Какие виды ограничителей перенапряжений применяются в сетях 0,22-0,66 кВ. Как выбрать ОПН для низковольтных сетей. Основные технические характеристики ОПН до 1 кВ. Особенности применения ограничителей в сетях 220-660 В.
Виды и назначение ОПН для сетей 0,22-0,66 кВ
Ограничители перенапряжений нелинейные (ОПН) широко применяются для защиты электрооборудования низковольтных сетей 220-660 В от коммутационных и грозовых перенапряжений. В сетях до 1 кВ используются следующие основные виды ОПН:
- ОПН-0,22 — для сетей 220 В
- ОПН-0,38 — для сетей 380 В
- ОПН-0,66 — для сетей 660 В
Основное назначение ОПН в низковольтных сетях:
- Защита изоляции электрооборудования от грозовых и коммутационных перенапряжений
- Ограничение амплитуды перенапряжений до безопасного уровня
- Отвод импульсных токов перенапряжений в землю
- Повышение надежности работы электроустановок
Основные технические характеристики ОПН до 1 кВ
При выборе ограничителей перенапряжений для сетей 0,22-0,66 кВ необходимо учитывать следующие основные параметры:
- Наибольшее длительно допустимое рабочее напряжение
- Номинальный разрядный ток
- Остающееся напряжение при импульсе тока
- Классификационное напряжение
- Энергоемкость
- Ток пропускной способности
Рассмотрим типовые значения этих характеристик для ОПН на разные классы напряжения:
ОПН-0,22 (для сетей 220 В)
- Наибольшее длительно допустимое рабочее напряжение: 275 В
- Номинальный разрядный ток: 10 кА
- Остающееся напряжение при токе 10 кА: 870 В
- Классификационное напряжение: 340 В
- Энергоемкость: 4,2 кДж/кВ
ОПН-0,38 (для сетей 380 В)
- Наибольшее длительно допустимое рабочее напряжение: 450 В
- Номинальный разрядный ток: 10 кА
- Остающееся напряжение при токе 10 кА: 1450 В
- Классификационное напряжение: 560 В
- Энергоемкость: 6,4 кДж/кВ
ОПН-0,66 (для сетей 660 В)
- Наибольшее длительно допустимое рабочее напряжение: 900 В
- Номинальный разрядный ток: 10 кА
- Остающееся напряжение при токе 10 кА: 2812 В
- Классификационное напряжение: 1125 В
- Энергоемкость: 7,8 кДж/кВ
Особенности конструкции ОПН для низковольтных сетей
Ограничители перенапряжений для сетей 0,22-0,66 кВ имеют следующие конструктивные особенности:
- Герметичный полимерный корпус, стойкий к воздействию окружающей среды
- Варисторный элемент на основе оксида цинка
- Клеммы для присоединения к сети и заземлению
- Компактные габариты
- Возможность установки как внутри помещений, так и снаружи
Благодаря такой конструкции ОПН обеспечивают:
- Высокую надежность защиты
- Долговечность эксплуатации (до 30 лет)
- Простоту монтажа и обслуживания
Выбор ОПН для сетей 0,22-0,66 кВ
При выборе ограничителей перенапряжений для низковольтных сетей необходимо учитывать следующие факторы:
- Номинальное напряжение сети
- Наибольшее рабочее напряжение
- Ожидаемая амплитуда и энергия импульсов перенапряжений
- Требуемый уровень ограничения перенапряжений
- Условия эксплуатации (внутри/снаружи помещений)
Основные рекомендации по выбору ОПН:
- Для сетей 220 В выбирают ОПН-0,22 с Uнр = 275 В
- Для сетей 380 В — ОПН-0,38 с Uнр = 450 В
- Для сетей 660 В — ОПН-0,66 с Uнр = 900 В
- Номинальный разрядный ток не менее 10 кА
- Энергоемкость не менее 4 кДж/кВ
При этом остающееся напряжение ОПН не должно превышать импульсную прочность защищаемого оборудования.
Схемы подключения ОПН в сетях 0,22-0,66 кВ
Существуют следующие основные схемы подключения ограничителей перенапряжений в низковольтных сетях:
- Схема «фаза-земля» — ОПН подключается между фазным проводником и землей
- Схема «фаза-нейтраль» — ОПН включается между фазой и нейтралью
- Схема «3 фазы-земля» — три ОПН подключаются между тремя фазами и землей
Выбор конкретной схемы зависит от конфигурации сети и требований к защите. Наиболее распространена схема подключения «фаза-земля».
