Ограничители перенапряжений для защиты электрооборудования: виды, принцип работы, характеристики

alexxlabРазное
Что такое ограничители перенапряжений. Как устроены и работают ОПН. Какие бывают виды ограничителей перенапряжений. Каковы основные технические характеристики ОПН. Как выбрать и обслуживать ограничители перенапряжений.

Содержание

Что такое ограничители перенапряжений и для чего они нужны

Ограничители перенапряжений (ОПН) — это специальные устройства, предназначенные для защиты электрооборудования от импульсных перенапряжений в электрических сетях. Их основная задача — ограничить амплитуду перенапряжений до безопасного для изоляции уровня.

Перенапряжения в электросетях могут возникать по разным причинам:

  • Грозовые разряды
  • Коммутационные процессы
  • Электромагнитные воздействия
  • Перехлест проводов

Без защиты такие перенапряжения способны вывести из строя дорогостоящее оборудование, вызвать пожары и другие аварийные ситуации. ОПН позволяют эффективно бороться с этой проблемой.

Устройство и принцип работы ограничителей перенапряжений

Ключевым элементом ОПН является нелинейный резистор (варистор), изготовленный на основе оксида цинка с добавлением различных примесей. Варистор обладает нелинейной вольт-амперной характеристикой (ВАХ).


Принцип работы ОПН основан на следующих свойствах варистора:

  • При нормальном напряжении сети сопротивление варистора очень велико, ток через него практически не протекает
  • При возникновении перенапряжения сопротивление варистора резко падает, и через него начинает протекать ток, отводящий энергию импульса в землю
  • После снятия перенапряжения варистор восстанавливает свои свойства

Таким образом, ОПН автоматически ограничивает амплитуду перенапряжений до безопасного уровня, защищая изоляцию оборудования.

Основные виды ограничителей перенапряжений

Существует несколько основных видов ОПН, различающихся по конструкции и применению:

По материалу корпуса:

  • Фарфоровые ОПН
  • Полимерные ОПН

По количеству колонок варисторов:

  • Одноколонковые ОПН
  • Многоколонковые ОПН

По классу напряжения:

  • ОПН до 1 кВ
  • ОПН 3-35 кВ
  • ОПН 110-750 кВ

По месту установки:

  • Для наружной установки
  • Для установки в помещениях

Выбор конкретного типа ОПН зависит от параметров защищаемой сети и условий эксплуатации.


Преимущества и недостатки разных видов ОПН

Рассмотрим основные плюсы и минусы наиболее распространенных видов ограничителей перенапряжений:

Фарфоровые ОПН

Преимущества:

  • Высокая механическая прочность
  • Стойкость к воздействию солнечной радиации
  • Могут использоваться как опорные изоляторы

Недостатки:

  • Большой вес
  • Хрупкость при разрушении

Полимерные ОПН

Преимущества:

  • Малый вес
  • Высокая влагостойкость
  • Взрывобезопасность

Недостатки:

  • Накопление загрязнений на поверхности
  • Чувствительность к УФ-излучению

При выборе типа ОПН следует учитывать эти особенности и условия эксплуатации.

Основные технические характеристики ОПН

При подборе ограничителей перенапряжений необходимо учитывать следующие ключевые параметры:

  • Наибольшее длительно допустимое рабочее напряжение
  • Номинальный разрядный ток
  • Остающееся напряжение при различных токах
  • Энергоемкость
  • Ток пропускной способности
  • Уровень изоляции

Рассмотрим эти характеристики подробнее на примере ОПН для сетей 0,22-0,66 кВ:

ПараметрЗначение
Наибольшее длительно допустимое рабочее напряжение275-900 В
Номинальный разрядный ток 8/20 мкс10 кА
Остающееся напряжение при токе 10 кА870-1450 В
Энергоемкость 4,2-7,8 кДж/кВ
Ток пропускной способности400-650 А

Правильный выбор этих параметров обеспечивает эффективную защиту оборудования.


Как выбрать подходящий ограничитель перенапряжений

При выборе ОПН необходимо учитывать следующие факторы:

  1. Класс напряжения защищаемой сети
  2. Величину возможных перенапряжений
  3. Место установки (внутри/снаружи помещений)
  4. Климатические условия эксплуатации
  5. Требуемый уровень защиты изоляции

Алгоритм выбора ОПН:

  1. Определить наибольшее длительно допустимое рабочее напряжение Uнр (должно быть больше максимального рабочего напряжения сети)
  2. Выбрать номинальный разрядный ток In в зависимости от категории электроустановки
  3. Проверить остающееся напряжение Uост при номинальном разрядном токе (должно быть меньше допустимого для изоляции)
  4. Убедиться, что энергоемкость ОПН достаточна для поглощения возможных импульсов энергии

При необходимости следует проконсультироваться с производителем для правильного выбора ОПН.

Особенности монтажа и эксплуатации ОПН

Для обеспечения эффективной работы ОПН важно соблюдать следующие правила монтажа и эксплуатации:

Монтаж:

  • Устанавливать ОПН как можно ближе к защищаемому оборудованию
  • Обеспечить надежное заземление
  • Соблюдать минимальную длину соединительных проводников
  • Проверить соответствие условий окружающей среды допустимым для ОПН

Эксплуатация:

  • Проводить периодические осмотры внешнего состояния ОПН
  • Измерять сопротивление изоляции не реже 1 раза в 6 лет
  • Проверять ток проводимости при снижении сопротивления изоляции
  • Выполнять тепловизионный контроль согласно регламенту

Соблюдение этих правил позволит обеспечить длительную и надежную работу ограничителей перенапряжений.


Заключение: роль ОПН в обеспечении надежности электроснабжения

Ограничители перенапряжений играют ключевую роль в защите электрооборудования от импульсных перенапряжений. Их применение позволяет:

  • Повысить надежность работы электроустановок
  • Снизить риск повреждения дорогостоящего оборудования
  • Уменьшить вероятность возникновения аварийных ситуаций
  • Продлить срок службы изоляции

Правильный выбор, монтаж и обслуживание ОПН — важная составляющая обеспечения бесперебойного электроснабжения потребителей. Регулярная диагностика и своевременная замена ограничителей перенапряжений помогут избежать серьезных аварий в электрических сетях.


Ограничитель перенапряжения: устройство и принцип работы

Для создания условий безаварийной и долгосрочной эксплуатации огромной массы электрооборудования, используемого, как в промышленности, так и в повседневной деятельности, в первую очередь необходимо обеспечить безопасный способ доставки и стабильность параметров электроэнергии. Особую опасность для электрических потребителей представляет кратковременное многократное превышение значение величины номинального напряжения в электрической сети. В электротехнике это явление известно, как перенапряжение. Как правило, причиной его проявления является воздействие на линии электропередач грозовых явлений или же коммутационных процессов внутри электрической установки. Возникающие импульсы высокого напряжения могут безвозвратно вывести из строя дорогостоящее оборудование, быть причиной возникновения пожаров и взрывов. Для защиты от возникающих пиковых значений напряжения, служат специальные высоковольтные устройства, ограничители перенапряжения, принцип работы и назначение которых мы и рассмотрим далее.

Назначение

ОПН предназначены для защиты электроприборов и оборудования от воздействия высоковольтных импульсов напряжения. Благодаря простоте конструкции и надежности, они нашли широкое применение в области энергоснабжения. Данные устройства защиты пришли на смену устаревшим, весьма громоздким вентильным разрядникам. В отличие от предшественников, принцип действия ограничителя заключается не в использовании искровых промежутков. В качестве главного рабочего элемента в ОПН используются нелинейные резисторы, выполненные из материала, основу которого составляет окись цинка.

Устройство

Первичным и основным элементом, из чего состоит ограничитель перенапряжения, служит варистор, выполняющий роль нелинейного переменного резистора. Конструктивно ОПН состоят из варисторов, размещенных в корпусе, изготовленном из фарфора или высокопрочного полимера. Конструкция ограничителя выполнена с учетом условий, обеспечивающих взрывобезопасность, в случае возникновения токов короткого замыкания. В зависимости от назначения и места установки ОПН могут быть исполнены в различных вариантах. Для ограничителей, используемых для защиты линий электропередач и оборудования промышленных объектов, на крышке корпуса предусмотрен контактный болт для подключения к сети, в комплект ОПН входит изолированная от контакта с землей плита основания.

Устройства, предназначенные для защиты от пиковых импульсов напряжения электрохозяйства квартиры или дачного домика, очень компактны, имеют привлекательный дизайн, а также снабжены устройством для крепления на din-рейку. В зависимости от категории сложности, могут быть обустроены индикацией режимов работы и дистанционным управлением.

Устройство модульного ограничителя перенапряжения предоставлено на фото:

где:

  1. Корпус
  2. Предохранитель
  3. Сменный варисторный модуль
  4. Указатель износа варисторного модуля
  5. Насечки на зажимах

Принцип работы

Принцип действия ОПН объясняется нелинейным характером вольтамперных характеристик (ВАХ) варисторов. Для их изготовления применяется материал, где находит применение окись цинка в смеси с оксидами других металлов. Благодаря составу данной смеси, колонка, собранная из варисторов является комбинацией параллельных и последовательных включений p-n переходов, что и обуславливает природу вольтамперных характеристик нелинейных резисторов ограничителей.

Когда характеристики напряжения в сети соответствуют номинальным значениям, ограничитель находится в режиме непроводящего состояния. Величина тока в варисторах имеет мизерные значения и объясняется емкостным характером. При появлении в сети импульса напряжения, величина которого может вызвать пробой изоляции электрооборудования, в цепи нелинейных резисторов ОПН, в соответствии с их вольтамперными характеристиками, будет иметь место возникновение значительного импульса тока. В конечном итоге это снижает величину перенапряжения до параметров безопасных для безаварийной эксплуатации оборудования. Когда напряжение в сети нормализуется, ОПН вновь возвращается в непроводящий режим.

Виды ОПН

Конструкции ОПН, предлагаемые производителями энергетикам весьма разнообразны, их различают по следующим признакам:

  1. Типу изоляции (фарфор или полимер).
  2. Конструктивному исполнению (одна или несколько колонок).
  3. Величине рабочего напряжения.
  4. Месту установки ограничителя.

Если говорить об ограничителях перенапряжения, устанавливаемых на DIN-рейку, то тут устройства первоначально разделяются на однофазные и трехфазные. Помимо этого модульные ОПН (они же УЗИП), делятся на три основных класса: B, C и D. Ограничители класса B устанавливаются на вводе в здание, C — непосредственно в распределительном щите квартиры либо дома, D — на отдельное оборудование, которое нужно защитить от помех, если с этим не справились ОПН класса B и C. Подробнее о модульных ограничителях перенапряжения вы можете узнать из видео:

Технические характеристики

  1. Максимально действующее напряжение. Под этим понятием необходимо понимать величину наибольшего значения величины напряжения, при котором ограничитель способен сохранять свою работоспособность без ограничения по времени.
  2. Номинальное напряжение, эквивалентно величине, воздействие которого ОПН способен выдерживать в течение 10 минут.
  3. Ток проводимости. Величина тока, в цепи нелинейных резисторов в период воздействия номинальных значений приложенного напряжения. Как правило, имеет мизерное значение.
  4. Номинальный разрядный ток. Параметр, определяющий классификацию ограничителя в условиях грозового режима.
  5. Расчетный ток коммутационного перенапряжения. Значение тока, определяющее классификацию при коммутационных перенапряжениях.
  6. Токовая пропускная способность. Величина эквивалентная классу разряда линии.
  7. Устойчивость к короткому замыканию. Категория способности ОПН противостоять токам короткого замыкания, сохраняя при этом целостность защитной оболочки.

