Ограничители перенапряжения нелинейные ОПН

ГОСТ Р 55167-2012

4 Настоящий стандарт может быть применен на добровольной основе для соблюдения требований технических регламентов Таможенного союза "О безопасности инфраструктуры железнодорожного транспорта", "О безопасности высокоскоростного железнодорожного транспорта"

5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Правила применения настоящего стандарта установлены в ГОСТ Р 1.0-2012 (раздел 8). Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе "Национальные стандарты", а официальный текст изменений и поправок — в ежемесячном информационном указателе "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (gost.ru)

1 Область применения

Настоящий стандарт распространяется на нелинейные ограничители перенапряжений (ОПН) на основе высоконелинейных металлооксидных резисторов, не содержащих искровые промежутки, предназначенные для ограничения уровня грозовых и коммутационных перенапряжений в тяговой сети, на шинах распределительных устройств напряжением 27,5 и 3,3 кВ тяговых подстанций, в линейных устройствах тягового электроснабжения, на вводах электроустановок, питающихся от линий электропередачи "провод-рельсы" и "два провода-рельсы" и на входах тяговых преобразователей системы тягового электроснабжения электрифицированных железных дорог.

Настоящий стандарт не распространяется на используемые в устройствах электроснабжения железных дорог ОПН общепромышленного применения для электроустановок напряжением от 3 до 750 кВ, требования к которым установлены в ГОСТ Р 52725.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ Р 8.568-97 Государственная система обеспечения единства измерений. Аттестация испытательного оборудования. Основные положения

ГОСТ Р 52082-2003 Изоляторы полимерные опорные наружной установки на напряжение 6-220 кВ. Общие технические условия

ГОСТ Р 52725-2007 Ограничители перенапряжений нелинейные для электроустановок переменного тока напряжением от 3 до 750 кВ. Общие технические условия

ГОСТ Р 53685-2009 Электрификация и электроснабжение железных дорог. Термины и определения

ГОСТ 20.57.406-81 Комплексная система контроля качества. Изделия электронной техники, квантовой электроники и электротехнические. Методы испытаний

ГОСТ 1516.2-97 Электрооборудование и электроустановки переменного тока на напряжение 3 кВ и выше. Общие методы испытаний электрической прочности изоляции

ГОСТ 14192-96 Маркировка грузов

ГОСТ 15150-69 Машины, приборы и другие технические изделия. Исполнения для различных климатических районов. Категории, условия эксплуатации, хранения и транспортирования в части воздействия климатических факторов внешней среды

ГОСТ 16504-81 Система государственных испытаний продукции. Испытания и контроль качества продукции. Основные термины и определения

ГОСТ 16962.2-90 Изделия электротехнические. Методы испытаний на стойкость к механическим внешним воздействующим факторам

ГОСТ 17516.1-90 Изделия электротехнические. Общие требования в части стойкости к механическим внешним воздействующим факторам

ГОСТ 18311-80 Изделия электротехнические. Термины и определения основных понятий

ГОСТ 18620-86 Изделия электротехнические. Маркировка

ГОСТ 20074-83 Электрооборудование и электроустановки. Метод измерения характеристик частичных разрядов

ГОСТ 23216-78 Изделия электротехнические. Хранение, транспортирование, временная противокоррозионная защита, упаковка. Общие требования и методы испытаний

Примечание — При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодно издаваемому информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по соответствующим ежемесячно издаваемым информационным указателям, опубликованным в текущем году. Если ссылочный стандарт заменен (изменен), то при пользовании настоящим стандартом следует руководствоваться заменяющим (измененным) стандартом. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.

3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены термины по ГОСТ Р 53685, ГОСТ 16504, ГОСТ 18311, а также следующие термины с соответствующими определениями:

ограничитель перенапряжений нелинейный; ОПН: Аппарат, предназначенный для защиты изоляции электрооборудования от грозовых и коммутационных перенапряжений, представляющий собой последовательно и (или) параллельно соединенные металлооксидные варисторы без каких-либо последовательных или параллельных искровых промежутков, заключенные в изоляционный корпус.

