. 1—4, а вольт-амперные характеристики — на рис. 3.

    Особенности конструкции и работы ограничителей перенапряжения (ОПН)

    Расшифруем понятие ОПН в энергетике (электрике) — ограничитель напряжения нелинейный. Это электрический аппарат, предназначенный для защиты от грозовых и коммутационных перенапряжений изоляции электроустановок в сетях низкого и высокого напряжения.

    Буква Н в аббревиатуре ОПН означает нелинейный, а не напряжение.

    Устройство опн

    Нелинейным в устройстве ОПНа является сопротивление — переменное сопротивление (варистор).

    Его переменность важна при изменении токов и видна на вольтамперной характеристике о-пэ-эн-а.

    Сопротивления выпускаются в виде дисков, которые состоят из металлооксидной керамики. Они соединяются последовательно и параллельно внутри изоляционного корпуса, в зависимости от класса напряжения и пропускной способности ОПН.

    Для каждого ОПН важно, чтобы все сопротивления имели одинаковые вольтамперные характеристики. В обратном случае, отдельные сопротивления будут нагреваться сильнее, что будет приводить к разрушениям самих сопротивлений и всего ОПН в целом.

    Нелинейные сопротивления располагаются внутри корпуса из изоляции. Раньше для изоляции использовали фарфор, керамику. В настоящее время можно встретить ОПН, внешняя изоляции которых выполнена из полимерного изоляционного материала.

    Наружная изоляция выполнена сложной формы, количество и форма ребер определяется требованием пути утечки внешней изоляции. Сама характеристика пути утечки определяет минимальный размеры ОПН.

    Важной характеристикой состояния изоляции является чистота ОПНа, поэтому важно очищать его от пыли, грязи, так как эти факторы портят прочность внешней изоляции.

    Внутренняя изоляции более мощная и прочная, чем внешняя.

    Кроме сопротивлений и изоляции, в состав аппарата входят выводы подключения. Ограничитель подключается между фазой и землей.

    опн обозначение на схеме

    Ниже рассмотрим как выглядит ОПН на однолинейной схеме. Переменный резистор, который обозначается FV, как и разрядник.

    Как работает опн

    Принцип действия ОПН в снижении перенапряжения, за счет поглощения варисторами броска тока, выделяемого при уменьшении их сопротивления при возникновении перенапряжения. Путано написал, но думаю сейчас более подробно разберемся и станет доступнее.

    Для понимания принципа работы ОПН рассмотрим обобщенную вольт-амперную характеристику переменного резистора.

    Условно её можно разделить на три зоны по оси икс — зона малых токов, зона средних токов и зона высоких токов. По оси игрик также можно разбить на зону рабочего напряжения, зону низкого напряжения и зону перенапряжений.

    На каждом из этих участков сопротивление ведет себя по-разному. В первой зоне ОПН находится в рабочем состоянии, сопротивление резисторов велико и по ОПНу течет малый ток.

    При возникновении перенапряжения варистор переходит на участок 2 своей ВАХ. Перенапряжение создает импульс тока на ОПН, резисторы переходят в проводящее состояние, поглощают импульс тока и рассеивают его тепловой энергией.

    За счет отведенного импульса тока перенапряжение уменьшается и резистор возвращается в зону 1. Аналогично и в зоне 3, но там перегиб кривой еще больше и бросок тока становится еще сильнее.

    Сохраните в закладки или поделитесь с друзьями

    Самое популярное

    Ограничители перенапяжения ОПН — полимерный корпус; ежедневные отправки; наличие на складе.

    Без зазрения совести можно сказать, что нелинейные ограничители перенапряжений ОПН не зря увенчаны ореолом популярной славы, лаврами, кимвалами, орденами, лентами и аттестатами. И в настоящее время нелинейные ограничители перенапряжений ОПН являются основными аппаратами защиты электрооборудования электрических сетей от грозовых и коммутационных перенапряжений, повсеместно заменяющими вентильные разрядники.

    Улучшенные характеристики ограничителей перенапряжений по сравнению с вентильными разрядниками обусловлены заменой материала рабочего сопротивления – вилит был заменён варистором – полупроводником на основе окиси цинка (ZnO). Так как варистор обладает гораздо более нелинейной зависимостью тока от приложенного напряжения (вольт-амперной характеристикой) (рисунок 1) это позволило отказаться от использования искровых промежутков, что в свою очередь устранило все связанные с ними недостатки. В итоге, в отличие от своего предшественника вентильного разрядника, ограничитель перенапряжения электрически постоянно включён в сеть.