Защита электрохозяйства административных зданий, многоквартирных домов и предприятий возлагается на соответствующие службы энергетических компаний, оградить свой дом от нежелательных последствий грозового разряда возложена на домовладельца. В настоящее время этот вопрос решается просто. В специализированных магазинах представлен широкий выбор ограничителей перенапряжения различной степени сложности и ценового диапазона.

На рисунке ниже показано подключение ОПН к однофазной сети и условное обозначение на схеме. Подключить ограничитель перенапряжения к домашней электросети не сложно, но выполнение этой операции лучше доверить специалисту, если вы не имеете опыта в электромонтажных работах.

Напоследок рекомендуем просмотреть видео, на котором наглядно рассматривается конструкция и принцип действия ограничителей перенапряжения нелинейных:

Вот мы и рассмотрели устройство, назначение и принцип действия ограничителя перенапряжения. Как вы видите, существует различные виды и конструктивные исполнения данных устройств, благодаря чему можно подобрать подходящий вариант для собственных условий применения.

Будет интересно прочитать:

Ограничитель перенапряжения: устройство, виды, технические характеристики

Одним из наиболее опасных аварийных режимов в электрических сетях является импульсный скачек напряжения при атмосферных разрядах, перехлесте линий  или коммутационных операциях. Эта величина значительно опережает нарастание импульсного тока и воздействует на изоляцию электрооборудования и других устройств, поэтому классические автоматы и другие защиты, реагирующие на изменение номинального тока, против нее не эффективны.

Значение перенапряжения может в разы превышать номинальную рабочую величину, поэтому такое явление подвергает опасности все оборудование и элементы сети. Для предотвращения значительных убытков и последующих затрат на восстановление в электроустановках используются ограничители перенапряжения (ОПН).

Устройство и принцип действия

Конструктивно ограничитель перенапряжения включает в себя полупроводниковый элемент с нелинейной величиной сопротивления. Как правило, в роли таких элементов выступают вилитовые диски, изготовленные на основе оксидов цинка с включением в из состав тех или иных  примесей. Снаружи диски закрываются защитной рубашкой, а на концах имеют электрические выводы, один из которых подводится к защищаемой электрической сети, а второй заземляется. Пример частного варианта устройства ограничителя перенапряжения представлен на рисунке 1 ниже:

Рисунок 1: устройство ограничителя перенапряжения

Работа ОПН схожа с обычным варистором, отличительной особенностью ограничителя являются некоторые различия с характеристикой варистора в части проводимости и скорости нарастания. Принцип действия ограничителя перенапряжения заключается в его нелинейной вольт-амперной характеристике (ВАХ). Это означает, что при номинальном напряжении сопротивление варисторов достаточно большое и ток через них не протекает – его сопротивление изоляции соизмеримо с изоляцией кабелей, изоляторов и электрических приборов.

В рабочем режиме при возникновении грозовых разрядов или других высоковольтных импульсов сопротивление нелинейных резисторов внутри ограничителя резко снижается. Как правило, эта величина приближается к нулю или несоизмеримо меньше сопротивления сети и всех подключенных к ней приборов. Поэтому при коммутационных или грозовых перенапряжениях ток разряда протекает только через ограничитель перенапряжения на землю, чем и обеспечивается защита электрооборудования.

Пределы срабатывания ограничителя перенапряжений на разряды молний или другие импульсные перенапряжения определяются его ВАХ.

Рис. 2: вольтамперная характеристика ОПН

Как видите из рисунка 2, при работе ограничителя перенапряжения до 600В, протекающий через него ток будет равен нулю. Как только это значение пересечет отметку в 600В, сопротивление резко уменьшиться и протекающий ток увеличиться до сотен и тысяч ампер.

Здесь кривая характеристики представлена тремя участками:

  • 1 – область нулевых или сверхмалых токов;
  • 2 – область средних токовых нагрузок;
  • 3 – область максимального тока.

Применение

Ограничитель перенапряжения применяется для предотвращения нарастания перенапряжения на электрическом оборудовании с последующим переводом импульса разряда на землю.

Рис. 3: пример использования ОПН

Широкое применение нелинейных ограничителей распространено в линиях электропередач, где они выступают в роли молниезащиты, а сами провода являются молниеприемниками. В промышленных целях ограничители перенапряжения используются для защиты различных электрических аппаратов и персонала, к примеру, на тяговых и трансформаторных подстанциях, распределительных устройствах и т.д. В бытовых устройствах ОПН применяются для установки в электрических щитках на вводе в здание или для защиты какого-либо ценного оборудования.

Виды ОПН

В связи с большим спектром решаемых задач ограничители перенапряжения подразделяются на несколько видов, которые отличаются по таким параметрам:

  • Класс напряжения – рабочая величина, на которую рассчитан ограничитель, разделяется на устройства до 1кВ и выше, как правило, номинал напряжения соответствует стандартному значению электрических параметров сети (6, 10, 35 кВ).
  • Материал рубашки – определяет тип изоляции наружного слоя, наиболее часто используются фарфоровые или полимерные модели.
  • Класс защищенности – определяет возможность установки или на открытой части, или только внутри помещения.
  • Количеству элементов или фаз – число ограничителей перенапряжения зависит от числа защищаемых фаз и величины питающего их напряжения.

Так для каждой из фаз в электроустановке может устанавливаться отдельная колонка или одна для всех. Также следует отметить, что в электроустановках на 110 кВ и более ОПН для одной фазы может собираться из нескольких однотипных элементов, к примеру, из трех на 35 кВ.

В зависимости от причин возникновения перенапряжения в сети устройство защиты должно выстраиваться в соответствии с требованиями стандартов:

  • ГОСТ Р 50571.18-2000 – от возможных перенапряжений в низковольтных сетях при замыканиях по высокой стороне.
  • ГОСТ Р 50571.19-2000 – от скачков, образованных воздействием молнии и возникающих в результате переключения электроустановок.
  • ГОСТ Р 50571.20-2000 – от перенапряжений генерируемых электромагнитными воздействиями.

Комбинация нескольких видов позволяет выстраивать многофункциональные или ступенчатые ограничители.

Фарфоровые

Рис. 4: фарфоровые ОПН

Достаточно распространенным вариантом являются ограничители коммутационных перенапряжений с фарфоровым корпусом. Такие модели отличаются своими эксплуатационными  параметрами, так как керамика невосприимчива к воздействию солнечной радиации, а находящийся внутри вентильный разрядник практически не зависит от температуры внешней среды.

Также весомым преимуществом этих ограничителей является большая механическая прочность на сжатие и разрыв, благодаря чему их можно использовать и в качестве опорной конструкции. Но фарфоровые ОПН характеризуются сравнительно большим весом, а также представляют значительную угрозу в случае разрыва, так как осколки фарфора поражают близлежащие здания и могут травмировать персонал.

Полимерные

Рис 5: полимерные ОПН

С развитием химической отрасли и распространением полимеров в качестве диэлектриков они значительно вытеснили фарфоровые ограничители. Полимерные ОПН представляют собой устройства с рубашкой из каучука, винила, фторопласта или других подобных материалов.

Полимерные ограничители куда боле устойчивы к воздействию влаги, отличаются меньшим весом и большей взрывобезопасностью, так как в случае разрушения корпуса избыточным давлением внутри колонки, рубашка повреждается по линии разлома, но не разлетается острыми осколками. Значительным преимуществом полимерных моделей является их устойчивость к динамическим нагрузкам.

К недостаткам полимерных ОПН относится способность к накоплению пыли и прочих засорителей на поверхности диэлектрика, которые со временем приводят к повышению пропускной способности, увеличению тока утечки и пробою изоляции. Также полимеры боятся солнечной радиации и температурных колебаний в окружающей среде.

Одноколонковые

Такие ограничители перенапряжения представляют собой один конструктивный элемент с нелинейным сопротивлением. Число полупроводниковых дисков в них набирается в соответствии с категорией защищаемой электроустановки. В зависимости от количества и типа осаживающейся на поверхности пыли и засорителей, одноколонковые ОПН  подразделяются по классам от II до IV согласно градуировке ГОСТ 9920.

Многоколонковые

В отличии от предыдущих устройств борьбы с коммутационными перенапряжениями, эти средства защиты высоковольтного оборудования имеют несколько колонок, модулей или блоков, объединяемых в одну систему. Данный вид ОПН характеризуется большей надежностью по отношению к защищаемым объектам, так как способен реагировать и на одиночные, и на дифференциальные перенапряжения.

Технические характеристики

При выборе конкретной модели ограничителя перенапряжения обязательно учитываются такие  параметры устройства:

  • Время срабатывания – характеризует скорость открытия полупроводникового элемента ограничителя после нарастания напряжения.
  • Рабочее напряжение – определяет величину электрической энергии, которую ОПН может выдерживать без нарушения работоспособности в течении любого промежутка времени.
  • Номинальное повышенное напряжение – значение рабочей величины, которое ОПН способен выдерживать в течении 10 секунд, также нормируется совместно с остаточным напряжением, которое остается в сети.
  • Ток утечки – возникает как результат приложения напряжения к ограничителю перенапряжения и определяется его омическим сопротивлением или параметрами резисторов. В исправном состоянии этот параметр составляет сотые или тысячные доли ампер, перетекающие по рубашке и полупроводнику от источника к проводу заземления.
  • Разрядный ток – величина, образующаяся при импульсных скачках, в зависимости от источника перенапряжения разделяется на атмосферные, электромагнитные и коммутационные импульсы.
  • Устойчивость к току волны перенапряжения – определяет способность сохранять целостность всех элементов конструкции в аварийном режиме.

Обслуживание и диагностика ОПН

В процессе эксплуатации ограничители перенапряжения не являются одноразовым элементом. Поэтому могут многократно производить операции перевода импульсного разряда на заземляющую шину автоматически. Из-за особенностей протекания и величины перенапряжения ОПН может утрачивать заводские параметры, снижать эффективность работы до полного выхода со строя. Для предотвращения подобных ситуаций они подвергаются периодической проверке в процессе эксплуатации, которая регламентируется п.2.8.7 ПТЭЭП.  При этом проверяется:

  • Сопротивление – не менее раза в 6 лет, измеряется при помощи мегаомметра.
  • Ток проводимости – проверяется только при условии снижения предыдущего параметра.
  • Пробивное напряжение и герметичность проверяются только после заводского ремонта или при приемке в эксплуатацию на заводе. Самостоятельно электроснабжающими и эксплуатирующими организациями такие меры диагностики для ограничителей не производятся.
  • Тепловизионные измерения должны выполняться в соответствии с регламентом изготовителя или местными планово-предупредительными ремонтами.