[ГОСТ Р 52725-2007, пункт 3.1]

3.2 класс напряжения ОПН: Номинальное напряжение электроустановки, для защиты которой предназначен ОПН.

Примечание — Для ОПН переменного тока — действующее значение напряжения промышленной частоты, для ОПН постоянного тока — среднее значение.

3.3 наибольшее длительно допустимое рабочее напряжение ОПН: Наибольшее значение напряжения, которое может быть приложено непрерывно к ОПН в течение всего срока его службы и не приводит к повреждению или термической неустойчивости ОПН при нормированных воздействиях.

3.4 номинальное напряжение ОПН: Напряжение, которое ограничитель может выдерживать в течение 10 с в процессе рабочих испытаний.

импульс: Униполярная волна напряжения или тока, возрастающая без заметных колебаний с большой скоростью до максимального значения и уменьшающаяся, обычно с меньшей скоростью, до нуля с небольшими, если это будет иметь место, переходами в противоположную полярность. Параметрами, определяющими импульсы напряжения или тока, являются полярность, максимальное значение (амплитуда), условная длительность фронта и условная длительность импульса.

[ГОСТ Р 52725-2007, пункт 3.9]

условная длительность импульса: Время, выраженное в микросекундах, между условным началом импульса и моментом, когда напряжение или ток уменьшаются до половины максимального значения.

[ГОСТ Р 52725-2007, пункт 3.12]

обозначение формы импульса: Комбинация двух чисел в микросекундах, первое из которых обозначает длительность фронта , а второе — длительность импульса . Эта комбинация записывается: (знак "/" не имеет математического значения).

[ГОСТ Р 52725-2007, пункт 3.13]

3.8 прямоугольный импульс тока большой длительности: Прямоугольный импульс, который быстро возрастает до максимального значения, остается практически постоянным в течение некоторого периода времени, а затем быстро падает до нуля.

3.9 треугольный коммутационный импульс тока (для ОПН постоянного тока): Импульс разрядного тока 1500/4000 мкс, по форме близкий к треугольному, с длительностью фронта от 1,0 до 2,0 мс, длительностью от 3,5 до 4,5 мс, и характеризующий способность ОПН выдерживать импульсы разрядного тока с максимальной энергией при аварийных коммутациях в цепях постоянного тока.

разрядный ток ОПН: Импульс тока, который течет через ОПН.

[ГОСТ Р 52725-2007, пункт 3.17]

грозовой импульс тока ОПН: Импульс разрядного тока 8/20 мкс при длительности фронта импульса в диапазоне от 7 до 9 мкс и длительности импульса в диапазоне от 18 до 22 мкс.

[ГОСТ Р 52725-2007, пункт 3.19]

номинальный разрядный ток ОПН: Максимальное (амплитудное) значение грозового импульса тока 8/20 мкс, используемое для классификации ОПН.

[ГОСТ Р 52725-2007, пункт 3.20]

импульс большого тока ОПН: Максимальное (амплитудное) значение разрядного тока, имеющего форму импульса 4/10 мкс, который используется для проверки устойчивости ограничителя к прямым разрядам молнии.

[ГОСТ Р 52725-2007, пункт 3.21]

3.14 классификационный ток ОПН: Величина тока через ОПН, которая используется для определения классификационного напряжения ОПН и нормируется изготовителем.

Примечание — Для ОПН переменного тока — амплитудное значение (более высокое амплитудное значение из двух полярностей, если ток асимметричен) активной составляющей тока промышленной частоты

3.15 классификационное напряжение ОПН: Величина напряжения, которое должно быть приложено к ОПН для получения классификационного тока.

Примечание — Для ОПН переменного тока — максимальное (амплитудное) значение напряжения промышленной частоты, деленное на .

3.16 ток пропускной способности ОПН: Максимальное значение 18 прямоугольных импульсов тока через ОПН с принятой последовательностью их приложения длительностью 2000 мкс (для ОПН переменного тока) или амплитуда 18 треугольных импульсов тока 1500/4000 мкс (для ОПН постоянного тока класса 3,3 кВ для защиты электроустановок тяговых подстанций и линейных устройств тягового электроснабжения железных дорог), которые он способен выдержать без потери рабочих качеств.