Эффективность применения ОПН в сетях 0,22-0,66 кВ
Использование ограничителей перенапряжений в низковольтных сетях позволяет:
- Снизить количество повреждений оборудования от перенапряжений на 80-90%
- Увеличить срок службы изоляции в 2-3 раза
- Повысить надежность электроснабжения потребителей
- Сократить затраты на ремонты и замену оборудования
По статистике, применение ОПН окупается за 1-2 года эксплуатации за счет предотвращения аварийных ситуаций.
Техническое обслуживание ОПН в процессе эксплуатации
Ограничители перенапряжений для сетей 0,22-0,66 кВ не требуют сложного обслуживания. Основные мероприятия по ТО включают:
- Визуальный осмотр состояния корпуса и контактных соединений
- Проверка целостности варисторов
- Измерение сопротивления изоляции мегаомметром
- Протяжка контактных соединений
- Очистка изоляции от загрязнений
Периодичность обслуживания ОПН — не реже 1 раза в год. При обнаружении дефектов ограничитель подлежит замене.
Ограничители перенапряжений для сетей 0,22-0,66
Общий вид, габаритные и присоединительные размеры ограничителей перенапряжений в полимерном корпусе для электрических сетей номинальным напряжением до 1000 В
Ограничители перенапряжений (ОПН) или устройства для защиты от импульсных перенапряжений (УЗПН) для сетей номинальным напряжением до 1 кВ
Для ОПН данной серии исполнения УХЛ1 и УХЛ2 предлагается широкий диапазон выбора наибольшего длительно допустимого рабочего напряжения с шагом 25 В
|
Класс напряжения сети, кВ |
Диапазон длительно допустимых рабочих напряжений выпускаемых аппаратов, В |
|
0,22 |
От 110 до 275 |
|
0,38 |
От 250 до 450 |
|
0,66 |
От 380 до 900 |
ОПН данной серии характеризует:
- Герметичный, монолитный корпус из полимерных материалов, изготавливаемый литьевым методом;
- Работа в широком диапазоне температуры окружающей среды от минус 60
- Стойкость к климатическим и химическим воздействиям;
- Большой выбор модификаций по току пропускной способности и энергоемкости;
- «Вечная» маркировка, нестираемая и неотделяемая;
- Пошаговая система контроля качества, с полным входным контролем материалов и контролем сборочных операций;
- Невоспламеняемость внешней изоляции;
- Оптимальное соотношение цены и качества.
Основные характеристики ограничителей перенапряжений для сетей класса 0,22 кВ
|
Класс напряжения сети, кВ |
0,22 |
||||
|
Наибольшее длительно допустимое рабочее напряжение, д. зн., В |
275*) |
||||
|
Классификационное напряжение при классификационном токе 1 мА, В, не менее |
340 |
||||
|
Ток пропускной способности на прямоугольном импульсе длительностью 2000 мкс, А |
400 |
550 |
650 |
||
|
Номинальный разрядный ток8/20 мкс, кА |
10 |
||||
|
Максимальный разрядный ток 8/20 мкс, кА |
40 |
||||
|
Остающееся напряжение на ОПН при импульсе тока 8/20 мкс с амплитудой: |
|||||
|
— 100 А, В, не более |
650 |
||||
|
— 500 А, В, не более |
690 |
||||
|
— 1000 А, В, не более |
730 |
||||
|
— 2000 А, В, не более |
770 |
||||
|
— 5000 А, В, не более |
820 |
||||
|
— 10000 А, В, не более |
870 |
||||
|
— 20000 А, В, не более |
915 |
||||
|
Уровень защиты Uр, обеспечиваемый ОПН, кВ, не более |
1,2 |
||||
|
Испытательное напряжение изоляции корпуса, (действ. |
2200 |
||||
|
Предельное значение временного перенапряжения (ВПН) при длительности 5 с, В |
(1.32*1,1*220)=320 |
||||
|
Выдерживаемый ток короткого замыкания, 0,2 с, кА, |
10 |
||||
|
Удельная рассеиваемая энергия по двум импульсам кДж/кВ, не менее |
4,2 |
6,4 |
7,8 |
||
|
Длина пути утечки внешней изоляции, мм, не менее |
50 |
||||
|
Величина тока через ОПН при максимальном длительном рабочем напряжении, мА, не более |
0,9 |
||||
|
Сопротивление изоляции измеренное мегомметром 500 В, МОм, не менее |
10 |
||||
|
Расчетный срок эксплуатации, лет |
30 |
||||
|
Гарантийный срок хранения в таре изготовителя, лет |
2 |
||||
|
Гарантийный срок эксплуатации, лет |
5 |
||||
зн.) В*) Примечание: Возможно изготовление ограничителей перенапряжений с иным длительно допустимым рабочим напряжением.