Также в процессе эксплуатации может выполняться внешний осмотр устройства на наличие подгаров, сколов, загрязнения или других дефектов в изоляции.

Видео по теме статьи

https://www.youtube.com/watch?v=2ZZwQRD6q4I

Список использованной литературы

  • М.А. Аронов, О.А.Аношин, О.Н.Кондратьев, Т.В.Лопухова. «Ограничители перенапряжений в электроустановках 6-750 кВ»   2001
  • Булат В.А. «Техника высоких напряжений» 2003
  • Александров Г.Н. «Ограничение перенапряжений в электрических сетях» 2003
  • Ю.В.Борц,  Е.В. Чекулаев «Контактная сеть» 1981
  • Базуткин В.В. Ларионов В.П. Пинталь Ю.С. «Техника высоких напряжений: Изоляция и перенапряжения в электрических системах» 1986

Ограничители перенапряжений для сетей 0,22-0,66

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 60оС до плюс 55оС
  • 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. зн.) В

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

*) 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. зн.) В

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

*) 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. зн.) В

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

*) Примечание: Возможно изготовление ограничителей перенапряжений с иным длительно допустимым рабочим напряжением. При этом значения остающихся напряжений изменятся пропорционально изменению длительно допустимого рабочего напряжения

Ограничители перенапряжений для сетей 3 кВ от производителя

Ограничители перенапряжений для сетей 3 кВ от производителя
    • Цена: по запросу

    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)

    Нелинейные ограничители перенапряжений — Энергетика и промышленность России — № 2 (54) февраль 2005 года — WWW.EPRUSSIA.RU

    Газета «Энергетика и промышленность России» | № 2 (54) февраль 2005 года

    В разработках ОПН – прогресс

    Широко освоенное в настоящее время производство нелинейных ограничителей перенапряжений в фарфоровых покрышках ограничивает область применения ОПН из‑за большой массы, трудностей создания в подвесном исполнении, взрывоопасности и, наконец, возможности повреждения фарфоровых покрышек при транспортировке, монтаже и в процессе эксплуатации.

    Оксидно-цинковые ограничители в полимерных корпусах лишены этих недостатков. Значительно более легкие, взрывобезопасные, высокотехнологичные в производстве, ОПН в полимерных корпусах могут быть подвешены непосредственно на линиях, установлены на выводах трансформаторов и электродвигателей, в ячейках КРУ, а также между фазами для глубокого ограничения междуфазовых перенапряжений.

    В последнее время наблюдается существенный прогресс в разработке новых конструкций ОПН. Прежде всего достигнута высокая стабильность характеристик основного элемента ОПН-ОЦВ, а также существенно увеличена (и доведена до 900‑1 100 А / см2 при грозовых импульсах) допустимая плотность тока через варисторы. Такие характеристики ОЦВ при высокой степени нелинейности их вольт-амперной характеристики обеспечивают возможность значительного уменьшения размеров и массы ОПН. Это, в свою очередь, дает возможность создания ОПН в одноколонковом исполнении практически на все классы напряжения.

    Кроме того, при одноколонковом исполнении ОЦВ обеспечивается максимальная степень использования объема корпуса ОПН, что определяет значительное снижение их массы по сравнению с многоколонковыми конструкциями.

    От модульных конструкций – к одноэлементным

    Современный аппарат состоит из колонки ОЦВ, помещенной в изолирующий корпус из стеклопластика с ребристым покрытием из кремнийорганического каучука и металлическими фланцами на концах.

    Некоторые производители ОПН с полимерной изоляцией на напряжение выше 110 кВ выпускают аппараты сборными из отдельных модулей. Каждый модуль имеет высоту около 1000 мм, полностью герметизирован, транспортируется и складируется отдельно. Сборка ОПН из отдельных модулей производится на месте установки. При этом соединительным элементом является цилиндрическая металлическая муфта с внутренней резьбой, которая наворачивается на стыкуемые оконцеватели отдельных модулей. Для обеспечения электрического соединения модулей предусмотрен розеточный контакт, изолированный от металлического оконцевателя. Поэтому токи утечки поверхности корпусов ОПН при увлажнении их поверхности не попадают в столб варисторов, что опасно в связи с возможным перегревом варисторов и преждевременным выходом их из строя.

    Однако модульная конструкция ОПН является громоздкой и ненадежной при эксплуатации, имеет низкие механические характеристики при растягивающих и изгибающих нагрузках.

    Технология производства стеклопластиковых цилиндров, полученных методом намотки стекложгута на соответствующей оправке и нанесения на них защитного ребристого покрытия, не ограничивает длины корпуса, что позволяет изготавливать ОПН в одноэлементном исполнении без технологических ограничений по высоте. Такая конструкция обеспечивает минимальную металлоемкость и высоту ОПН и существенно повышает надежность работы аппаратов при увлажнении загрязненной поверхности аппарата.

    Высокая механическая прочность стеклопластикового цилиндра на растяжении позволяет изготовить ОПН-110 кВ и выше с толщиной стенки не более 5‑6 мм, толщина покрытия из кремнийорганической резины – 5 мм. Малый диаметр корпуса определяет относительно низкую его стоимость. Однако при опорном исполнении ОПН – 330 кВ и выше необходимо применение изоляционных оттяжек в трех направлениях под углом 120о для обеспечения устойчивости конструкции под воздействием растяжения проводов, ветровых и гололедных нагрузок.

    Идеальны в подвесном исполнении

    Наиболее благоприятные условия для работы ОПН с полимерной изоляцией – в подвесном исполнении, когда стеклопластиковый корпус ОПН подвергается воздействию только растягивающихся усилий, по отношению к которым стеклопластиковые корпуса имеют большие запасы прочности.

    Выравнивание распределения напряжения вдоль столба варисторов при рабочем напряжении для ОПН от 110 кВ и выше производится с помощью тороидальных экранов. Этот способ значительно дешевле, чем способ выравнивания распределения напряжения с помощью шунтирующих колонок варисторов керамических конденсаторов, применяемых в ряде конструкций ОПН. Вместе с тем он обеспечивает значительно большую надежность работы ОПН, поскольку полностью исключает использование конденсаторов, надежность работы которых невысока.

    Полимерная покрышка позволяет не только значительно снизить вес и габариты ОПН, но и значительно облегчает условия работы варисторов в ОПН, что в конечном счете значительно повышает надежность работы ОПН. Дело в том, что кремнийорганическая резина по своим технологическим и прочностным свойствам (как механическим, так и электрическим) позволяет создавать ребра малой толщины (около 6 мм в основании и 2 мм у конца). Поэтому необходимую длину пути тока утечки можно обеспечить большим количеством ребер с небольшим вылетом.

    При этом повышается эффективность использования длины пути тока утечки и значительно уменьшается напряжение на подсушенном межреберном участке покрышки. Это приводит к уменьшению дополнительных токов смещения, протекающих через варисторы и вызывающих дополнительный разогрев и ускоренное старение. Поэтому полимерные покрышки определяют значительное преимущество ОПН по сравнению с ограничителями с фарфоровыми покрышками. В связи с этим не требуется увеличения длины пути тока утечки ОПН с полимерными покрышками по сравнению с рекомендуемыми для высоковольтного оборудования (как это принято для ОПН в фарфоровых корпусах).

    Для надежной работы необходим контроль состояния ОЦВ

    Для обеспечения надежности работы ОПН в процессе эксплуатации необходима оценка состояния активных элементов – оксидно-цинковых варисторов. Это обеспечивается измерением токов проводимости через варисторы специальным устройством. Для этого ОПН отключают от сети, снимают с фундамента и переносят в специальную лабораторию.

    Наиболее предпочтительным является контроль состояния варисторов в ОПН под рабочим напряжением (см. рис 1 а). Для этого аппарат (1) устанавливают на изоляционную подставку (2), а измерение токов проводимости осуществляют подключением специального устройства (3) к нижнему металлическому фланцу (4).

    Указанный способ оценки состояния активных элементов в ОПН также существенно усложняет конструкцию в целом, увеличивается высота аппарата, снижается механическая прочность на изгиб.

    Нами предлагается новый способ измерения токов проводимости через варисторы под рабочим напряжением (см. рис. 1 б). При этом в изоляционной покрышке ОПН (1), между нижним фланцем (4) и активными нелинейными элементами – варисторами устанавливается изоляционная приставка (на рис. не указана), а металлический контакт между колонкой варисторов и измерительным устройством (3) осуществляется с помощью кольца (5), установленного на поверхности корпуса ОПН (1).

    Проведенные испытания на герметичность узла соединения металлического электрода с колонкой варисторов, установленной внутри макета ОПН, показали положительные результаты. Условия испытания: измерение электрического сопротивления между электродом (5) и нижним фланцем (4) макета ОПН до и после его кипячения в деминерализованной воде в течение 48 часов (5 циклов).

    Указанный способ измерения токов проводимости через варисторы в ОПН существенно отличается от существующих простотой конструкции, надежностью и достоверностью полученных результатов измерений под рабочим напряжением.

    ОПН. Ограничители перенапряжений ОПНп, ограничитель ОПН

    Ограничители перенапряжений ОПНп

    Обеспечим выгодные цены . Пишите   [email protected]

     

    Ограничители перенапряжений ОПНп – аппараты современного поколения, пришедшие на смену вентильным разрядникам.

    Ограничители типа ОПНп предназначены для защиты электрооборудования распределительных электрических сетей переменного тока с изолированной или компенсированной нейтралью от грозовых и коммутационных перенапряжений в соответствии с их вольт-амперными характеристиками и пропускной способностью.

    Самые популярные модели:
    Ограничитель перенапряжений ОПНп — 0,4 УХЛ1
    Ограничитель перенапряжений ОПНп — 6/7,2/10/1-III УХЛ1
    Ограничитель перенапряжений ОПНп — 10/12/10/1-III УХЛ1
    Ограничитель перенапряжений ОПНп — 35/40,5/10/1-III УХЛ1
    Ограничитель перенапряжений ОПНп -110/73/10/2-III УХЛ1

    Конструктивно ограничитель перенапряжения ОПНп (ОПН) представляет собой высоконелинейное сопротивление (варистор), заключенный в высокопрочный герметизированный корпус.

    При возникновении волн перенапряжения сопротивление варисторов изменятся на несколько порядков (от мегомов до десятков Ом) с соответствующим возрастанием тока от миллиампер при воздействии рабочего напряжения до тысяч ампер при воздействии волны перенапряжения.

    Этим объяснятся защитное действие ограничителя перенапряжения, а выконелинейная вольтамперная характеристика варисторов позволят реализовать низкий защитный уровень для всех видов перенапряжений и отказаться от использования искровых промежутков, характерных для традиционных разрядников, со всеми вытекающими отсюда преимуществами.