остающееся напряжение ОПН: Максимальное значение напряжения на ограничителе при протекании через него импульсного тока с данной амплитудой и формой импульса.

[ГОСТ Р 52725-2007, пункт 3.26]

характеристика "напряжение-время": Зависимость выдерживаемого напряжения (для ОПН переменного тока — действующее значение напряжения промышленной частоты) от длительности его приложения к ОПН. Показывает максимальный промежуток времени, в течение которого к ОПН может быть приложено напряжение, превышающее наибольшее рабочее, не вызывая повреждения или термической неустойчивости.

[ГОСТ Р 52725-2007, пункт 3.28]

термическая неустойчивость ОПН: Состояние, при котором выделяющаяся в ОПН мощность превышает его способность рассеивания тепла, что приводит к росту температуры ограничителя, потере его тепловой стабильности и разрушению.

[ГОСТ Р 52725-2007, пункт 3.30]

взрывобезопасность: Отсутствие взрывного разрушения при внутреннем повреждении ОПН или разрушение ОПН с разлетом осколков в нормируемой зоне.

[ГОСТ Р 52725-2007, пункт 3.34]

3.21 рабочие испытания ОПН: Испытания ОПН определенного объема и последовательности (в составе периодических или типовых испытаний), моделирующие совокупность воздействий на ОПН, возникающих в процессе эксплуатации.

4 Классификация

4.1 ОПН разделяют на следующие категории:

1) ОПН переменного тока,

2) ОПН постоянного тока;

б) по классу напряжения: 1,35; 3; 3,3; 6,6; 27,5 кВ;

в) по величине номинального разрядного тока: 5; 10; 20 кА;

г) по материалу корпуса:

1) с фарфоровым корпусом,

2) с полимерным корпусом;

д) по назначению:

1) для защиты электроустановок тяговых подстанций и линейных устройств тягового электроснабжения железных дорог,

2) для защиты контактной сети,

3) для защиты тяговых преобразователей системы тягового электроснабжения железных дорог.

4.2 Рекомендуемая структура условного обозначения ОПН приведена на рисунке 1.

Рисунок 1 — Рекомендуемая структура условного обозначения ОПН

Пример — Условное обозначение ОПН:

ОПН-П-27, 5КС-1-10-УХЛ1 — ОПН с полимерным корпусом, класса напряжения 27,5 кВ для применения на контактной сети системы тягового электроснабжения железных дорог переменного тока, для эксплуатации на открытом воздухе в районах с умеренным и холодным климатом.

5 Технические требования

5.1 Основные электрические параметры

5.1.1 В технических условиях (или в другом документе изготовителя, устанавливающем технические требования к конкретному типу ОПН) должны быть указаны значения классификационного тока и соответствующего ему классификационного напряжения, а также приведена характеристика "напряжение-время" (в графической или табличной форме) для диапазона напряжений от наибольшего длительно допустимого рабочего напряжения до номинального напряжения ОПН для случая отсутствия предварительного токового воздействия.

5.1.2 ОПН должны выдерживать без повреждений или потери термической устойчивости совокупность воздействий, возникающих при эксплуатации, моделируемую рабочими испытаниями:

— 20 импульсов номинального разрядного тока и два импульса большого тока с амплитудой 65 кА — для ОПН с номинальным разрядным током 5 кА;

— 20 импульсов номинального разрядного тока, два импульса большого тока с амплитудой 100 кА, два треугольных импульса тока 1500/4000 мкс — для ОПН постоянного тока для защиты электроустановок тяговых подстанций и линейных устройств тягового электроснабжения железных дорог с номинальным разрядным током 10 и 20 кА;

— 20 импульсов номинального разрядного тока, два импульса большого тока с амплитудой 100 кА, два импульса тока пропускной способности (прямоугольный импульс длительностью 2000 мкс) для остальных типов ОПН с номинальным разрядным током 10 и 20 кА.

5.1.3 Основные электрические параметры ОПН должны соответствовать значениям, приведенным в таблице 1.