При этом значения остающихся напряжений изменятся пропорционально изменению длительно допустимого рабочего напряжения
Основные характеристики ограничителей перенапряжений для сетей класса 0,38 кВ
|
Класс напряжения сети, кВ |
0,38 |
||||
|
Наибольшее длительно допустимое рабочее напряжение, д. зн., В |
450*) |
||||
|
Классификационное напряжение при классификационном токе 1 мА, В, не менее |
560 |
||||
|
Ток пропускной способности на прямоугольном импульсе длительностью 2000 мкс, А |
400 |
550 |
650 |
||
|
Номинальный разрядный ток8/20 мкс, кА |
10 |
||||
|
Максимальный разрядный ток 8/20 мкс, кА |
40 |
||||
|
Остающееся напряжение на ОПН при импульсе тока 8/20 мкс с амплитудой: |
|
||||
|
— 100 А, В, не более |
1050 |
||||
|
— 500 А, В, не более |
1130 |
||||
|
— 1000 А, В, не более |
1200 |
||||
|
— 2000 А, В, не более |
1260 |
||||
|
— 5000 А, В, не более |
1350 |
||||
|
— 10000 А, В, не более |
1450 |
||||
|
— 20000 А, В, не более |
1500 |
||||
|
Уровень защиты Uр, обеспечиваемый ОПН, кВ, не более |
1,8 |
||||
|
Испытательное напряжение изоляции корпуса, (действ. |
3300 |
||||
|
Предельное значение временного перенапряжения (ВПН) при длительности 5 с, В |
(1.32*1,1*380)=552 |
||||
|
Выдерживаемый ток короткого замыкания, 0,2 с, кА, |
10 |
||||
|
Удельная рассеиваемая энергия по двум импульсам кДж/кВ, не менее |
4,2 |
6,4 |
7,8 |
||
|
Длина пути утечки внешней изоляции, мм, не менее |
50 |
||||
|
Величина тока через ОПН при максимальном длительном рабочем напряжении, мА, не более |
0,9 |
||||
|
Сопротивление изоляции измеренное мегомметром 500 В, МОм, не менее |
10 |
||||
|
Расчетный срок эксплуатации, лет |
30 |
||||
|
Гарантийный срок хранения в таре изготовителя, лет |
2 |
||||
|
Гарантийный срок эксплуатации, лет |
5 |
||||
.jpg)
зн.) В*) Примечание: Возможно изготовление ограничителей перенапряжений с иным длительно допустимым рабочим напряжением.
При этом значения остающихся напряжений изменятся пропорционально изменению длительно допустимого рабочего напряжения
Основные характеристики ограничителей перенапряжений для сетей класса 0,66 кВ
|
Класс напряжения сети, кВ |
0,66 |
||||
|
Наибольшее длительно допустимое рабочее напряжение, д. зн., В |
900*) |
||||
|
Классификационное напряжение при классификационном токе 1 мА, В, не менее |
1125 |
||||
|
Ток пропускной способности на прямоугольном импульсе длительностью 2000 мкс, А |
400 |
550 |
650 |
||
|
Номинальный разрядный ток8/20 мкс, кА |
10 |
||||
|
Максимальный разрядный ток 8/20 мкс, кА |
40 |
||||
|
Остающееся напряжение на ОПН при импульсе тока 8/20 мкс с амплитудой: |
|
||||
|
— 100 А, В, не более |
2138 |
||||
|
— 500 А, В, не более |
2262 |
||||
|
— 1000 А, В, не более |
2385 |
||||
|
— 2000 А, В, не более |
2509 |
||||
|
— 5000 А, В, не более |
2678 |
||||
|
— 10000 А, В, не более |
2812 |
||||
|
— 20000 А, В, не более |
2993 |
||||
|
Уровень защиты Uр, обеспечиваемый ОПН, кВ, не более |
3,0 |
||||
|
Испытательное напряжение изоляции корпуса, (действ. |
4200 |
||||
|
Предельное значение временного перенапряжения (ВПН) при длительности 5 с, В |
(1.32*1.1*660)=960 |
||||
|
Выдерживаемый ток короткого замыкания, 0,2 с, кА, |
10 |
||||
|
Удельная рассеиваемая энергия,по двум импульсам кДж/кВ, не менее |
4,2 |
6,4 |
7,8 |
||
|
Длина пути утечки внешней изоляции, мм, не менее |
50 |
||||
|
Величина тока через ОПН при максимальном длительном рабочем напряжении, мА, не более |
0,9 |
||||
|
Сопротивление изоляции измеренное мегомметром 500 В, МОм, не менее |
10 |
||||
|
Расчетный срок эксплуатации, лет |
30 |
||||
|
Гарантийный срок хранения в таре изготовителя, лет |
2 |
||||
|
Гарантийный срок эксплуатации, лет |
5 |
||||
зн.) В*) Примечание: Возможно изготовление ограничителей перенапряжений с иным длительно допустимым рабочим напряжением.