    Преимущества ограничителей перенапряжения по сравнению с вентильными разрядниками.

    Отсутствие искрового промежутка обеспечивает постоянное подключение ограничителей перенапряжений к защищаемому оборудованию.

    По сравнению с вентильными разрядниками ограничители перенапряжений обладают следующими преимуществами:

    • глубоким уровнем ограничения всех видов перенапряжений;
    • отсутствием сопровождающего тока после затухания волны перенапряжения;
    • простотой конструкции и высокой надежностью в эксплуатации;
    • стабильностью характеристик и устойчивостью к старению;
    • способностью к рассеиванию больших энергий;
    • стойкостью к атмосферным загрязнениям;
    • малыми габаритами, весом и стоимостью.

    Область применения

    Ограничители перенапряжений ОПНп (ОПН) применяются для защиты:
    — электрооборудования подстанций открытого и закрытого типа;
    — кабельных сетей;
    — воздушных линий электропередач;
    — генераторов, синхронных компенсаторов и электродвигателей сетей собственных нужд электростанций и промышленных предприятий;
    — батарей статических конденсаторов и фазокомпенсирующих устройств;
    — оборудования электроподвижного состава;
    — контактной сети переменного и постоянного тока электрифицированных железных дорог;
    — устройств электроснабжения электрифицированных железных дорог;
    — электрооборудования специализированных промышленных предприятий (химической , нефтяной, газовой и др. промышленности).

    Ограничители перенапряжений ОПНп (ОПН) предназначены для работы в сетях:
    — общего назначения, работающих в режиме эффективного заземления нейтрали;
    — распределительных, работающих в режиме с изолированной, компенсированной и резестивно заземленной нейтралью;
    — генераторного напряжения;
    — собственных нужд электростанций;
    — распределительных промышленных предприятий, имеющих специфику производства.

     

    Весь спектр электротехнической продукции.
    Звоните!!! (499) 290-30-16 (мнгк), (495) 973-16-54, 740-42-64, 973-65-17

     

    Типы ограничителей перенапряжения — Технические статьи

    Ограничители перенапряжения создают шунтирующее сопротивление на землю при возникновении перенапряжения, поглощая энергию перенапряжения без чрезмерного повышения напряжения. Затем они гаснут последовательный ток мощности после рассеивания перенапряжения. Наиболее распространенными типами разрядников в энергосистемах являются карбид кремния (SiC) и оксид цинка (ZnO). Эта статья описывает эти типы разрядников более подробно.

    Характеристики различных типов ограничителей перенапряжения

    Первые разрядники для защиты от перенапряжений обеспечивали молниезащиту с использованием воздушного зазора между линией и землей.Их основным недостатком было требование последовательного линейного сопротивления и предохранителя для отключения тока следящего за мощностью. Кроме того, когда в промежутке возникает искра, возникает неисправность в цепи и неприятное отключение при отключении с помощью автоматического выключателя.

    Устройство, способное ограничивать напряжение без отключения электроэнергии, является более привлекательным.

    После нескольких поколений разрядников для защиты от перенапряжений, появление в 1954 году клапанных разрядников из карбида кремния стало значительным технологическим достижением.Элемент клапана (или блок клапана) состоял из нелинейного резистора, обычно карбида кремния (SiC), значение которого резко уменьшается с ростом напряжения. Название «вентильный блок» происходит от действия клапана по течению тока.

    Разрядники из карбида кремния

    позволили снизить уровень изоляции оборудования подстанции до базового уровня изоляции от грозовых импульсов (BIL), обеспечить высокую стойкость к токам короткого замыкания и уменьшить размер со значительной экономической экономией.

    Представленные примерно в 1976 году, современные металлооксидные разрядники, как правило, из оксида цинка (ZnO), не требуют зазоров и обладают лучшими характеристиками при коммутации импульсных перенапряжений, сниженным током в установившемся режиме и уменьшенной длиной выводов.

    Хотя разрядники из карбида кремния хорошо служили в течение многих лет, лучшая производительность и повышенная доступность системы питания делают металлооксидные устройства лучшим выбором.

    Существуют ОПН с различными уровнями напряжения и мощности, которые наилучшим образом соответствуют потребностям защищаемого оборудования.

    Ограничители перенапряжения клапанного типа из карбида кремния (SiC)

    В клапанных ограничителях перенапряжения

    SiC используется нелинейный вентильный элемент (резистор), изготовленный из карбида кремния и неорганических связующих.Карбид кремния представляет собой соединение кремния и углерода.

    В некоторых случаях применения ОПН требуется, чтобы элемент клапана имел низкое значение сопротивления в установившемся режиме, чтобы справиться с определенными характеристиками скачков напряжения и энергосистемы, создавая чрезмерные потери мощности. В ограничителях импульсных перенапряжений клапанного типа искровые разрядники установлены последовательно с элементами клапана, что позволяет справиться с этой проблемой.

    Искровые разрядники серии

    удерживают вентильный элемент изолированным в установившемся режиме, чтобы снизить потери, и они вводят вентильный элемент, когда в искровом разряднике возникает скачок напряжения.Между линией и землей отсутствует ток утечки, что позволяет конструкции клапана справляться со своей ролью ограничения напряжения и способностью рассеивать энергию только в условиях перенапряжения.

    Общее напряжение на разряднике — это уровень искрового пробоя промежутков плюс напряжение на клапанном элементе. Чем ниже общее напряжение, тем лучше уровень защиты.

    В ограничителях

    SiC также есть токоограничивающие зазоры, чтобы ограничить ток слежения за системой. Эти зазоры уменьшают энергию, потребляемую во время работы, что позволяет использовать меньшее количество элементов клапана, меньшую длину разрядника и пониженные уровни напряжения.У разрядников есть недостатки, такие как возникновение переходных процессов во время искрового зажигания для зацепления клапанных элементов.

    Еще одним важным моментом является гашение дуги разрядника. Конструкция разрядника обеспечивает творческие способы гашения дуги, возникающей в зазорах, защищая элемент клапана от непрерывного протекания тока — последующего тока — после перенаправления перенапряжения и восстановления установившегося режима.

    На рис. 1 показана вольт-амперная характеристика разрядника из карбида кремния с зазором.

    Рис. 1. V-I характеристика разрядника из карбида кремния с зазором. Изображение любезно предоставлено компанией Industrial-electronics.

    На рис. 2 показана схема типичного разрядника из карбида кремния на 6 кВ с его компонентами: основными зазорами, магнитной катушкой, элементами клапана, байпасным зазором и шунтирующими резисторами.

    Рис. 2. Принципиальная схема разрядника из карбида кремния с зазором.Изображение любезно предоставлено General Electric.

    Наконечники с предварительной ионизацией помогают инициировать пробой промежутка при возникновении перенапряжения. Перепускной промежуток закорачивает магнитную катушку во время прохождения импульсного тока, передавая импульсное напряжение на элемент клапана, который имеет низкое сопротивление при высоком напряжении, и импульсный ток уходит на землю. Магнитная катушка помогает гасить дуги в основных зазорах после прохождения импульсного тока. Шунтирующие резисторы регулируют напряжение промышленной частоты на основных элементах зазора.

    На рис. 3 показаны ОПН из карбида кремния для различных напряжений.

    Рис. 3. Ограничители перенапряжения из карбида кремния. Изображение любезно предоставлено General Electric.

    Металлооксидные ограничители перенапряжения (MOSA)

    Металлооксидный разрядник для защиты от импульсных перенапряжений содержит нелинейные металлооксидные резистивные дисковые элементы с превосходной стойкостью к тепловой энергии. Каждый диск включает порошкообразный оксид цинка, смешанный с оксидами других металлов.Этот тип ОПН работает как высокоскоростной электронный переключатель — размыкается при установившемся напряжении и замыкается при перенапряжениях.

    Ограничители перенапряжения из оксида цинка обладают высокой нелинейностью — их нелинейная характеристика гораздо более выражена, чем у карбида кремния — и имеют низкие потери в установившихся условиях.

    Металлооксидные разрядники бывают трех типов:

    1. Без зазора
    2. Серийный зазор
    3. Шунтирующий

    Как и в случае разрядников из карбида кремния, первые металлооксидные разрядники имели зазор последовательно с нелинейными резисторами.В то время тепловая нагрузка резисторов была относительно небольшой, и они не могли выдерживать тепловую энергию тока утечки в установившихся условиях, требующих зазора. Беззазорные разрядники появились примерно в 1980 году, и их резисторы выдерживают постоянный небольшой ток утечки.

    Разрядники из оксида цинка

    просты в изготовлении, имеют низкую стоимость и поглощают или рассеивают большое количество энергии. В настоящее время большинство разрядников, используемых в новых системах или модернизируемых системах, представляют собой устройства из оксида цинка без зазоров.

    На рис. 4 показан вырез беззазорного разрядника из оксида цинка, содержащий одну колонку блоков ZnO.

    Рис. 4. Части беззазорного разрядника на основе оксида цинка в фарфоровом корпусе. Изображение любезно предоставлено ABB.

    1 Фарфоровый изолятор 6 Крышка уплотнительная
    2 Воздуховод 7 Кольцо уплотнительное
    3 Пружина 8 Таблички индикационные
    4 Мешок с осушителем 9 ZnO-блоки
    5 Медный лист 10 Крышка фланца

    На рис. 5 показан высоковольтный разрядник из оксида цинка для зон с очень высокой интенсивностью молнии.Обратите внимание на внешние выравнивающие кольца, которые регулярно требуются в длинных разрядниках для поддержания постоянного напряжения по всей длине.

    Рис. 5. Цинковый разрядник для защиты от перенапряжений. Изображение любезно предоставлено ABB.

    Классификация и применение ОПН

    В зависимости от номинального напряжения, защитных характеристик и устойчивости к сбросу давления или устойчивости к повреждениям разрядники для защиты от перенапряжений, используемых в энергосистемах, классифицируются следующим образом:

    • Станционные разрядники: обеспечивают наилучшие уровни защиты — более низкое напряжение разряда, более высокое поглощение энергии и более значительный сброс давления.Типичное применение — большие подстанции и площадки с сильными скачками напряжения.
    • Промежуточные разрядники: обладают худшими защитными характеристиками и энергоемкостью. Типичные области применения — небольшие подстанции, защита подземных кабелей и сухие трансформаторы.
    • Распределительные разрядники: обеспечивают самые низкие уровни защиты и способность к разряду энергии. Они используются в сетях среднего напряжения.

    Координация изоляции

    Способность изоляции системы и оборудования выдерживать напряжение зависит от времени нарастания перенапряжения.В этом случае изоляционная способность зависит от времени.

    Защитные характеристики ОПН также зависят от времени; отсюда необходимость согласования вольт-временных характеристик изоляции и ОПН для получения адекватной защиты — процедура согласования изоляции.