Таблица 1 — Основные электрические параметры ОПН

Источник

Какое допустимо отклонение напряжения по ГОСТу

Если вас спросить: какое напряжение в розетке, то вы ответите, что 220 Вольт. Но, если произвести замер напряжения, например, мультиметром, то далеко не всегда он покажет 220 V и можно будет увидеть 200 V и даже 250 V. А с чем связан такой разброс, а самое главное, какое отклонение является нормой по ГОСТу и пойдет речь в этой статье.

Почему отклонение напряжения так вредно

Любое изменение напряжения от номинального в ту или иную сторону оказывает негативное влияние на работу подключенного оборудования. На любом предприятии, где происходит определенный технологический процесс, снижение напряжения питания может увеличить время этих процессов, что приводит к росту себестоимости конечного продукта.

А если напряжение будет чрезмерно высокое, то подключенное оборудование будет функционировать с перегрузками, что сокращает безаварийную эксплуатацию данного оборудования.

Ярким примером может послужить обычная лампа накаливания. Если снизить подводимое напряжение на 10 %, то интенсивность свечения будет меньше на 40%, а увеличение напряжения на 10% приводит к тому, что срок службы лампы сократится вчетверо.

Рассмотрим обычный асинхронный двигатель. Если напряжение на обмотке статора будет снижено на 15%, то это приведет к тому, что вращающий момент на валу снижается на 25% и если двигатель нужно запустить, то, скорее всего, это уже не получится сделать.

Также при таком низком напряжении сильно возрастает ток, что приводит к разогреву обмоток статора, и время безаварийной работы будет стремительно сокращаться.

Например, длительно работающий двигатель на напряжении питания в 90% от его номинала приводит к тому, что срок службы сокращается в два раза.

Каковы нормы по ГОСТу

Информацию мы будем брать из ГОСТ 29322- 2014 . Предельно допустимое отклонение от нормы составляет 10% в обе стороны в случае кратковременного отклонения и 5 % в случае длительного отклонения. То есть для напряжения 230 Вольт допустимые отклонения составляют от 207 до 253 Вольт, а для напряжения 400 Вольт от 360 до 440 Вольт.

Так же в стандарте указано что, по отношению к потребителям норма отклонения должна устанавливать сетевая организация, но при этом она руководствуется данным ГОСТ ом и установленное значение не может превышать предельных показателей, прописанных в документе.

Как энергетики борются с отклонениями

Итак, с предельно допустимыми отклонениями вроде ясно, но вот что делать, если напряжение выходит за эти рамки. В этом случае энергетики обязаны устранить это явление и вот как обычно это происходит:

Самым простым вариантом (для энергетиков) является поднятие напряжения непосредственно на подстанции. Если трансформаторы оборудованы РПН (регулировкой под напряжением), то дежурный персонал может изменить напряжение в диапазоне +/- 16% с шагом регулирования 1,78 % .

Если же регулировка напряжения на подстанции невозможна, а у вас наблюдается сильное отклонение от нормы, например, в часы пиковых нагрузок напряжение составляет существенно ниже нормы, то одним из вариантов решения проблемы, является замена питающей линии с установкой провода большего сечения, так как, скорее всего ваша линия уже довольно старая и сечения провода уже недостаточно для питания возросшей нагрузки.

Заключение

Если вы обнаружили отклонение напряжения от нормы более чем на 10 % краткосрочно или на 5% (долгосрочно), то необходимо проинформировать вашу сетевую компанию и они обязаны принять меры по устранению причин, вызвавших такие изменения.

Источник

Ограничители перенапряжения нелинейные (ОПН)

Ограничители перенапряжения нелинейные (ОПН) – это широко распространенные в промышленности высоковольтные аппараты, применяемые в сетях среднего и высокого классов напряжения переменного тока. Нелинейные ограничители защищают изоляцию электрооборудования подстанции и электрических сетей от скачков коммутационных и атмосферных перенапряжений.

Ограничители предназначены для эксплуатации при температуре от – 60°С до + 45°С (для внутренней установки максимальная температура + 55°С) и до 1000 метров над уровнем моря.