    Рисунок 1. ВАХ варистора, тервита, вилита, тирита

    Основные параметры. Конструкция

    К основным параметрам ограничителя перенапряжений относятся:

    • Наибольшее длительно допустимое рабочее напряжение Uнр – наибольшее действующее значение напряжения промышленной частоты, которое может быть непрерывно приложено к ОПН в течении всего срока его службы и не приводит к повреждению ограничителя.
    • Номинальный разрядный ток Iн – амплитудное значение грозового импульса тока 8/20 мкс.
    • Пропускная способность Iпр (ток пропускной способности) – максимальное значение прямоугольного импульса тока длительностью 2мс. Без возникновения повреждений ограничитель перенапряжений ОПН должен выдерживать последовательность из 18 таких импульсов.
    • Удельная энергия, кДж/кВ – рассеиваемая ограничителем энергия, полученная при прохождении одного импульса тока пропускной способности, отнесённая к величине наибольшего длительно допустимого рабочего напряжения.
    • Остающиеся напряжения при нормированных токах – максимальное значение напряжения на ограничителе перенапряжений ОПН при прохождении через него импульса тока заданной величины и длительности.

    Конструктивно ограничители перенапряжений ОПН состоят из колонки варисторов, заключённой в герметизированный полимерный корпус – стеклопластиковый цилиндр, механически удерживающий колонку варисторов, и нанесённое на поверхность цилиндра трекинг-эрозийное покрытие из кремнийорганической резины. Корпус в совокупности с покрытием дает возможность ОПН чувствовать себя комфортно при вынужденных променадах на колесах.

    Именно колонкой варисторов – набором варисторных дисков – и определяются электрические характеристики ограничителей перенапряжений.

    Пропускная способность. Классификационный ток

    Классификация ограничителей перенапряжений ОПН производится по двум параметрам:

    • по величине номинального разрядного тока – 5000 А, 10000 А, 20000 А;
    • по току пропускной способности и удельной энергии.
    Таблица 1. Классы пропускной способности ОПН
    Класс пропускной способности Пропускная способность, А Удельная энергия, кДж/кВ, не менее
    1 От 250 до 400 включ 1,0
    2 От 401 до 750 включ. 2,0
    3 От 751 до 1100 включ. 3,2
    4 От 1101 до 1600 включ. 4,5
    5 Св. 1601 7,1

    ООО Северная Торговая Компания производит ограничители перенапряжений с пропускной способностью 1-го и 2-го классов и номинальным разрядным током 5 кА и 10 кА.

    Также обязательным является нормирование классификационного тока ограничителя перенапряжения.
    Классификационный ток Iкл – амплитудное значение активной составляющей тока промышленной частоты, которое используется для определения классификационного напряжения.

    Измерение классификационного напряжения проводится на каждом ограничителе перенапряжений при приёмосдаточных испытаниях. Действующее значение напряжения промышленной частоты, при котором через ограничитель протекает классификационный ток, и называется классификационным напряжением. При этом рекомендованный диапазон классификационного тока – от 0,05 до 1 мА на 1 см2 площади варистора одноколонкового ОПН. Полученные измеренные значения должны быть не ниже, чем заявленные производителем.

    Структурное обозначение ограничителя перенапряжений ОПН-10

    Возможные комбинации электро-механических характеристик предлагаемых ограничителей перенапряжений можно уточнить на страницах, посвящённых этим ОПН. Однако достаточно часто с точки зрения электрических параметров сети не обладают какими-то особенностями и поэтому выбор ограничителя перенапряжения может быть основан лишь на таком параметре, как класс сети. Преимущественно это касается сетей среднего напряжения. Например, выбирая ограничитель перенапряжения ОПН-6 (класс напряжения 6 кВ) можно больше не указывать дополнительных параметров. То же касается и выбора ограничителя перенапряжения ОПН-10 (класс напряжения 10 кВ) – достаточно лишь одного параметра. Но если установка ограничителя перенапряжения производится в сеть класса напряжения 35 кВ (ограничитель перенапряжения ОПН-35), вероятнее всего нужно будет указать необходимо ли наличие изолированного вывода.

    Длина пути утечки внешней изоляции

    Ещё одним важным параметром ограничителя перенапряжения есть длина пути утечки внешней изоляции. Требования к величине данного параметра зависят от степени загрязнения условий на работу в которых рассчитан ограничитель. Рекомендуемые значения приведены в таблице 2.

    Таблица 2. Длина пути утечки внешней изоляции
    Степень загрязнения Длина пути утечки/наибольшее рабочее напряжение сети, см/кВ, не менее
    I 1,8
    II 2,0
    III 2,5
    IV 3,1

    Ограничители, производимые Северной Торговой Компанией, выполняются с запасом по длине пути утечки внешней изоляции для степени загрязнения IV.