    Координация изоляции сравнивает импульсную стойкость изоляции системы или оборудования с напряжением на ОПН для выбранного разрядного тока в соответствии с предпочтительным уровнем защиты.Выбор уровней изоляции и методов согласования существенно влияет на затраты. Понижение BIL на один уровень может снизить затраты на основное электрическое оборудование на тысячи долларов.

    В качестве примера на рисунке 6 показана полная кривая выдерживаемого напряжения V-I для маслонаполненного силового трансформатора и защитные характеристики разрядника для защиты от перенапряжения — пробой на фронте волны и напряжение разряда.

    Рисунок 6. Стойкость изоляции маслонаполненного трансформатора и защитные характеристики разрядника.Изображение любезно предоставлено Купером.

    Пиковое напряжение искрового пробоя ОПН должно быть ниже, чем сопротивление прерывистой волны трансформатора. Безопаснее сравнивать искробезопасность разрядника с испытанием фронта волны трансформатора, когда последний доступен.

    Еще одно сравнение — это напряжение разряда разрядника и импульсное искровое отключение 1,2 / 50 мкс с двухполупериодным испытанием трансформатора (BIL).

    Обзор типов и характеристик ОПН

    Первыми устройствами защиты от перенапряжения были зазоры для стержней.Стержневые зазоры дешевы, но имеют несколько недостатков: они могут не защищать быстрые фронты, вызывать резкие скачки во время искрового пробоя и вызывать неисправность при каждой операции — они не закрываются.

    В разрядниках клапанного типа из карбида кремния используется нелинейный вентильный элемент из карбида кремния и последовательные искровые разрядники. Искровые промежутки удерживают элемент клапана изолированным в установившемся режиме, снижая потери, и активируют его при возникновении скачка напряжения, но они создают переходные процессы во время искрового пробоя.

    Разрядники на основе оксида цинка были введены в производство примерно в 1976 году. Оксид цинка является заменителем карбида кремния. Разрядники из ZnO имеют более выраженную нелинейную характеристику, чем SiC, и могут использоваться без последовательных разрядников из-за их малого тока при номинальном напряжении. Тем не менее, они чрезвычайно эффективны при ограничении импульсных перенапряжений.

    Большинство разрядников, используемых сегодня в новых системах или модернизируемых системах, представляют собой беззазорные устройства из оксида цинка.

    Существует три класса ОПН для энергосистем: станционный, промежуточный и распределительный.Станционные разрядники обеспечивают лучший уровень защиты, но стоят дороже.

    Согласование изоляции имеет важное значение. Эта координация сравнивает импульсную стойкость изоляции системы или оборудования с напряжением на ОПН во время разрядки импульсного тока.

    Toshiba увеличивает производство ограничителей перенапряжения в полимерном корпусе

    — Вклад в надежную энергосистему для достижения нейтрального уровня выбросов углерода —

    6 сентября 2021

    Корпорация Toshiba Energy Systems & Solutions

    KAWASAKI, Япония — Корпорация Toshiba Energy Systems & Solutions (далее «Toshiba ESS») объявила сегодня о том, что к апрелю 2022 года ее текущая производственная мощность, состоящая из разрядников для защиты от перенапряжений в полимерном корпусе * 1 , будет почти утроена.Toshiba ESS производит разрядник для защиты от перенапряжения, который может защитить объекты и оборудование для передачи / распределения электроэнергии, такое как электростанции, подстанции и линии электропередачи, от перенапряжения, вызванного молнией, а также обеспечивает работу автоматических выключателей для операций Hamakawasaki в Японии.

    В последние годы спрос на возобновляемые источники энергии увеличился для достижения нулевого уровня выбросов углерода, и, таким образом, обеспечение надежности энергосистемы стало более важным.Кроме того, существует потребность в повышении устойчивости передающего и подстанционного оборудования к крупномасштабным ударам молнии, поэтому ожидается, что потребность в ограничителях перенапряжения, которые являются защитным оборудованием, будет все больше и больше. Кроме того, ожидается, что объем мирового рынка ОПН увеличится со 120 миллиардов иен в 2020 году до 150 миллиардов иен * 2 в 2025 году.

    Разрядники для защиты от перенапряжений

    в полимерном корпусе широко применяются во всем мире, поскольку они обеспечивают превосходные преимущества, такие как долговечность, защита от загрязнения при использовании на открытом воздухе, легкий вес и высокие антисейсмические характеристики по сравнению с предыдущими ОПН фарфорового типа.Ограничители перенапряжения в полимерном корпусе Toshiba ESS меньше, легче и надежнее, чем другие продукты, благодаря использованию самой высокой в ​​мире технологии, состоящей из элементов из оксида цинка собственной разработки и производства, которые обладают высокой способностью поглощать энергию молнии, а также имеют высокий градиент напряжения. Элементы ZnO * 3 . Toshiba выпустила разрядники для защиты от перенапряжений в полимерном корпусе в 2001 году, и с тех пор компания имеет более 50 000 рекордов по поставкам линий электропередачи и подстанций по всему миру.Кроме того, в 2018 году Toshiba поставила продукт, который в 1,7 раза повысил устойчивость к ударам молнии по сравнению с предыдущим продуктом.

    Г-н Кодзи Сайто, директор и вице-президент подразделения агрегирования сетей Toshiba ESS, сказал: «Чтобы обеспечить большее количество ограничителей перенапряжения в полимерном корпусе по всему миру, Toshiba ESS решила увеличить емкость продукта. Внедряя производственное оборудование, такое как термопластавтоматы, компания также повышает производительность за счет эффективных инвестиций.Компания внесет свой вклад в укрепление инфраструктуры, чтобы продвинуться к достижению нулевого уровня выбросов углерода за счет расширения бизнеса по производству ограничителей внутри страны и за рубежом ».

    * 1: Изолятор помещается по окружности элементов из оксида цинка, имеющих нелинейные характеристики сопротивления, и залитый за одно целое с силиконовым каучуком для сохранения механической прочности.
    * 2: Источник: ОТЧЕТ О ГЛОБАЛЬНОМ РЫНКЕ ПРОДАЖ МОЛНИЕВЫХ УСТРОЙСТВ 2020
    * 3: Количество применимых элементов оксида цинка можно уменьшить, увеличив градиент напряжения на единицу длины.

    Ограничители перенапряжения в полимерном корпусе Toshiba ESS (система 3–550 кВ)

    Информация в пресс-релизах / новостях, включая цены и спецификации продуктов, содержание услуг и контактную информацию, актуальна на дату объявления / новости для прессы, но может быть изменена без предварительного уведомления.

    Ограничитель перенапряжения

    : узнайте назначение, стоимость и время поставки

    Ограничитель перенапряжения
    Назначение разрядника перенапряжения

    Ограничители перенапряжения в основном используются для разрядки ударов молнии и переключения перенапряжения на заземляющее оборудование.

    Обратите внимание, что разрядники не применяются для защиты системы от временных перенапряжений. Например, когда в одной фазе происходит замыкание фазы на землю, напряжение на исправных фазах возрастает в \ sqrt {3} раз. Разрядник для защиты от перенапряжения рассчитан на то, чтобы выдерживать это (т.е. не перегреваться).

    Исследование координации изоляции

    Размер и расположение разрядников для защиты от перенапряжений основаны на исследовании — исследовании координации изоляции. Тем не менее, как правило, ОПН устанавливают возле тупиковых конструкций, где входит Т-образная линия, и на самом дорогом оборудовании — трансформаторе.

    Ограничитель перенапряжения установлен на тупиковой конструкции. Ограничители перенапряжения на трансформаторе. Изображение предоставлено: Western Area Power — подстанция Мид.
    Стоимость разрядника для защиты от перенапряжений
    • 12 кВ 10,2 кВ MCOV разрядник для фарфоровой станции: ~ 300 долларов США / фаза
    • 35 кВ 29 кВ MCOV разрядник для фарфоровой станции: ~ 500 долларов США / фаза
    • 69 кВ 57 кВ MCOV разрядник для фарфоровой станции: ~ 600 долларов США / фаза
    • 138 кВ 108 кВ ОПН класса фарфоровой станции MCOV: ~ 2000 долларов США / фаза
    • 230 кВ 180 кВ Фарфоровая станция класса MCOV: ~ 3500 долларов США / фаза
    • 345 кВ 264 кВ Фарфоровая станция класса MCOV: разрядник класса фарфоровой станции: ~ 6500 долларов США / фаза
    • 500 кВ 318 кВ класса MCOV ОПН: ~ 17 000 долларов США / фаза
    • 765 кВ 467 кВ ОПН класса фарфоровой станции MCOV: ~ 28 000 долларов США / фаза

    Примечание. В стоимость входит стоимость конструкционной стали для ОПН на 138 кВ и выше.

    Срок поставки ограничителя перенапряжения

    ~ 20 недель для высоковольтных устройств. Для сверхвысокого напряжения может потребоваться более длительное время выполнения заказа.

    Информация о стоимости и сроках выполнения предназначена только для вашего общего ознакомления. Обратитесь к поставщику и сообщите технические характеристики вашего оборудования, чтобы узнать фактические значения.

    Узнайте подробности о другом основном оборудовании
    ИЛИ
    Попытайтесь пройти тест

    Поддержите этот блог, поделившись статьей

    Основные режимы отказа для разрядников для защиты от перенапряжений —

    Leer artículo en español

    Выход из строя разрядника почти всегда приводит к полному короткому замыканию внутри его корпуса.В большинстве сценариев отказ происходит из-за пробоя диэлектрика, в результате чего внутренняя структура разрушается до такой степени, что ОПН не может выдерживать приложенное напряжение, будь то нормальное напряжение системы, временное перенапряжение промышленной частоты (например, из-за внешних неисправностей линии или переключения) или молнии. или коммутационные перенапряжения. Существует множество причин, по которым разрядник может достичь такого состояния. В этом отредактированном документе INMR отраслевого эксперта Майкла Комбера рассмотрены режимы выхода из строя большинства ОПН.

    Проникновение влаги

    Пожалуй, наиболее частой причиной выхода из строя ОПН является попадание влаги внутрь. Это означает, что разрядник был:

    • плохо спроектирован, или

    • произведено ненадлежащим образом, или

    • поврежден некоторой внешней силой, что привело к нарушению его герметичности.

    Хотя основная причина в каждом случае может быть одинаковой, то, как это прогрессирует до возможного отказа, может значительно различаться. В случае ОПН с полым сердечником, где есть газовое пространство вокруг колонны блоков MOV (обычно сухой воздух или азот), даже небольшая утечка может привести к так называемой «перекачке уплотнения» из-за перепадов давления.Например, днем ​​солнце нагревает ограничитель так, что внутреннее давление увеличивается по сравнению с окружающим, и происходит утечка газа наружу. Когда ОПН охлаждается ночью, этот процесс меняется на противоположный: внутреннее давление падает ниже уровня окружающего воздуха, а внешний воздух (со всей его влажностью) втягивается в разрядник. Такой цикл может повторяться в течение многих дней, месяцев или даже лет, прежде чем влажность внутри накопится до такой степени, что возникнет проблема с пониженной диэлектрической целостностью.В конструкции ОПН со сплошным сердечником (с небольшим внутренним газовым пространством или без него) этого процесса не будет. Однако утечка все еще может происходить из-за несовершенных торцевых уплотнений. В этом случае проникновение влаги происходит в большей степени из-за «впитывания» — процесса, при котором влага постепенно проникает вниз через поверхности раздела между блоками MOV и материалами, контактирующими с ними.