Защитная функция ОПН состоит в том, что при номинальной работе электроустановки ток, ограничитель перенапряжения пропускает ничтожно малый – доли миллиампера. Если происходит импульсный скачек напряжения, сопротивление ограничителя мгновенно падает до единиц Ом, варисторы при этом переходят в проводящее состояние и ограничивают дальнейшее нарастание перенапряжения, преобразовывая энергию импульса в тепловую энергию, которая рассеивается в окружающую среду. Ограничитель возвращается вновь в непроводящее состояние после окончания волны перенапряжения. ОПН может эффективно ограничивать высокочастотные скачки перенапряжения за счет мгновенного перехода в проводящее состояние.

Рисунок 1 – График изменения напряжения на оборудовании и тока через ОПН при воздействии перенапряжений.

2. Обозначение ОПН на схемах. Принципиальные схемы подключения

Стандартное графическое обозначение элемента схемы ОПН приведено на рисунке 2.

Рисунок 2 – Графическое обозначение ОПН

Рисунок 3 – Схема подключения ОПН для защиты промышленных и жилых потребителей.

Рисунок 4 – Защита РУ 10 кВ от набегающих грозовых волн с ВЛ напряжением 10 кВ на деревянных опорах.

3. ОПН типа КР, РТ, РВ, РК

ОПН–КР предназначены для защиты электрооборудования в сетях от 6 до 10 кВ. Рекомендуются для защиты трансформаторов и двигателей.

ОПН-РТ рекомендованы для защиты ответственного электрооборудования в сетях от 3 до 10 кВ при частых воздействиях перенапряжений. Используются для защиты трансформаторов электродуговых печей, электрических генераторов и др.

ОПН-РВ рекомендуются для применения вместо вентильных разрядников серии РВО. Ограничители типа ОПН-РВ не требуют проведения предварительных расчетов, так как отстроены от перенапряжений при однофазных дуговых замыканиях.

ОПН-РК предназначены для эксплуатации в районах 1-3 степени загрязнения атмосферы, применяются в сетях 35-110 кВ. Разработаны специально для защиты изоляции нейтрали трансформаторов 110 кВ.

4. Конструкция ОПН

Ограничители типов КР, РТ и РВ представляют собой высоковольтные аппараты, состоящие из последовательно соединенных варисторов, размещенных внутри изоляционного корпуса. Безопасное нахождение ОПН под напряжением обеспечивает высоко-нелинейная вольтамперная характеристика варисторов. При изготовлении ограничителей классов напряжения 3-10кВ, колонка резисторов находится между металлическими электродами и запрессовывается в оболочку из особого атмосфероустойчивого полимера.
Ограничители типа РК состоят из блоков варисторов соединенных последовательно, находящихся внутри покрышки. Покрышка состоит из стеклопластикового цилиндра.

5. Выбор ОПН

При выборе ОПН для конкретного случая, необходимо применять официальные рекомендации международных стандартов или методические указания (МЭК 60099-5).
Параметры ограничителя выбирают исходя из назначения, места установки, необходимого уровня ограничения перенапряжений, схемы сети и ее параметров (способа заземления нейтрали, максимального рабочего напряжения сети, степени компенсации емкостного тока на землю и его величины и т.д.).

По назначению ограничители применяют для защиты оборудования от грозовых и коммутационных перенапряжений. Места для установки, а так же расстояния от защищаемого оборудования до ограничителей должны соответствовать требованиям «Правил устройства электроустановок», раздел 4 седьмое издание ПУЭ.

