ОГРАНИЧИТЕЛИ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЯ до 110кВ

ОГРАНИЧИТЕЛИ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЯ до 110кВ

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

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

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

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

Нормативные документы по использованию ограничителей перенапряжения (ОПН)

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

  • Инструкция по устройству молниезащиты зданий и сооружений (РД 34.21.122-87);
  • Временные указаниях по применению УЗО в электроустановках зданий (Письмо Госэнергонадзора России от 29.04.97 № 42-6/9-ЭТ разд.6, п. 6.3);
  • ПУЭ (7-е изд., п.7.1.22)
  • ГОСТ Р 50571.18-2000, ГОСТ Р 50571.19-2000, ГОСТ Р 50571.20-2000.
  • РД 34.45-51.300-97 Объем и нормы испытаний электрооборудования
  •  Методические указания по применению ограничителей в электрических сетях 110-750 кВ. РАО “ЕЭС России” 2000 г.
  •  РД 153-34.0-20.363-99 Основные положения методики инфракрасной диагностики оборудования и ВЛ
  •  Сборник методических пособий по контролю состояния электрооборудования: Раздел 7. Методы контроля состояния вентильных разрядников, ограничителей перенапряжений, трубчатых разрядников 1997 г.

Технические характеристики ограничителей перенапряжения нелинейных (ОПН)

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Конструкция ограничителей перенапряжения (ОПН)

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

  • Корпус устройства должен быть выполнен с соблюдением требований по защите от прямого прикосновения (класс защиты не ниже IP20);
  • Отсутствие риска возгорания устройства защиты или короткого замыкания в линии в случае его выхода из строя в результате перегрузки;
  • Наличие простой и надежной индикации выхода из строя, возможность подключения дистанционной сигнализации;

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

Пример установки ОПН

Дополнительная информация

  • В настоящее время фактически прекращен выпуск вентильных разрядников на напряжение выше 110 кВ.
  • С 1994 года в электрических сетях осуществляется массовый переход на защитные аппараты нового поколения – ОПН
  • В 1997 году на совещании представителей энергосистем приняли целесообразным осуществление поставки ОПН 110-1150 кВ в комплекте с диагностическим прибором

Основные причины, приводящие к отказу ОПН

  • неправильный выбор характеристик ограничителей
  •  ненормированные энергетические воздействия
  •  выход ОПН из строя по причине плохой герметичности конструкции
  •  выработка ресурса пропускной способности
  •  тепловой пробой резисторов в результате “старения” варисторов

Методы контроля состояния ОПН

Наименование
метода

Функциональное назначение

Значение
параметра

Указания по применению

Измерение сопротивления ОПН

Позволяет выявить увлажнение внутренних деталей и наличие грубых дефектов

Значение измеренного сопротивления должно соответствовать значениям, указанным в паспорте аппарата или в действующих Нормах испытания электрооборудования

Измерения производятся при выводе в плановый ремонт оборудования, к которому подключены защитные аппараты, но не реже одного раза в 6 лет.

Измерение тока проводимости ОПН

Позволяет выявить ухудшение характеристик нелинейных резисторов ОПН, вызванное нарушением его герметичности или по другим причинам

Оценка состояния ОПН осуществляется путем сопоставления измеренного значения тока проводимости с предельно допустимыми значениями этого параметра, указанными заводом-изготовителем, или приведенным в Нормах испытания электрооборудования

Измерение тока проводимости в процессе эксплуатации производится без отключения ОПН от сети ежегодно перед грозовым сезоном по методике завода-изготовителя

Тепловизионный контроль

Позволяет дистанционно выявлять дефектные элементы ОПН, а также перегрузку по величине напряжения по блокам ОПН

Контроль производиться в соответствии с установленными нормами и инструкциями заводов-изготовителей

Регистрация “срабатываний”

Позволяет определять количество и интенсивность воздействий на ОПН импульсов тока, превышающих заданные комбинации амплитуды и длительности

Как правило, не нормируется

Позволяет убедиться в функционировании ОПН и получить данные об интенсивности перенапряжений в месте установки ОПН

Измерение сопротивления ОПН

Для ОПН выше 110 кВ сопротивление, измеренное мегаомметром на 2500 В, должно быть не менее 3000 МОм.

Плюсы:

  • простота и доступность
  • позволяет диагностировать разгерметизацию и увлажнение изоляционной оболочки

Минусы:

  • не позволяет обнаруживать дефекты ОПН, связанные с варисторами

Измерение полного тока проводимости ОПН

Предельное значение полного тока проводимости и методика его измерения, как правило, приводится изготовителем ОПН.

Ток  i(t) через заземляющий проводник ОПН при переменном напряжении промышленной частоты

Плюсы:

  • широкое распространение метода и большое число предлагаемых решений
  •  позволяет диагностировать значительное увеличение активной составляющей тока протекающего через варисторы и разгерметизацию ОПН

Минусы:

  • значительное число влияющих на значение полного тока факторов
  •  сложность и неоднозначность интерпретации результатов
  •  частые случаи ошибочной браковки исправных ОПН

Измерение активной составляющей тока проводимости ОПН

Плюсы:

  • более высокая информативность, чем у измерения полного тока

Минусы:

  • значительное число влияющих факторов (но меньше чем для полного тока)
  •  сложность и дороговизна устройств для выделения активной составляющей
  •  метод пока еще не получил широкого распространения в России

Тепловизионный контроль ОПН

Плюсы:

  • интегральный показатель состояния ОПН
  •  удобство и безопасность контроля в эксплуатации
  •  удовлетворительная чувствительность к большинству видов дефектов ОПН
  •  стремительно развивающееся направление диагностики
  •  позволяет определить место дефекта

Минусы:

  • малое количество информации для принятия решения и отсутствиечетких критериев отбраковки
  •  сложная методика проведения обследования и анализа результатов
  •  сложность обнаружения дефекта на ранней стадии
  •  зависимость от внешних условий затрудняет динамический мониторинг

Оценка чувствительности методов контроля ОПН

Основные причины выхода ОПН из строя

Методы контроля текущего состояния ОПН

Регистрация срабатываний

Контроль тока проводимости

Амплитуда отводимых ОПН импульсов тока

Тепло-визионный контроль

Порог срабатывания 100–300 А

Опасные
энергоемкие воздействия

Полный ток

Активный ток

Потеря термической устойчивости при длительном рабочем напряжении

низкая

низкая

средняя

очень высокая

низкая

высокая

Выработка ресурса пропускной способности

средняя

высокая

низкая

средняя

очень высокая

низкая

Нарушение герметичности конструкции (увлажнение)

-

-

очень высокая

средняя

-

средняя

Алгоритм решения задачи диагностики ОПН

  • а) выбрать адекватный метод(ы) контроля
  • б) корректно выполнить измерения в соответствии с выбранным методом контроля и занести все необходимые данные в протокол
  • в) провести анализ полученных результатов, в том числе оценить достоверность полученных результатов
  • г) сделать на основе результатов анализа вывод о состоянии обследуемого аппарата или о необходимости проведения дополнительных испытаний

НАШИ КЛИЕНТЫ - ЛУЧШАЯ РЕКОМЕНДАЦИЯ