При этом значения остающихся напряжений изменятся пропорционально изменению длительно допустимого рабочего напряжения
Ограничители
Выберите категорию:
Все
Ремкомплект для ВНА-ВНР
Выключатели нагрузки
» Серия ВНА
»» ВНА Контэл
»» ВНА ВЭМЗ
» Серия ВНР
»» ВНР — Контэл
»» ВНР — ВЭМЗ
»»» Стандартные типоисполнения ВНР
»»» Не стандартные типоисполнения ВНР
» ВНА-СЭЩ
Измерительные трансформаторы
» ТОЛ-10 СЭЩ
» ТОЛ-10 0,5
» 3хЗНОЛП-6, 10кВ
» 3хЗНОЛ-6, 10 кВ
» ТШЛ-0,66 кВ
» ТШП-0,66 кВ
» ТЗЛК(Р)-0,66 кВ
» ТЗЛВ-10 кВ
» ТПЛ-10 кВ
» НАЛИ-6, 10, 35 кВ
» ЗНОЛ-6, 10, 15, 20, 35 кВ
» НОЛ-6, 10, 20, 35 кВ
» ТВ(Л)-10, 20, 35 кВ
Трансформаторы силовые распределительные
» ОЛ-0,63 — 1,25 кВА 6, 10 кВ
» ОЛС-0,63 — 4 кВА 6, 10, 35 кВ
» ТЛС(З)-25 — 100 кВА 6, 10 кВ
» ТМ(Г)(Ф)-25 — 2 500 кВА 6, 10, 15, 20, 35 кВ
» ТМПГ- 260, 520, 1 000 кВА 6 кВ
» ТНГ(Ф) — 25 — 2 500 кВА 6, 10 кВ
» ТМ(Н)-1 000 — 6 300 кВА 35 кВ
» ТСЛ(З)- 250 — 2 500 кВА 6, 10 кВ
» ТМПНГ- 63 — 1 200 кВА 3, 6 кВ
Разъединители высоковольтные внутренней установки
» Разъединитель серии РВ — Контэл г.
Волжский
»» Разъединители серии РВФ
» Разъединители серии РВ — ВЭМЗ г. Вологда
»» Разъединители РВ
»» Разъединители РВЗ
Разъединители высоковольтные наружной установки
» Разъединитель серии РЛК и РЛКВ
» Разъединитель серии РД
» Разъединитель серии РЛНД
» Разъединитель РН
Ограничители перенапряжения ОПНп
» ОПНп до 1кВ
» ОПНп 6кВ
» ОПНп 10кВ
» ОПНп 27-35кВ
Изоляторы
» Опорные ИО, ИОР, СА-3, С4-80
» Проходные ИП, ИПУ, ПМА
» Подвесные ЛК, ПС
» Изоляторы полимерные опорные ОСК
Разрядники
» Серия РВО
» Серия РВС
Патроны высоковольтные серии ПТ, ПН, ПЭ
» ПТ габарит 1.
1
» ПТ габарит 1.2
» ПТ габарит 1.3
» ПТ габарит 1.4
» Патроны ПН
» Патроны ПЭ
Контакт-основание для предохранителей
» Контакт-основание для предохранителей серии ПКТ, ПКЭ,ПКН
» Контакт-основание для предохранителей серии ППН, ПН2
Рубильники
» Рубильники РПС
» Рубильники РПБ
» Рубильники РПЦ
» Рубильники РС
» Рубильники РБ
» Рубильники РЦ
» Рубильники РПЦ-5, РПБ-5, РПБп-5, РП-5, Р-3545, Р-2515 на ток 1000/1600/2000/3000А
Переключатели серии ПБ, ПЦ
Предохранители высоковольтные ПКТ, ПКН
» Предохранитель ПКТ-101 ток 2; 3,2; 5; 8; 10; 16; 20; 31,5А
» Предохранитель ПКТ-102 ток 31,5; 40; 50; 80А
» предохранитель ПКТ-103 ток 50; 80; 100; 160А
» Предохранитель ПКТ-104 ток 100; 160; 200; 320А
» Предохранитель ПКН-001 6;10;35кВ
Производитель:
ВсеАО «ВОЛОГОДСКИЙ ЭМЗконтэлРоссия
Результатов на странице:
5203550658095
Ограничители напряжения оболочки | Ensto Varisil HC 4 кВ 14,4 кВ 11 кВ Кабельные оболочки
Ограничители напряжения оболочки | Оболочки кабелей Ensto Varisil HC 4 кВ – 14,4 кВ
Ensto Varisil HC представляют собой ограничители напряжения оболочки , подходящие для оболочек кабелей 4 кВ – 14,4 кВ для соединения с одноточечными секциями, предназначенными для защиты оборудования с питанием от постоянного тока на подстанциях или в поездах.