6. Технические характеристики ОПН

Таблица 1 – Технические характеристики ограничителей типа ОПН 6 – 10кВ (ОПН-КР/TEL–X/X УХЛ1(2)10/11.5)

Наименование параметров	6/6.0	6/6.9	10/10.5	10/11.5	10/12
Класс напряжения сети, кВ	6	6	10	10	10
Наибольшее длительно допустимое рабочее напряжение Uнд; кВ	6.0	6.9	10.5	11.5	12.0
Номинальный разрядный ток 8/20 мкс, Iн; кА	10	10	10	10	10
Остаточное напряжение Uост; кВ; не более:
– при коммутационном импульсе тока
125 А 30/60мкс	14.3	16.2	24.8	26.9	29.7
250 А 30/60мкс	14.6	16.5	25.4	27.6	30.4
500 А 30/60мкс	15.0	17.5	26.1	28.3	31.3
– при грозовом импульсе тока
5000 А, 8/20мкс	17.7	20.0	30.7	33.3	36.9
10000 А, 8/20мкс	19.0	21.5	33.0	35.8	39.6
20000 А, 8/20мкс	21.2	24.0	36.7	39.9	44.1
при крутом импульсе тока 10000А, 1/10мкс	21.3	24.1	36.9	40.1	44.3
Емкостный ток проводимости Iс, мА, не более:
амплитуда	0.6	0.6	0.6	0.6	0.6
действующее значение	0.45	0.45	0.45	0.45	0.45
Удельная энергия ОПН, кДж/кВ Uнд, не менее	3.6	3.6	3.6	3.6	3.6
Максимальная амплитуда импульса тока 4/10мкс, кА	100	100	100	100	100
Взрывобезопасный ток при коротком замыкании Iкз, кА	16	16	16	16	16
Максимальное изгибающее усилие, Н	305	305	305	305	305

Характеристики ОПН представленные на рисунках 5 и 6 получены для ограничителей производителя TEL.
Характеристика «напряжение-время» ограничителей 6 — 10кВ типа ОПН–КР при образовании квазистационарных перенапряжений показана на рисунке – 5.

Рисунок 5 – Характеристика «напряжение–время»: 1 – с предварительным нагружением 3.6 кДж/кВ Uнд; 2 — без предварительного нагружения энергией.

Таблица 2 – Технические характеристики ограничителей типа ОПН 35 – 110 – 220 кВ (ОПН/TEL–X/X–550 УХЛ1)

Наименование параметров	35/40.5	110/78	110/84	220/146	220/156	220/168
Класс напряжения сети, кВ	35	110	110	220	220	220
Наибольшее длительно допустимое рабочее напряжение Uнд; кВ	40.5	78	84	146	156	168
Номинальный разрядный ток 8/20 мкс, Iн; кА	10	10	10	10	10	10
Остаточное напряжение Uост; кВ; не более:
– при коммутационном импульсе тока
125 А 30/60мкс	93	178	191	334	356	386
250 А 30/60мкс	98	188	202	352	376	404
500 А 30/60мкс	101	192	207	362	384	414
– при грозовом импульсе тока
5000 А, 8/20мкс	119	230	247	428	460	494
10000 А, 8/20мкс	130	250	269	468	500	538
20000 А, 8/20мкс	146	295	301	524	560	602
при крутом импульсе тока 10000А, 1/10мкс	153	295	317	552	590	634
Емкостный ток проводимости Iс, мА, не более:
амплитуда	0.9	0.9	0.9	0.9	0.9	0.9
действующее значение	0.7	0.7	0.7	0.7	0.7	0.7
Удельная энергия ОПН, кДж/кВ Uнд, не менее	5.5	5.5	5.5	5.5	5.5	5.5
Максимальная амплитуда импульса тока 4/10мкс, кА	100	100	100	100	100	100
Взрывобезопасный ток при коротком замыкании Iкз, кА	30	30	30	30	30	30
Максимальное изгибающее усилие, Н	580	600	600	640	640	640

Характеристика «напряжение–время» ограничителей 35 – 220кВ типа ОПН–35,110,220 при образовании квазистационарных перенапряжений показана на рисунке – 6 .

Рисунок 6 – Характеристика «напряжение–время»: 1 — с предварительным рассеиванием энергии 5.5 кДж/кВ Uнд; 2 — без предварительного рассеивания энергии

7. Внешний вид и размеры ОПН 6-750кВ

Ограничители подвесного исполнения на классы напряжения 6-35кВ приведены на рисунке 7.

Рисунок 7 – ОПН подвесного исполнения: а) ОПН 6кВ; б) ОПН 10кВ; в) ОПН 35кВ

Внешний вид и размеры ОПН 110-220кВ подвесного исполнения представлены на рисунке 8.