    Способ ухудшения диэлектрической целостности из-за проникновения влаги также может варьироваться. Простое присутствие влаги, если она сконцентрирована только в газе внутри разрядника с полым сердечником, не окажет значительного влияния на электрическую прочность диэлектрика.Скорее, проблема заключается в том, как эта влага взаимодействует с внутренними поверхностями и материалами. Было отмечено, например, что отказы ограничителей в фарфоровом корпусе, связанные с влажностью, чаще происходят вечером, чем в жаркое время дня. Это связано с скоплением влаги на внутренних стенках фарфора, когда он остывает после захода солнца. Затем электрическая прочность стены постепенно снижается до тех пор, пока не произойдет внутренний пробой от конца до конца. Влага, как правило, не конденсируется на MOV-блоках разрядника, находящегося под напряжением, потому что они генерируют достаточно тепла, чтобы поддерживать свою температуру немного выше, чем температура окружающего газа.Однако, если материал, используемый для покрытия или загиба блоков, гигроскопичен, он может поглощать влагу, в результате чего некоторые блоки становятся более проводящими на их внешних поверхностях. Это существенно смещает напряжение на другие блоки и приводит к более высоким проводимым токам, внешним по отношению к одним блокам, но внутренним по отношению к другим. В конечном итоге весь стек больше не может выдерживать приложенное напряжение. (Примечание: этого сценария можно избежать, если использовать только негигроскопичные материалы для уплотнения, такие как стекло.) В случае разрядников с твердым сердечником влага, которая попала во внутренние поверхности раздела либо по части, либо по всей длине разрядника, может привести к пробою диэлектрика и выходу из строя.

    Объявление

    Временное перенапряжение (TOV)

    В нормальных условиях эксплуатации, когда ОПН находится под напряжением при максимальном продолжительном рабочем напряжении, U c, температура MOV-блоков лишь немного превышает температуру окружающей среды. Затем достигается точка, в которой генерируемое приращение тепла находится в равновесии с теплом, которое разрядник рассеивает в окружающий воздух.Это представляет собой нормальное рабочее состояние термостабильности ОПН, показанное зеленой точкой на кривой 1 на рис. 1. Здесь синие кривые представляют потери мощности в блоках MOV как функцию температуры блока, а темно-желтая линия представляет тепло, которое может рассеиваться из разрядника в сборе, также как функция температуры блока. Если напряжение промышленной частоты на ОПН увеличивается (например, из-за нарушения работы системы, неисправности или переключения), блоки MOV проводят больше тока и начинают нагреваться.Пока перенапряжение ниже некоторого критического предела, будет достигнута новая термически стабильная рабочая точка, хотя и при более высокой рабочей температуре блока MOV, как показано зеленой точкой на кривой 2. Однако, если перенапряжение будет достаточной величины, тепло, выделяемое блоками, остается больше, чем блок может рассеять. Тогда может возникнуть ситуация потенциального теплового разгона, как показано кривой 3.

    Рис. 1: Кривые теплового отклика для различных приложенных напряжений.

    Если напряжение вернется в норму (т.е.е. к MCOV) до того, как будет достигнута критическая температура блока, ОПН будет оставаться термически стабильным и в конечном итоге остынет до своего начального состояния, как показано на рис. 2. Здесь кривая A представляет условия для нормального рабочего напряжения (т.е. MCOV), а кривая B условия для повышенного напряжения, которое потенциально может привести к тепловому разгоне — даже если этого избежать, потому что напряжение возвращается в норму до того, как будет достигнута критическая температура. С другой стороны, если перенапряжение продолжается после точки, в которой достигается критическая температура блока MOV, температура блоков продолжает расти, даже если напряжение возвращается к MCOV, как показано на рис.3. В таком случае (например, из-за теплового разгона) блоки в конечном итоге становятся настолько проводящими, что они больше не могут поддерживать даже MCOV и будут закорочены, что приведет к отказу разрядника.

    Рис. 2: Избегайте потенциального теплового разгона из-за TOV. 3: TOV не удален вовремя для предотвращения теплового разгона.

    Старение блоков MOV

    На заре металлооксидных разрядников в середине-конце 1970-х годов MOV-блоки всех производителей демонстрировали некоторую степень старения, в результате чего их рассеиваемая мощность при любом заданном напряжении медленно, но непрерывно увеличивалась с течением времени.Результирующее влияние на характеристики разрядника будет аналогично тому, что описано для TOV, а именно, после некоторого времени эксплуатации мощность (тепло), генерируемая блоками, будет в основном аналогична той, которая возникает в результате TOV, возникающего, когда блоки были новыми. Со временем выделяемое тепло будет эквивалентно теплу от более высокого TOV на блоках в их новом состоянии. В конечном итоге выделяемое тепло достигло точки, при которой невозможно было поддерживать стабильную работу, как показано кривой 3 на рис.1. В этом случае блоки будут испытывать термический разнос, как если бы они были подвержены достаточно высокому устойчивому TOV в своем первоначальном новом состоянии.

    Эта характеристика старения блоков была обнаружена на ранней стадии и учтена в стандартах испытаний ANSI / IEEE, а также IEC посредством испытаний на ускоренное старение. В этих испытаниях образцы блоков подвергались MCOV в течение 1000 ч

    .

    при поддержании температуры блока на уровне 115 ° C, и было сочтено, что это эквивалентно 40 годам эксплуатации при 40 ° C.Если в конце 1000 ч рассеиваемая мощность была выше, чем в начале испытания, параметры для других испытаний должны были быть скорректированы с учетом этого увеличения. Ясно подразумевалось, что разрядники, прошедшие испытания, будут служить не менее 40 лет (конечно, при условии, что они будут работать в соответствии со спецификациями). С последующими значительными улучшениями в технологии обработки, MOV-блоки, производимые в наши дни, демонстрируют характеристику, согласно которой рассеиваемая мощность фактически уменьшается с течением времени при любом заданном напряжении.Это означает, что они становятся более, чем менее термически стабильными во время эксплуатации и, следовательно, вряд ли вызовут выход из строя ОПН из-за старения.

    Тепловой выход из режима скачка напряжения

    Упомянутый здесь импульсный импульс возникает в результате относительно сильных выбросов тока из-за молнии, переключения длинных линий или конденсаторных батарей. Некоторые из них могут иметь очень высокие амплитуды, но относительно короткую продолжительность (например, удары молнии), в то время как другие имеют гораздо большую продолжительность, но со значительно меньшей амплитудой (например, удары молнии).грамм. коммутационные скачки). Тем не менее, все они имеют заряд, который при прохождении через разрядник приводит к тому, что блоки поглощают определенное количество энергии. Эта поглощенная энергия вызывает почти мгновенный адиабатический нагрев. Блоки MOV обычно имеют удельную теплоемкость около 3,3 Дж / см 3 / ° C, что означает, что они будут выдерживать повышение температуры примерно на 10 ° C на каждые 33 Дж / см 3 энергии (при условии, что эта энергия равна вводите быстро).

    Если подача энергии чрезмерна, результирующее повышение температуры блоков может быть таким, что разрядник будет переведен в состояние теплового разгона.Например, если ОПН работает в соответствии с кривой 1 на рис. 1, стабильная рабочая температура будет обозначена зеленой точкой. Если температура блоков повышается быстро (в результате поглощения энергии) так, что она становится выше, чем показано черной точкой на той же кривой, то ОПН не восстановится после этого события и не перейдет в режим теплового разгона, как описано ранее из-за ситуации длительного ТОВ.

    Повреждение блоков MOV из-за скачка напряжения

    Одним из проявлений энергии, поглощаемой блоками MOV, является повышение их температуры, как обсуждалось выше.Однако, если энергия имеет достаточную величину и выделяется в течение относительно короткого периода времени, блоки могут быть необратимо повреждены. Например, в результате термомеханического удара они могут расколоться на две или более части. В других случаях варисторные блоки могут быть проколоты в определенных местах либо частично, либо полностью через их тело. В других случаях на краю блока может произойти разрушение типа точечного отверстия, что может привести к удалению материала с его внешней поверхности.Обычно каждый такой тип повреждения сопровождается ухудшением электрической целостности блока, что проявляется либо в его неспособности выдержать другое энергетическое событие без электрического пробоя, либо в снижении его способности поддерживать нормальное рабочее напряжение. Обе ситуации рано или поздно могут привести к полному выходу разрядника из строя.

    Описание ограничителя перенапряжения

    — saVRee

    Введение

    Ограничители перенапряжения используются для защиты высоковольтного оборудования на подстанциях, такого как трансформаторы , автоматические выключатели и вводы , от воздействия молнии и коммутационных перенапряжений.Ограничители перенапряжения подключаются рядом с защищаемым оборудованием и параллельно с ним. Их цель — безопасно отвести импульсную энергию на землю и гарантировать, что результирующее напряжение на клеммах остается достаточно низким, чтобы не повредить изоляцию связанных устройств от воздействия перенапряжений .

    Защитные ограничители перенапряжения Силовой трансформатор Вводы

    Почти все ОПН, используемые в современных высоковольтных энергосистемах, относятся к типу беззазорного металлооксидного (МО) варистора ; эта статья посвящена этому типу.

    Изоляционные устройства для координации и защиты от перенапряжений

    Координация изоляции определяется как выбор диэлектрической прочности оборудования в зависимости от различных типов перенапряжений , которые могут возникнуть в системе. Ограничители перенапряжения обеспечивают незаменимую помощь при согласовании экономичной изоляции в системах электроснабжения. Это показано на рисунке ниже, где в отсутствие каких-либо устройств защиты от перенапряжения оборудование не может выдерживать высокие диэлектрические напряжения, возникающие в результате грозовых разрядов и коммутационных перенапряжений.Именно в этом диапазоне ограничители перенапряжения играют свою роль в системе, поддерживая напряжение на уровне ниже выдерживаемого напряжения (самое высокое напряжение, которое может быть приложено к элементу без его повреждения) оборудования, с достаточным запасом прочности (защитного) . С другой стороны, разрядники для защиты от перенапряжений не могут ограничивать колебательную частоту временных перенапряжений (TOV) и поэтому должны быть спроектированы таким образом, чтобы выдерживать такие временные перенапряжения вместе с максимальным рабочим напряжением системы без повреждений.

    Роль ограничителей перенапряжения в координации изоляции энергосистемы

    В качестве интересного следует отметить, что TOV в энергосистеме ограничиваются посредством переключаемой компенсации реактивной мощности (например, с помощью шунтирующего реактора ) или посредством приложения гибкая передача переменного тока ( FACT) устройства (такие как SVC и STATCOM).