. Ограничители перенапряжения HC предназначены для защиты от перенапряжения Power Transmission & Distribution оболочки подземных кабелей.
Конструкция ограничителей напряжения оболочки Ensto Varisil HC соответствует рекомендациям CIGRE и принципам IEC 60099-4.
- Номер детали: ENSTO 7250041
- Ограничители напряжения оболочки SVL: ENSTO VARISIL HC
- Номинальное напряжение Ur: от 1 кВ до 18 кВ
- Номинальный разрядный ток: 10 кА
- Стойкость к сильному импульсу тока: 65 кА
- Устойчивость к длительным импульсам тока: 150 А
- Высокая устойчивость к климатическим воздействиям
- Оптимизированные электрические характеристики
- Большая длина пути утечки
- Необслуживаемые ограничители напряжения оболочки SVL
Ensto Varisil HC 4 кВ – 14,4 кВ
Varisil HC Ограничитель напряжения оболочки
Технические характеристики
Макс. рабочая температура: | +70 °С |
| Температура окружающей среды: | от -50°C до +50°C |
| Влажность: | 100 % при 25 °C (макс.) |
| Температура хранения: | -50 … +80 °C |
| Рабочее напряжение: | от 4 до 14,4 кВ |
| Номинальный разрядный ток: | 10 кА |
| Выдерживаемое напряжение импульса сухой молнии: | ≥ 95 кВ |
| Испытательное напряжение влажной промышленной частоты: | ≥ 35 кВ |
| Момент затяжки: | 30 Н·м |
| Макс. постоянная нагрузка: | 1200 Н |
| Максимально допустимая нагрузка при использовании: | 1,5 кН |
| Номинальное напряжение: | 5 … 18 кВ |
| Степень защиты: | IP67 |
| Номинальная частота: | 50–60 Гц |
| Класс огнестойкости: | HL3-R23 / EN 45545-2 |
| Номинальный кратковременно выдерживаемый ток: | 31,5 кА действ. / 0,2 |
| Ограничители напряжения оболочки SVL Спецификация | HC05 | HC10 | HC12 | HC15 | HC18 |
| Номинальное напряжение Ur | 5 | 10 | 12 | 15 | 18 |
| Длительное рабочее напряжение Uc | 4 | 8 | 9,6 | 12 | 14,4 |
| Номинальный разрядный ток In (кА 8/20) | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 |
| Стойкость к сильному импульсу тока (4/10 кА) | 65 | 65 | 65 | 65 | 65 |
| Устойчивость к длительному току (A 2000 мкс) | 150 | 150 | 150 | 150 | 150 |
| Стойкость к короткому замыканию (кА эфф/0,2 с) | 31,5 | 31,5 | 31,5 | 31,5 | 31,5 |
Размеры ограничителей напряжения оболочки Ensto Varisil HC
| Размеры | HC05 | HC10 | HC12 | HC15 | HC18 |
| Но (мм) | 195 | 195 | 195 | 195 | 195 |
| h2 (мм) | 255 | 255 | 255 | 255 | 255 |
| h3 (мм) | 290 | 290 | 290 | 290 | 290 |
| Версия Poids NO (кг) Вес Нет версии (кг) | 1,4 | 1,6 | 1,7 | 1,8 | 1,9 |
- Верхняя шпилька из нержавеющей стали
- Крепежная гайка
- Верхняя крышка из нержавеющей стали
- Алюминиевый электрод
- Металлооксидный варистор
- Синтетическая лента
- Композитные обертки
- Корпус из силиконового каучука
- Нижняя крышка из нержавеющей стали
- Нижняя шпилька из нержавеющей стали
Выбор правильного ограничителя напряжения оболочки
Выбор ограничителя напряжения оболочки должен осуществляться в соответствии с применением:
- Серия RNL HC для монтажа в шкафах с перекрестным соединением
- VARISI HC для монтажа на концах секций с одноточечным соединением
Выбор подходящих ограничителей напряжения оболочки в этом диапазоне основывается на двух соображениях, оказывающих противоположное влияние:
- Уровень выдерживаемого импульса молнии 1,2/50 оболочки, который зависит от внешней изоляции кабеля, имеет тенденцию минимизировать требуемый уровень защиты
- Напряжение, индуцируемое в точке подключения устройства в случае короткого замыкания на главном проводнике, которое зависит от мощности короткого замыкания и длины защищаемого кабеля, приводит к максимальному номинальному напряжению
Рекомендуется защитный запас более 20 % между защитным уровнем разрядника для защиты от перенапряжения (Up) и уровнем выдерживания грозового импульса оболочки (Uw).