Рисунок 8 – ОПН подвесного исполнения: а) ОПН 110кВ; б) ОПН 220кВ

Внешний вид и размеры ОПН 330-750кВ представлены на рисунках 9 и 10.

Рисунок 9 – а) ОПН 330кВ; б) ОПН 500кВ

Рисунок 10 – ОПН 750кВ

8. ГОСТы ОПН

1. ГОСТ Р 52725-2007. Ограничители перенапряжений нелинейные для электроустановок переменного тока напряжением от 3 до 750 кВ. Общие технические условия.

2. ГОСТ Р 53735.5-2009 Разрядники вентильные и ограничители перенапряжений нелинейные для электроустановок переменного тока на напряжение от 3 до 750 кВ. Часть 5. Рекомендации по выбору и применению.

3. ГОСТ 34204-2017 Ограничители перенапряжений нелинейные для тяговой сети железных дорог. Общие технические условия.

Источник

Перенапряжения в электрических сетях

Перенапряжение — это напряжение, превышающее амплитуду наибольшего рабочего напряжения (Uном) на изоляции элементов электрической сети. В зависимости от места приложения различаются перенапряжения фазные, междуфазные, внутриобмоточные и междуконтактные. Последние возникают при приложении напряжения между разомкнутыми контактами одноименных фаз коммутационных аппаратов (выключателей, разъединителей).

Различают следующие характеристики перенапряжений:

максимальное значение Umax или кратность K = Umax/Uном;

широту охвата элементов сети.

Эти характеристики подвержены статистическому разбросу, так как зависят от множества факторов.

При технико-экономическом обосновании мер защиты от перенапряжений и выборе изоляции необходимо учитывать и статистические характеристики ущерба (математическое ожидание и дисперсию) вследствие простоя и внеочередного ремонта оборудования энергосистемы, а также вследствие порчи оборудования, брака продукции, нарушения технологического процесса у потребителей электроэнергии.

Основные виды перенапряжений в сетях высокого напряжения приведены на рисунке 1.

Рис. 1. Основные виды перенапряжений в сетях высокого напряжения

Внутренние перенапряжения вызываются колебаниями электромагнитной энергии, запасенной в элементах электрической цепи или поступающей в нее от генераторов. В зависимости от условий возникновения и возможной длительности воздействия на изоляцию различают стационарные, квазистационарные и коммутационные перенапряжения.

Коммутационные перенапряжения — возникают при внезапных изменениях в схеме или параметров сети (плановые и аварийные переключения линий, трансформаторов и т.д.), а также в результате замыканий на землю и между фазами. При включении элементов электрической сети (проводов линии или обмоток трансформаторов и реакторов) или отключении (разрыв электропередачи) возникают колебательные переходные процессы, которые могут привести к возникновению значительных перенапряжений. При возникновении короны потери оказывают демпфирующее действие на первые максимумы этих перенапряжений.

Отключение емкостных токов электрических цепей может сопровождаться повторными зажиганиями дуги в выключателе и многократными переходными процессами и перенапряжениями, а отключение малых индуктивных токов холостого хода трансформаторов — принудительным обрывом дуги в выключателе и колебательным переходом энергии магнитного поля трансформатора в энергию электрического поля его параллельных емкостей. При дуговых замыканиях на землю в сети с изолированной нейтралью также наблюдаются многократные зажигания дуги и возникновение соответствующих дуговых перенапряжений.

Главной причиной возникновения квазистационарных перенапряжений является емкостный эффект, обусловленный, например, односторонне питаемой от генераторов линией передач.

Несимметричные режимы линий возникающие, например, при замыкании одной фазы на землю, обрыве провода, отказе одной или двух фаз выключателя, могут привести к дополнительному повышению напряжения основной частоты или явиться причиной перенапряжений на какой-нибудь высшей гармонической — кратной частоте э.д.с. генератора.