    Конструкция и основные компоненты

    В основе устройства ограничителя перенапряжения лежит варисторная стойка MO , составляющая его активную часть . Колонна состоит из блоков варисторов MO , установленных друг на друга. Эти блоки изготовлены из оксида цинка (ZnO) и других металлических порошков, смешанных вместе, а затем спрессованных в цилиндрические диски. Диаметр каждого диска определяет энергоемкость разрядника.Для высоковольтных систем обычно требуется диаметр 100 мм (3,9 дюйма) или более.

    Требуемая долговечность TOV (определяемая номинальным напряжением разрядника), наряду с желаемыми уровнями коммутации и защиты от грозовых импульсов, контролирует общую высоту стойки варистора MO. Однако в большинстве случаев фарфоровый корпус , разрядника для защиты от перенапряжений имеет значительно большую длину по диэлектрическим причинам (требования к зазору и расстояние утечки ) и не контролируется высотой активного элемента. часть.В результате колонка варисторов МО устанавливается в корпус ОПН с помощью металлических проставок . T проставки состоят из алюминиевых трубок с торцевыми крышками для равномерного распределения контактного давления.

    Несколько опорных стержней и удерживающие пластины , изготовленные из материала , армированного стекловолокном (FRP) , окружают колонну варистора MO в виде клетки ; клетка механически фиксирует внутреннюю активную часть.На верхнем конце разрядника пружина сжатия обеспечивает необходимое осевое давление для сжатия пакета варисторов MO. Фланцы приклеиваются к любому концу фарфорового корпуса разрядника; фланцы обычно изготавливаются из алюминия и охватывают уплотнительное устройство .

    В высоковольтных системах вместо прямого заземления разрядников, устройства контроля подключаются последовательно с разрядником.В таких случаях на нижнем фланце ОПН устанавливается изолирующая опора , а соединение заземления (соединение заземление ) выполняется через устройство контроля.

    Вид в разрезе ограничителя перенапряжения MO в фарфоровом корпусе

    Уплотнительная система является одним из наиболее ответственных компонентов разрядника для защиты от перенапряжения.Во-первых, он должен предотвращать попадание влаги и загрязнений в корпус ОПН. Во-вторых, он должен действовать как быстродействующее устройство сброса давления (PRD) в случае перегрузки разрядника, которая может привести к быстрому накоплению давления внутри корпуса разрядника. Наконец, он должен обеспечивать надежную точку контакта для передачи тока от клеммы внешнего подключения ОПН к стойке варистора MO.

    Система уплотнения разрядника для защиты от перенапряжений состоит из синтетического уплотнительного кольца и диафрагмы для сброса давления , которые устанавливаются дважды на обоих концах корпуса разрядника.Очень тонкая диафрагма (всего несколько десятых миллиметра или тысячные доли дюйма) изготовлена ​​из никеля или высококачественной стали. Мембрана прижимается к уплотнительному кольцу с помощью зажимного кольца , привинченного к корпусу фланца.

    В случае перегрузки разрядника между двумя фланцами внутри корпуса возникает дуга. Тепловая энергия этой дуги (которая несет полный ток короткого замыкания в сети) приводит к быстрому нарастанию давления внутри разрядника для защиты от перенапряжения.Возникающее в результате давление сбрасывается разгрузочной диафрагмой, что предотвращает катастрофический отказ разрядника и возможное повреждение окружающей среды. Горячие газы, образующиеся в корпусе разрядника из-за перегрузки, направляются через любое из двух выпускных отверстий . За пределами разрядника газовые потоки встречаются, в результате чего дуга, которая горела внутри корпуса, смещается (переключается) на и продолжает гореть за пределами разрядника до тех пор, пока неисправность не исчезнет.

    При более высоких напряжениях, в связи с требованиями к изоляции и экономичностью производства, полный разрядник для защиты от перенапряжений состоит из нескольких разрядников , соединенных последовательно. Кроме того, на высоковольтном выводе установлено градуировочное кольцо , для управления распределением напряжения от высоковольтного конца к земле.

    Многоблочный высоковольтный разрядник для перенапряжения

    Мониторинг состояния ОПН

    Современные ограничители перенапряжения MO представляют собой высоконадежные устройства при правильной настройке.Ожидается, что они будут иметь почти необслуживаемый срок службы 30 лет и более. Тем не менее, учитывая высокую стоимость оборудования, которое защищает разрядники для защиты от перенапряжений, и пагубные последствия перегрузок ОПН, есть веские основания для контроля исправности ОПН.

    При нормальном рабочем напряжении разрядники для защиты от перенапряжений демонстрируют высокий импеданс, так что они действуют как изолятор на протяжении большей части своего рабочего срока службы.Такое поведение необходимо для обеспечения длительного срока службы разрядника, а также стабильности соответствующей электрической системы. Поэтому обязательно обнаруживать любое ухудшение изоляционных свойств ОПН до того, как ситуация станет критической . Для высоковольтных ОПН обычно используются два типа устройств контроля:

    • Счетчики импульсных перенапряжений , регистрирующие количество импульсных выбросов.
    • Мониторы тока утечки , которые измеряют ток утечки, протекающий через разрядник.

    Основная предпосылка использования счетчиков перенапряжений состоит в том, чтобы определить, испытывает ли данная линия передачи или фаза системы чрезвычайно большое количество перенапряжений, приводящих к срабатыванию ОПН. Более того, резкое увеличение скорости счета выбросов может также указывать на внутреннюю неисправность разрядника. Однако только счетчики перенапряжения выявляют только частичную информацию мониторинга состояния. Большинство устройств контроля разрядников регистрируют количество (количество) импульсных перенапряжений, а также измеряют любой ток утечки . Ток утечки предоставляет дополнительную информацию о величине любых скачков напряжения и их значимости в случае возникновения события перенапряжения в системе. Использование счетчиков перенапряжения и устройств измерения тока утечки в сочетании друг с другом обеспечивает более гибкие средства контроля и диагностики состояния разрядника.

    Эксплуатационные характеристики

    Вольт-амперная характеристика (V-I) показывает, как сопротивление ОПН изменяется в зависимости от напряжения, а также дает представление о его работе.Сильно нелинейные ВАХ варистора MO делают его подходящим кандидатом для применения в защите от перенапряжения. Варистор , , , , по сути, представляет собой переменный резистор, сопротивление которого обратно пропорционально приложенному напряжению, т.е. чем больше напряжение, тем меньше сопротивление. На рисунке ниже показаны типичные характеристики ОПН с номинальным напряжением 420 кВ, применяемого в системе с номинальным напряжением 550 кВ (между фазами).

    Рабочие характеристики разрядника для защиты от перенапряжений на 420 кВ действующее значение Номинальное напряжение

    Чтобы лучше понять рабочие характеристики ОПН, необходимы определения некоторых важных терминов и параметров:

    Максимальное напряжение системы (U s )

    Наибольшее среднеквадратичное значение межфазного напряжения промышленной частоты, указанное для данной системы в нормальных условиях.

    Постоянное рабочее напряжение (U c )

    Максимально допустимое среднеквадратичное значение напряжения промышленной частоты, которое может подаваться на клеммы ОПН в течение непрерывного или неопределенного периода; это также иногда обозначается как MCOV . На практике постоянное рабочее напряжение (U c ) разрядника устанавливается выше максимального напряжения системы фаза-земля () с запасом не менее пяти процентов.

    Номинальное напряжение (U r )

    Максимальное действующее значение напряжения промышленной частоты, которое ОПН должен выдерживать в течение определенного короткого промежутка времени (например,грамм. 10 или 100 секунд). Он характеризует способность разрядника выдерживать системное ТОВ. Когда ограничитель перенапряжения находится под нагрузкой до номинального напряжения и выше его (U r ), протекает ток утечки . Ток утечки определяется как непреднамеренное протекание тока на землю. Эта ситуация нежелательна, поскольку по мере протекания тока утечки будет происходить пропорциональное повышение рабочей температуры разрядника. Если позволить этому условию сохраняться сверх указанного короткого промежутка времени, температура разрядника будет повышаться, пока не станет термически нестабильным , что в конечном итоге может привести к выходу разрядника из строя.

    Уровень защиты от импульсного переключения (SIPL)

    Пиковое значение остаточного напряжения напряжения на клеммах ОПН при номинальном разряде импульсного тока переключения с формой волны 30/60 мкс и пиковой величиной 2 кА (в случае сверхвысокого системы напряжения).

    Уровень защиты от грозовых импульсов (LIPL)

    Пиковое значение остаточного напряжения на клеммах ОПН при номинальном разряде импульса тока молнии с формой волны 8/20 мкс и пиковой величиной 20 кА.

    Выбор и конфигурация ограничителей перенапряжения

    Общая философия при выборе разрядников для любой конкретной системы заключается в согласовании электрических и механических характеристик разрядника с электрическими требованиями системы и механическими требованиями. Следующая упрощенная блок-схема демонстрирует общий метод и процедуру настройки МО ОПН.

    Блок-схема упрощенного выбора ограничителей перенапряжения

    Требования к оптимальному и удовлетворительному выбору разрядников для защиты от перенапряжений диктуют, что ОПН должны обеспечивать соответствующий запас защиты и что они также должны подходить для стабильной непрерывной работы .«Достаточный запас защиты» означает, что перенапряжения устройства всегда ниже его выдерживаемого напряжения, с достаточным запасом прочности (запасом прочности). Принимая во внимание, что «стабильная непрерывная работа» относится к способности разрядника выдерживать все долговременные, временные или переходные напряжения (которые могут быть вызваны работой системы), оставаясь при этом электрически и термически стабильным на протяжении всего срока службы.

    К сожалению, адекватный запас защиты и стабильная непрерывная работа не могут быть обеспечены независимо друг от друга.Снижение уровня защиты разрядника (для обеспечения большего запаса защиты) неизбежно приводит к более высоким электрическим напряжениям во время непрерывной работы. Кроме того, номинальное напряжение разрядника не может быть увеличено произвольно без повышения его защитного уровня (что приводит к соответствующему уменьшению запаса защиты). Таким образом, компромисс необходим , где оба требования сбалансированы для достижения оптимального решения.

    Дополнительные ресурсы

    https: // en.wikipedia.org/wiki/Surge_arrester

    https://trimbox.com.tr/en/surge-arrester-working-principle

    Работа, типы, виды отказов и их характеристики

    Когда ток в линии электропередачи в какой-то момент увеличивается, возникают электрические скачки. Самый популярный скачок напряжения может произойти из-за молнии, потому что иногда молния может вызвать скачок напряжения. Во время грозы молния может ударить где-нибудь рядом с источником питания и повлиять на подачу напряжения в линии электропередачи.Иногда электрическое устройство можно защитить от воздействия грозового перенапряжения, отсоединив его от источника питания. Ограничитель перенапряжения не может работать безупречно из-за очень высокого напряжения, генерируемого молнией.


    Что такое ограничитель перенапряжения?