С другой стороны, значения уровня/времени (Usc/T) напряжения, индуцируемого на оболочке в случае короткого замыкания, должны быть ниже минимальной кривой зависимости напряжения от времени ОПН.
Когда несколько ссылок соответствуют обоим требованиям, окончательный выбор будет сделан пользователем в отношении операционных требований и приоритетов.
В основном, разрядник с более низким номинальным напряжением обеспечивает улучшенную защиту, тогда как разрядник с более высоким номинальным напряжением лучше выдерживает короткое замыкание. Любой ограничитель перенапряжения между ними будет компромиссом.
Если ни один из образцов не соответствует обоим требованиям, защита должна обеспечиваться с более короткими интервалами, чтобы можно было использовать разрядник для защиты от перенапряжений с более низким номинальным напряжением.
Пример: Характеристики кабеля:
- Кабель с одноточечным соединением
- Uв = 55 кВ
- usc = 300 В/кА/км
- sc = 31,5 кА / T = 1 с
- Д = 1,8 км
Выбор ограничителя напряжения оболочки:
- VARISIL™ HC
- Защитный запас 20 %: Up < Ut/1,2, таким образом, Up < 46 кВ
- Выдерживаемое напряжение в условиях короткого замыкания: Ucs = usc x lcc x L = 17 кВ и U (T = 1s) = 1,2 x Ur дает 1,2 x Ur > 17, так что Ur > 14,2 кВ
Здесь расчет приводит к модели Ensto VARISIL™ HC 15.
См. также: Отводы перенапряжения MV HV
Ограничители напряжения оболочки MV HV — кабели и сети среднего и высокого напряжения
Запросить
Спецификации
Ограничители напряжения оболочки Защита высоковольтных силовых кабелей —
За последнее десятилетие потребность в более длинных линиях и более высоких токах для высоковольтных силовых кабелей потребовала новых методов предотвращения потерь. При этом все большее значение приобретает обеспечение высокой надежности этих линий. Вместе эти разработки резко ускорили применение защиты от перенапряжений в подземных кабельных сетях.
В этой предыдущей статье, подготовленной для INMR экспертом по разрядникам Джонатаном Вудвортом, объясняется схема защиты от перенапряжений, предлагаемая ограничителями напряжения оболочки (SVL) — устройствами, предназначенными для защиты оболочки кабеля от электрических напряжений во время переходных процессов.
Поскольку в настоящее время кабели высокого напряжения доступны в различных типах и конструкциях, основное внимание здесь было уделено одножильным кабелям высокого напряжения с металлической оболочкой и полимерной внешней оболочкой.
Рис. 1: Простой высоковольтный кабель с полимерной оболочкой, для которой может потребоваться защита от перенапряжения.
Введение
Увеличение прокладки подземных кабелей привлекло больше внимания к некоторым из их потенциально негативных воздействий на окружающую среду. Поскольку кабель часто прокладывается с металлической оболочкой, ток наводится на оболочку от первичного проводника и течет прямо на землю, что представляет собой 100% потерю энергии. При этом также может повышаться температура кабеля, что затем становится ограничивающим фактором перегрузочной способности системы.
Обычным средством уменьшения таких потерь является сегментация оболочки кабеля (как на рис. 2). Однако, если сегментация используется для прерывания наведенного тока оболочки, необходимо также принять меры для ограничения напряжения, индуцируемого на оболочке во время переходных процессов.
В противном случае перепад напряжения между оболочкой и землей может превысить предел прочности оболочки кабеля, что приведет к проколу. Это может стать точкой проникновения влаги, что может привести к длительным проблемам с диэлектриком и отказу.
Посмотреть больше поставщиков Разрядники
В то время как для снижения потерь в кабельных системах используется ряд конфигураций (включая перекрестное соединение оболочек и перестановку фазных проводников), сегментация вместе с защитой от перенапряжения оболочки кабеля считается наиболее эффективной. Соединительная коробка в этом случае представляет собой универсальную герметичную распределительную коробку, размещаемую либо в люках, либо в шкафах и вмещающую устройства защиты от перенапряжения, а также точку для перекрестного соединения оболочек.
На рис. 4 показана типичная конструкция такой соединительной коробки, которая обеспечивает расположение ограничителей напряжения оболочки, а также перекрестное соединение оболочки. Фазные проводники не входят в соединительную коробку, а только в оболочку или удлинитель оболочки.
SVL
Ограничитель напряжения оболочки (SVL) — это, по сути, разрядник защиты от перенапряжений, использующий другую терминологию. Он функционирует как разрядник и в большинстве случаев фактически представляет собой распределительный разрядник с измененной маркировкой.