Источником высших или низших гармонических и соответствующих феррорезонансных перенапряжений, может явиться также какой — либо элемент системы с нелинейными характеристиками, например, трансформатор с насыщенным магнитопроводом. При наличии источника механической энергии, периодически изменяющего параметр цепи (индуктивность генератора) в такт с частотой собственных колебаний электрической цепи, может возникнуть параметрический резонанс.

В некоторых случаях необходимо учитывать также возможность возникновения внутренних перенапряжений повышенной кратности при наложении нескольких коммутаций или других неблагоприятных факторов.

Для ограничения коммутационных перенапряжений в сетях 330-750 кВ, где стоимость изоляции оказывается особенно существенной, применяют мощные вентильные разрядники или реакторы. В сетях более низких классов напряжения для ограничения внутренних перенапряжений разрядники не применяются, а характеристики грозозащитных разрядников выбирают так, чтобы они не срабатывали при внутренних перенапряжениях.

Грозовые перенапряжения относятся к внешним перенапряжениям и возникают при воздействии внешних э.д.с. Наибольшие грозовые перенапряжения возникают при прямом ударе молнии в линию и подстанцию. Вследствие электромагнитной индукции близкий удар молнии создает индуктированное перенапряжение, которое обычно приводит к дополнительному увеличению напряжения на изоляции. Дойдя до подстанции или электрической машины, распространяющиеся от места поражения электромагнитные волны, могут вызвать опасные перенапряжения на их изоляции.

Для обеспечения надежной работы сети необходимо осуществить ее эффективную и экономичную грозозащиту. Защита от прямых ударов молнии осуществляется с помощью высоких вертикальных стержневых молниеотводов и грозозащитных тросов над проводами ВЛ свыше 110 кВ.

Защита от волн, приходящих с линии, осуществляется вентильными и трубчатыми разрядниками на подстанциях усиленной грозозащитой подходов к подстанциям линий всех классов напряжений. Необходимо обеспечивать особо надежную грозозащиту вращающихся машин с помощью специальных разрядников, конденсаторов, реакторов, кабельных вставок и усиленной грозозащитой подхода воздушной линии.

Применение заземления нейтрали сети через дугогасящую катушку, АПВ и резервирования линий, тщательная профилактика изоляции, разрядников и заземления значительно повышают надежность работы линий.

Необходимо отметить, что электрическая прочность изоляции уменьшается при увеличении длительности воздействия напряжения. В связи с этим одинаковые по амплитуде внутренние и внешние перенапряжения представляют неодинаковую опасность для изоляции. Таким образом, уровень изоляции нельзя характеризовать одной величиной выдерживаемого напряжения.

Выбор необходимого уровня изоляции , т.е. выбор испытательных напряжений, так называемая координация изоляции , невозможен без тщательного анализа возникающих в системе перенапряжений.

Проблема координации изоляции является одной из главных проблем. Такое положение связано с тем, что использование того или иного номинального напряжения определяется, в конечном счете, соотношением между затратами на изоляцию и на токопроводящие элементы в системе.

Проблема координации изоляции включает в себя как основную задачу — установление уровней изоляции системы . Координация изоляции должна основываться на заданных амплитудах и формах волн воздействующих перенапряжений.

В настоящее время координация изоляции в системе до 220 кВ проводится по атмосферным перенапряжениям, а свыше 220 кВ координация должна проводится с учетом внутренних перенапряжений.

Сущность координации изоляции по атмосферным перенапряжениям заключается в координации (согласовании) импульсных характеристик изоляции с характеристиками вентильных разрядников, как основного аппарата по ограничению атмосферных перенапряжений. В соответствии с исследованиями принята стандартная волна испытательного напряжения.

При координации по внутренним перенапряжениям, в силу большего многообразия форм развития внутренних перенапряжений, нельзя ориентироваться на применение одного защитного устройства. Необходимая, краткость должна обеспечиваться схемой сети: шунтирующих реакторов, применением выключателей без повторных зажиганий, применением специальных разрядников.

Для внутренних перенапряжений до последнего времени еще не была проведена нормализация волн для испытания изоляции. В настоящее время накоплен большой материал, и соответствующая нормализация испытательных волн будет вероятно проведена в ближайшем будущем.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Источник