    Контроль состояния ОПН и подключение регистратора срабатываний

    Со временем от нагреваний и токовых пробоев происходит старение и разрушение оксид цинкового варистора, при этом значение классификационного тока (тока проводимости) значительно возрастает при неизменном классификационном напряжении – то есть полупроводник теряет свои нелинейные, а значит – защитные, свойства. Что бы осуществлять непрерывный контроль состояния ограничителя перенапряжений к нему подключают измерительные приборы – регистраторы срабатываний. Северная Торговая Компания предлагает два типа регистраторов срабатываний – с миллиамперметром и без.

    Первый, помимо стандартного отображения количества срабатываний, ещё и показывает ток проводимости.

    Для подключения требуются ограничители перенапряжений специального исполнения – с изолированным выводом. Северная Торговая Компания изготавливает такой тип ограничителей также.

    Как производители ограничителей, мы предоставляем гарантийный срок эксплуатации – 3 года со дня ввода в эксплуатацию.

    Как указано на нашем сайте – вся продукция задекларирована. Мы предоставляем декларации на конкретный вид оборудования по требованию заказчика.

    Типы разрядников и вспомогательное оборудование

    Установка грозовых разрядников на подстанции Кингстон в 1928 году. Фото: ACTEA.

    Почти 100 лет назад зазоры между электродами (стержень, сфера или труба) использовались для ограничения перенапряжения на оборудовании (Sakshaug, 1991). Некоторые из этих систем, в частности, зазоры между трубами, могут и сегодня работать. Тем не менее, зависимость напряжения пробоя промежутка от времени фронта выброса не совпадает с характеристиками прочности и фронта большей части изоляции; то есть сложно согласовать.

    Следующим эволюционным шагом было добавление резистивного элемента последовательно с зазором, чтобы ограничить последовательный ток мощности после операции разрядки разрядника . Мы надеемся, что ограничение тока позволит ОПН отключать этот ток, сопровождающий питание, вместо того, чтобы полагаться на ближайший прерыватель или предохранитель. При этом напряжение резистора во время разряда должно быть достаточно низким, чтобы не допустить появления чрезмерного напряжения на защищаемом оборудовании.

    Эти конкурирующие требования привели к использованию дорогих и сложных нелинейных резистивных элементов, в некоторых из которых используются как твердые, так и жидкие материалы, требующие больших затрат на обслуживание.

    Примерно с 1930 года карбид кремния (SiC) использовался для нелинейных резистивных элементов, что привело к гораздо лучшим защитным характеристикам. Поскольку SiC будет проводить значительный ток при номинальном напряжении, необходимо было предусмотреть искровой разрядник, предотвращающий проводимость при номинальном напряжении. После разряда разрядника эти зазоры должны быть закрыты от последующего тока питания, иначе разрядник выйдет из строя термически. В середине 1950-х годов были разработаны активные разрядники для SiC-разрядников.

    Эти активные зазоры содержат вспомогательные элементы, которые:

    1. Предварительная ионизация искрового разрядника для повышения уровня защиты от импульсных перенапряжений и
    2. Удлинение следящей дуги по мощности и перемещение точек ее крепления для получения лучших характеристик прерывания.

    SiC ОПН были успешно применены в системах передачи до 345 кВ, но появились некоторые ограничения в отношении коммутационной защиты от перенапряжения, способности разряда энергии и возможности сброса давления.

    При наличии зазоров и блоков SiC высота ОПН увеличилась до такой степени, что было трудно сбросить давление, создаваемое во время короткого замыкания, что ограничивало номинальные характеристики сброса давления ОПН.

    Из-за их характеристик разряда в зависимости от частоты или времени фронта SiC-разрядники были оптимизированы для работы в условиях молнии. Они были менее эффективны для скачков с более крутым фронтом и скачков переключения с медленным фронтом.

    В середине 1970-х годов металлооксидные ОПН были разработаны в коммерческую продукцию (Sakshaug, et al., 1977). Блоки из оксида металла намного более нелинейны, чем карбид кремния, так что они проводят всего несколько миллиампер при номинальном переменном напряжении. Со временем стало возможным полностью отказаться от зазоров, хотя в более ранних конструкциях зазоры в некоторой степени использовались (см. Рис. 1).

    РИСУНОК 1 — Использование зазоров в металлооксидных разрядниках.

    Металлооксидные ограничители перенапряжения имеют несколько основных преимуществ по сравнению с предыдущими ограничителями из карбида кремния:

    1. Активные зазоры не нужны, что ведет к повышению надежности
    2. Металлооксидные разрядники могут выделять гораздо больше энергии на единицу объема, чем карбид кремния.
    3. Металлооксиды обеспечивают лучшее защита во всем диапазоне волновых фронтов перенапряжения, чем карбид кремния, и фактически эффективно защищает от импульсных перенапряжений
    4. Уменьшение высоты разрядника, вызванное устранением искровых промежутков, приводит к более высоким номинальным значениям сброса давления

    Практически во всех новых приложениях будет использоваться металл оксидные разрядники.Окись металла позволила использовать некоторые новые области применения, такие как защита конденсаторов последовательной цепи и контроль перенапряжения при коммутации воздушных линий, которые были невозможны с карбидом кремния.

    Однако многие разрядники из карбида кремния все еще находятся в эксплуатации. Некоторые исследователи отметили высокую частоту отказов разрядников из карбида кремния из-за попадания влаги после нескольких лет эксплуатации в распределительных сетях среднего напряжения. Этот опыт не обязательно применим к ОПН на подстанциях. Если возникнут такие проблемы, имеет смысл систематически заменять в системе ОПН из карбида кремния.В противном случае, если исходное применение было правильным, старые разрядники из карбида кремния могли оставаться в эксплуатации.

    На рисунке 1 показано общее использование разрядников в ограничителях перенапряжения. Конструкция с зазором (1a) применима к карбиду кремния, тогда как конструкция без зазора (1d) применяется к оксиду металла последнего поколения. Один производитель использовал шунтирующий зазор (1b) в первых металлооксидных разрядниках. В установившемся режиме оба нелинейных элемента будут поддерживать номинальное напряжение, несколько уменьшая ток. Во время импульсного разряда шунтирующий промежуток будет искровым, чтобы обойти меньшую часть оксида металла, тем самым уменьшая напряжение разряда и обеспечивая несколько лучшую защиту. Другой производитель использовал последовательный разрядник с емкостной градуировкой (1c) в первых металлооксидных разрядниках. В установившемся режиме это снижает напряжение на оксиде металла.

    Во время импульсного разряда в промежутке возникает искра «сразу» из-за емкостной классификации. Последние поколения оксидов металлов не нуждаются в этих зазорах, хотя есть некоторые соображения относительно использования зазоров для достижения конкретных целей (например,g., согласующие разрядники, выдерживающие временные перенапряжения). Ограничитель перенапряжения должен быть установлен на чем-нибудь, например, на баке трансформатора или пьедестале. Он также должен быть подключен к защищаемой системе, обычно с помощью провода или провода. Позже будет показано, что эти соединения имеют важное влияние на общую защиту, особенно при резких скачках напряжения.

    Пьедестал и вывод, как по длине, так и по местоположению, следует рассматривать как часть общей установки ОПН. В распределительных сетях разъединитель заземляющего провода часто используется с ограничителем перенапряжения.Если разрядник выходит из строя и затем проводит ток в установившемся режиме, разъединитель срабатывает и отсоединяет основание разрядника от земли. Это должно произойти примерно через 1 секунду или быстрее.

    После этого ОПН может оставаться подключенным к системе до тех пор, пока обслуживающий персонал не сможет его заменить. Не требуется срабатывания прерывателя или предохранителя для изоляции вышедшего из строя разрядника; если разрядник — единственное, что вышло из строя, потребители не должны терять свои электрические услуги. Конечно, ОПН не обеспечивает защиты от перенапряжения в этот период с отключенным заземляющим проводом.Будет четкая визуальная индикация того, что заземляющий провод отключен; он будет «свисать» ниже разрядника. Для обеспечения защиты от перенапряжения при использовании заземляющих разъединителей необходимы регулярные визуальные осмотры.

    Многие ОПН на подстанциях или промышленных объектах оснащены «счетчиками перенапряжения».

    Это аксессуары, которые устанавливаются на заземляющем проводе ОПН. Могут быть предоставлены две функции:

    1. Измеритель установившегося тока, калиброванный в мА.Если этот ток со временем увеличивается, это может указывать на термическое повреждение разрядника для защиты от перенапряжения. Однако наличие гармоник или внешних токов утечки усложнило бы оценку.
    2. Счетчик показывает количество разрядов импульсного тока выше определенного порога, который может зависеть от частоты или времени фронта. Даже если подсчет точен, это не означает, что напряжение разряда достигло определенного уровня во время этих событий.

    Для эффективного использования счетчиков перенапряжения важно регулярно отслеживать показания, начиная с момента ввода в эксплуатацию.

    ИСТОЧНИК: Ограничители перенапряжения — Thomas E. McDermott

    Polymer-Apparat