Два примера ограничителей напряжения на оболочке показаны на рисунках 5 и 6. На рисунке 5 разрядник не имеет навесов, поскольку данная конкретная конструкция предназначена только для использования в сухой среде соединительной коробки. Напротив, модель SVL, показанная на рис. 6, имеет навесы, подобные разряднику, поскольку она предназначена для наружного применения.
(MCOV) для использования вне помещений.
Выбор SVL
Как указывалось ранее, основная цель ограничителя напряжения оболочки состоит в том, чтобы зафиксировать или ограничить нагрузку напряжения на оболочку кабеля. Если оболочка кабеля заземлена с обоих концов, напряжение на оболочке довольно низкое в установившемся режиме, а также относительно низкое во время переходных процессов. Однако, если кабель сегментирован для уменьшения потерь или если вдоль кабеля в местах транспозиции или перекрестного соединения имеются соединительные коробки, важно установить SVL здесь, чтобы исключить любой риск пробоя изоляции оболочки кабеля или соединительной коробки. .
Не существует стандартного метода, предписанного IEC или IEEE для выбора оптимального класса защиты оболочки/оболочки кабеля.
Поэтому предлагается следующий метод, основанный на обсуждении с поставщиками кабелей, поставщиками разрядников и с помощью моделирования переходных процессов в системе для определения эффектов перенапряжения во время переходных процессов.
В этом анализе предполагается, что сегментация оболочки представляет собой одноточечное соединение (заземленное на одном конце оболочки) и открытую точку на другом конце.
Реклама
Напряжение оболочки от источников промышленной частоты
Поскольку оболочка кабеля находится в непосредственной близости от проводника, напряжение, возникающее на открытой оболочке, может быть значительным и напрямую связано с током, протекающим через фазный проводник . Это соотношение применимо как в установившемся режиме, так и во время отказов.
На Рисунке 8 показан пример, когда короткое замыкание 17 кА приводит к 3800 В (среднеквадратичное значение) на оболочке. Наиболее распространенным обоснованием выбора разрядника для защиты оболочки является выбор SVL с уровнем включения выше наведенного напряжения промышленной частоты для наихудшего случая.
Это означает, что SVL не нужно рассеивать энергию во время временного перенапряжения (TOV), вызванного неисправностями. Для воздушных разрядников это, как правило, не является правилом, и в этих случаях разрядники рассчитаны на то, чтобы проводить ток во время TOV, но не настолько, чтобы вызвать его отказ. Обоснование размера накладных расходов с использованием способности TOV ОПН не используется для выбора SVL, если только это не необходимо для достижения лучшего запаса защиты.
Расчеты напряжения на оболочке
Градиент напряжения в стационарном состоянии представляет собой напряжение, которое появится на протяжении 1 км оболочки при непрерывном токе 1000 ампер и является функцией конфигурации кабеля в траншее, а также его размеров. Существуют две основные конфигурации траншей: трилистник, состоящий из трех тросов, расположенных на равном расстоянии друг от друга, так что их поперечное сечение образует равносторонний треугольник; и плоская конфигурация, при которой все кабели проложены так, что они находятся в одной плоскости и на одинаковом расстоянии друг от друга.
Если градиент напряжения не указан производителем кабеля для используемой конфигурации, его можно рассчитать с помощью соответствующих уравнений и методов, полученных из IEEE 575 «Руководство по соединению оболочек и экранов одножильных силовых кабелей от 5 до 500 кВ». :
Когда известен градиент напряжения на 1 км при 1000 А, можно также рассчитать напряжение, которое появится на открытом конце сегмента во время неисправности. Важно определить этот уровень напряжения, поскольку номинальное напряжение SVL (U c ) необходимо установить немного выше, чтобы разрядник не проводил ток во время неисправности. Если в этом случае разрядник проводит ток, ему потребуется гораздо более высокая пропускная способность по энергии, чем обычно доступна для разрядников распределительного типа. Если позже в процессе расчета будет установлено, что необходим более низкий уровень Uc, анализ переходных процессов определит надлежащее U c SVL и номинальную мощность.
Если предположить, что степень защиты будет адекватной, то U c номинал SVL будет больше или равен напряжению в разомкнутой точке (E разомкнут ), следующим образом:
U c ≥ E разомкнут = градиент напряжения x длина сегмента x макс.
ожидаемый ток короткого замыкания
, где градиент напряжения В/км/1000 А, длина в км, а ток короткого замыкания в кА. Например, если градиент напряжения в конкретной системе составляет 200 В/км/кА, а длина линии составляет 2 км с потенциалом 17,5 кА, то минимально допустимое значение U c номинальное напряжение для SVL будет 7000 В. Обратите внимание, что если бы длина линии составляла всего 1 км, минимальное напряжение SVL U c было бы вдвое меньше, чем для линии длиной 2 км, и могло бы составлять минимум 3500 В.
Объявление
На рис. 9 показано протекание тока через СВЛ соответствующего номинала на линии протяженностью 1 км при указанных выше градиенте напряжения и токе короткого замыкания. Видно, что через SVL протекает всего несколько микроампер, что как раз и требуется. Однако, если тот же SVL применяется к аналогичной линии длиной 2 км, ток через SVL будет значительным (как на рис. 10), а немедленное повышение температуры до отказа показано на рис.
11.
Следовательно, при определении надлежащих рейтингов Uc для SVL нельзя выбрать один рейтинг для всех блоков связи, если длины всех сегментов не равны. Более того, если SVL выбран правильно, ему не потребуется поглощать какой-либо значительный уровень энергии при отказе системы.
Рис. 9: Проводимость тока через SVL соответствующего размера.Рис. 10: Ток через SVL неправильного размера с пиковыми уровнями в диапазоне 600 А за полупериод. Рис. 11: Повышение температуры SVL неправильного размера, указывающее на неизбежный отказ, если автоматический выключатель не отключит немедленно неисправность.Защита оболочки от импульсных перенапряжений
Разрывы оболочки и оболочки, как правило, являются самой слабой изоляцией в системе высоковольтных силовых кабелей. На Рисунке 12 показаны их уровни стойкости согласно IEEE 575.
Рис. 12: Устойчивость к грозовым импульсам разрывов оболочки и оболочки кабеля. Предполагается, что стойкость к коммутационным перенапряжениям разрыва оболочки и оболочки аналогична другим типам изоляторов и составляет 83% от номинальной стойкости к грозовым импульсам (BIL).
Когда на фазном проводе кабеля происходит импульсное перенапряжение, проходящий через него ток будет индуцировать напряжение на оболочке точно так же, как в установившемся режиме или во время аварий, даже если форма волны значительно отличается. Поскольку напряжение и ток на проводнике при коммутационном перенапряжении не являются синусоидальными и даже не являются простым импульсом (см. рис. 13), точно предсказать результирующие напряжение и ток на оболочке не представляется возможным.
Единственным способом точного определения фактического напряжения и тока на оболочке является моделирование переходных процессов или реальные полевые испытания. Поскольку испытания нецелесообразны, имитация переходных процессов на самом деле является единственным вариантом, и при выполнении таких моделей были получены некоторые полезные эмпирические правила: Способность выдерживать перенапряжение при переключении разрядника распределительного типа с номинальным током 10 кА достаточна.
Если SVL не рассчитан на преодоление повреждения, могут потребоваться разрядники станционного класса.
2. Если остаточное напряжение коммутации 1000 А недоступно, то для расчета запаса защиты можно использовать остаточное напряжение грозового импульса 1,5 кА 8/20.
Рис. 14: Коммутация перенапряжения, наведенного на оболочку кабеля 345 кВ с защитой SVL и без нее. 3 pu коммутационный перенапряжение на фазном проводе без СВЛ (зеленый) и с СВЛ (красный).В примере, использованном для создания рисунка 14, перенапряжение при переключении на оболочке без защиты SVL возрастет до более чем 100 кВ. Согласно Рисунку 12, это более чем на 40 кВ выше того, что может выдержать оболочка или прерывающая изоляция, что указывает на неизбежный выход из строя оболочки кабеля. В этом случае при SVL 9.6 кВ Uc, напряжение на оболочке не более 33 кВ.
Для расчета запаса защиты при импульсном перенапряжении рекомендуется использовать остаточное напряжение коммутационного перенапряжения 1000 А.
Поскольку остаточное перенапряжение при переключении не является обязательным испытанием для разрядников распределительного типа, остаточное напряжение 1000 А может быть недоступно. В этом случае разумной заменой импульсного напряжения переключения является остаточное напряжение 8×20 при 1,5 кА. Для SVL 9,6 кВ, использованной в вышеуказанном исследовании, остаточное напряжение V1000=1000 A 30/75 мкс составляет 28,4 кВ. Из Рисунка 12 видно, что уровень стойкости BIL оболочки для линии 345 кВ составляет 60 кВ. Это означает, что запас защиты от импульсных перенапряжений при переключении (MP2) для этого случая составляет: MP2=([(BIL x .83)/V1000]-1) x 100 = 111%.
Объявление
Защита кожуха от грозовых перенапряжений
Когда молния попадает в воздушную линию перед переходной опорой, перенапряжение ограничивается разрядником, установленным повсеместно в этом месте, и большая часть импульсного тока отводится на землю. Однако перенапряжение значительной величины может попасть в кабель и при умеренном уровне тока.