    Определение: Защитное устройство, которое используется для защиты системы электроснабжения от скачков напряжения, вызванных молнией, известно как разрядник для защиты от перенапряжений. Он включает в себя две клеммы, такие как высоковольтный и заземляющий. После того, как электрический скачок проходит через ограничитель перенапряжения от энергосистемы, большой ток напряжения может пройти непосредственно к изоляции, в противном случае — к клемме заземления, чтобы защитить систему от повреждений.

    ОПН

    Принцип работы ОПН

    Работа разрядника перенапряжения заключается в том, что всякий раз, когда молния или скачок напряжения попадают в конкретную электрическую систему, это наносит вред всей системе, а также электрическим устройствам, которые подключены к этой системе, потому что эти устройства работают в фиксированном диапазоне напряжений.

    Если напряжение, получаемое электрическими устройствами, выше фиксированного напряжения, они повреждаются или взрываются. Чтобы преодолеть эту ситуацию, используется ограничитель перенапряжения для защиты устройств от повреждений, потому что этот разрядник гарантирует, что огромное напряжение не может пройти через электрическую систему.

    Итак, это устройство, активируемое напряжением, используемое для защиты компьютеров, а также другого электронного оборудования от переходных напряжений или скачков напряжения в кабелях данных или электроэнергии от импульсных перенапряжений / молний. Работа этого разрядника может быть выполнена путем перенаправления дополнительного напряжения на заземляющий провод, вместо того, чтобы проходить через электронные устройства.

    Как установить?

    Как правило, установка ограничителей перенапряжения может выполняться рядом с электросчетчиком, чтобы защитить электрическую систему, используемую в жилом доме или здании, от воздействия скачков напряжения, происходящих извне.

    установка для защиты от перенапряжения

    Он защищает другие электрические устройства, подключенные к источнику питания, однако они не могут обеспечить полную защиту от скачков напряжения, возникающих из-за неисправной проводки, в противном случае общая работа электроприборов, используемых в домах или в офисах.

    Типы ограничителей перенапряжения

    Они доступны в различных типах в зависимости от конструкции, а также работы: вторичный, распределительный, промежуточный и станционный.

    типы ограничителей перенапряжения
    Вторичный разрядник

    Номинальное напряжение питания этого разрядника ниже 1000 В.Эти разрядники используются для защиты от вторичного перенапряжения. Интенсивность отказов трансформатора может составлять от 0,4% до 1%. Причем от 50 до 70% всех неисправностей трансформатора могут происходить из-за скачков напряжения на стороне низкого давления.

    Вторичная защита от перенапряжения, используемая в доме, в противном случае на вводе обслуживания вызовет дополнительную нагрузку на служебный трансформатор. Когда используется вторичный разрядник, частота отказов трансформатора может быть радикально снижена на порядок.


    Разрядники распределительные

    Эти разрядники рассчитаны на напряжение от 1 кВ до 36 кВ. Распределительный разрядник используется в трансформаторах, например, под маслом, на коленях и в шкафах.

    Разрядник для нормального режима работы используется в приложениях с меньшим количеством молний, ​​разрядник для тяжелых условий эксплуатации используется в приложениях с высоким уровнем молнии, а разрядник на вертикальных полюсах используется везде, где распределительная линия проходит от надземной части к подземной, и, наконец, эволюционный ОПН используется во всех надземных применениях.

    Разрядник с вертикальной стойкой может использоваться для предотвращения скачков напряжения, наблюдаемых оборудованием и подземным кабелем.

    Разрядники промежуточные

    Эти типы разрядников обеспечивают лучшее разрядное напряжение и обладают высокой устойчивостью к току короткого замыкания. Номинальное напряжение этих ОПН составляет от 3 кВ до 120 кВ.

    Разрядники станционного класса

    Эти типы разрядников обеспечивают наилучшее из всех разрядников напряжение выталкивания. Он обеспечивает работу с высокими токами и максимальную стойкость к токам короткого замыкания.Номинальное напряжение этих ОПН составляет от 3 кВ до 684 кВ.

    Режимы отказа ОПН

    Отказ разрядника перенапряжения может привести к короткому замыканию в доме. В большинстве случаев неисправность возникает из-за пробоя диэлектрика, когда внутренняя структура системы повреждается. Таким образом, ОПН не может противостоять приложенному напряжению, например, молнии, нормальному системному напряжению, импульсным перенапряжениям. В этом случае влажность играет важную роль, поскольку влага увеличивает ток утечки, термический нагрев и вызывает разряд.Неисправности ОПН могут быть вызваны некоторыми причинами, такими как дефект уплотнения, проникновение влаги и влияние влаги в ОПН.

    Характеристики разрядника для защиты от перенапряжений

    Электрические характеристики этого включают следующее.

    • Напряжение на этом разряднике, в котором ток прерывается после искрового искрового зажигания, называется напряжением повторного замыкания.
    • Он имеет самую высокую частоту сети в диапазоне 50/60 Гц.
    • Максимальное постоянное рабочее напряжение
    • Номинальный ток короткого замыкания
    • Номинальный ток разряда и значения 5 кА, 10 кА и 20 кА.
    • Они соединены между собой проводниками жизни и землей.
    • При установке ОПН на напряжение выше 52 кВ, ОПН могут комплектоваться счетчиками срабатывания разряда.

    Часто задаваемые вопросы

    1). Что такое скачок электричества?

    Скачок в электрической системе — это короткое быстрое повышение напряжения, которое может вызвать увеличение электрического тока.

    2). В чем разница между грозозащитными разрядниками и ограничителями перенапряжения?

    Ограничитель перенапряжения защищает электрооборудование от скачков напряжения, в то время как грозозащитный разрядник работает аналогично разряднику перенапряжения с внешней стороны проводника

    3).Из чего сделаны ограничители перенапряжения?

    Из оксида цинка или карбида кремния

    4). Где разместить разрядник?

    Размещается в электрической системе рядом с электросчетчиком.

    5). Может ли скачок напряжения повредить ваш мобильный телефон?

    Да, индуцированный выброс может увеличить напряжение. Таким образом, они могут нанести вред подключенным устройствам

    Итак, это все об ограничении перенапряжения.Это защитные устройства, используемые для ограничения напряжения на аппарате путем сброса импульсного тока. Сфера применения ОПН в основном включает защиту домов и подстанций. Они устанавливаются на выключателях (автоматических выключателях) в домах, на подставках, на полюсных трансформаторах и подстанциях. Вот вам вопрос, какова функция разрядника для защиты от перенапряжения?

    Разница между разрядником для защиты от перенапряжений, грозозащитным разрядником и молниеотводом

    Разница между разрядником для защиты от перенапряжений, грозозащитным разрядником и молниеотводом:

    Ограничитель перенапряжения используется для защиты цепи или электрического оборудования от переходных процессов высокого напряжения или электрических скачков.Освещение вызывает повышение напряжения на линии электропередачи на 1000 кВ +. Это может повредить электрооборудование. Чтобы этого избежать, обычно используются ограничители перенапряжения.

    Грозозащитный разрядник работает как ограничитель перенапряжения снаружи проводника. Они поглощают электрические скачки в самой опоре передачи.

    Молниеотвод — это устройство предварительной защиты. Которые поглощают молнию перед попаданием в линию передачи.

    Ограничитель перенапряжения:

    Назначение ограничителя перенапряжения
    • Ограничитель перенапряжения участвует внутри линии электропередачи.Это означает, что ОПН будет установлен в линии электропередачи, а полное фазное напряжение энергосистемы приложено непосредственно к ОПН.
    • Ограничитель перенапряжения будет установлен ближе к защищаемому оборудованию, а линия опоры электропередачи войдет в точку подстанции. На схеме показано устройство защиты от перенапряжения, установленное рядом с трансформатором.
    • Он защищает от переходных процессов высокого напряжения (например, удар молнии по проводнику передачи), как правило, это косвенная защита от ударов молнии.
    • Следует установить каждую фазу цепи. То есть, если у вас есть 2 параллельных распределительных щита, вы должны установить 6 разрядников (первый запуск 3 фазы и второй запуск 3 фазы).
    • Ограничитель перенапряжения — очень дорогое устройство.
    • Ограничитель перенапряжения защищает энергосистему даже при высоком напряжении в системе без удара молнии.
    • Работает по принципу варистера. Варистер — это не что иное, как резистор, зависящий от напряжения, сопротивление которого будет изменяться при изменении напряжения на нем.Для малогабаритного оборудования он обозначается как MOV (металл-оксидный варистер)
      • .
    • Количество наработок можно посчитать

    Примечание: Ребята не путайте молниеотвод и молниеотвод.
    [wp_ad_camp_5]

    Разрядник освещения:

    Грозозащитный разрядник

    Осветительный разрядник используется для подавления высоких переходных напряжений, изолирующей дуги, электрических импульсных токов от искры и токов молнии от ударов молнии.

    • Осветительный разрядник выполняет точные функции разрядника для защиты от перенапряжения снаружи проводника.
    • Молниеотвод не имеет контакта с проводом линии питания.
    • Они будут установлены в башне передачи.
    • Они прикрепляются с помощью изолятора или отдельно размещаются ближе к проводнику, а концевой вывод соединяется с землей.
    • Обратитесь к рисунку, что путь протекания тока при ударе молнии по проводнику.

    Замена грозозащитного разрядника на 220кВ:

    Замена молниеотвода

    Назначение молниеотвода:

    громоотвод

    [wp_ad_camp_5]
    Молния — это не что иное, как внезапный электростатический разряд между облаком и землей.Если они упадут на линии передачи, это означает, что напряжение в системе может быть повышено до опасного уровня. Следовательно, следует избегать попадания этих ударов молнии в линию передачи. Для защиты электрооборудования от молнии (перед падением на ЛЭП) используются молниеотводы.

    • Молниеотводы устанавливаются в самой высокой точке конструкции, как правило, на верхнем этаже здания, на верхнем конце передающей башни, наверху дымохода и т. Д.
    • Защищает оборудование от прямых ударов молнии.
    • Они улавливают заряды молнии и соединяют их с землей.
    • Молниеотводы состоят из медной шины или проводника, проложенного от верха конструкции к низу земли. Нижний конец молниеотвода должен быть заземлен для протекания тока молнии. Здесь вы должны увидеть процедуру заземления.
    • Очень низкая стоимость по сравнению с ОПН.
    • Громоотвод должен быть разделен на верхнем конце для поглощения большого тока молнии.

    Приведенные выше пункты могут помочь вам определить разницу между ограничителем перенапряжения, грозозащитным разрядником и молниеотводом

    См. Также:

    Предыдущая статьяРабота принципа защиты от замыканий на землюСледующая статья Принцип работы автоматического выключателя утечки на землю ELCB.

    Похожие записи

    21.11.2024 0

    Особенности питания кормящей мамы: что можно и нельзя есть при грудном вскармливании

    19.11.2024 0

    Новорожденный какает слизью: причины появления слизи в кале грудничка

    19.11.2024 0

    Гемангиома у новорожденных: причины, виды, лечение и профилактика

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *