Ограничители перенапряжений

В настоящее время в электрических системах для защиты изоляции электрооборудования от перенапряжений всеобщее распространение получили ограничители перенапряжений нелинейные (ОПН).

Хотя в тих целях по-прежнему используются и вентильные разрядники (РВ), однако в новых проектных разработках применяются только ОПН, а при реконструкции действующих электроустановок РВ заменяют на ОПН.

Вентильные разрядники комплектуются нелинейными резисторами (варисторами) на основе карбида кремния (SiC) и искровыми промежутками, которые подключают нелинейный резистор между фазным проводом и землёй только на короткое время для ограничения грозовых, а в установках сверхвысокого напряжения и коммутационных перенапряжений.

Вследствие относительно невысокой нелинейности их варисторов РВ не позволяют обеспечить достаточное ограничение перенапряжений. Более глубокое их снижение требует уменьшения сопротивления нелинейного резистора, что приводит в вентильных разрядниках к существенному увеличению сопровождающих токов. Искровые промежутки даже достаточно сложной конструкции, не в состоянии погасить большие сопровождающие токи. Включение варистора под рабочее напряжение без искровых промежутков оказывается невозможным вследствие сравнительно большого тока, протекающего по варистору постоянно, а также из-за его низкой термической устойчивости.

И хотя с использованием варисторов из карбида кремния в сочетании с искровыми промежутками разработаны достаточно эффективные ограничители перенапряжений (магнитно-вентильные разрядники РВМ и РВМГ для защиты изоляции от грозовых перенапряжений; магнитно-вентильные комбинированные разрядники РВМК для защиты изоляции установок сверхвысокого напряжения 330 – 1150 кВ от грозовых и коммутационных перенапряжений; магнитно-вентильные разрядники с растягивающейся дугой РВРД для защиты изоляции вращающихся машин от грозовых перенапряжений и т.д.), однако, возможности таких защитных аппаратов практически исчерпаны.

На замену РВ пришли ОПН – защитные аппараты без искровых промежутков с высоконелинейными варисторами из металлооксидной керамики, постоянно подключенными между фазным проводом и землёй. В отличие от РВ ОПН могут ограничивать и грозовые и коммутационные перенапряжения в электроустановках любых классов напряжений. Отметим также, что на воздушных линиях электропередачи (ВЛ) происходит замена трубчатых разрядников (РТ) на ОПН. ОПН устанавливаются вместо РТ на опорах ВЛ в местах с ослабленной изоляцией, в начале и конце защищенного подхода перед подстанцией (ПС), на опорах вокруг пересечений ВЛ, на длинных переходах ВЛ и т.д.

Электротехническая промышленность производит ОПН для защиты от грозовых и коммутационных перенапряжений электроустановок всех принятых в России классов напряжений от 0,22 до 750 кВ. Они используются в электроустановках электроэнергетики, электроснабжения, электрифицированного транспорта, промышленных предприятий и т.д.

Таблица 8.1

ОПН для защиты электроустановок 6–35 кВ

Фирма-изготовитель	Uн, кВ	Тип ОПН	Uпр. опн, кВ	Объекты защиты	Конструктивные особенности
Материал корпуса	Нопн, мм	Тип конструкции
ЭК-КФЗ		ОПН-6 ОПН-10 ОПН-35	7,2 40,5	Сети 1; 2	Ф		Подвесная –”– Опорная
	ОПН-1-6 ОПН-1-10	5,3 8,9	СН 3		Подвесная –”–
ЭЛВО		ОПН-1-6/7,2 ОПН-2-6/7,2 ОПН-1-6/7,6 ОПН-2-6/7,6 ОПН-П1-6	7,2;   7,2;   7,6;   7,6;   7,2	Сети   1; 2	П		опорная
	ОПН-1-10/12 ОПН-2-10/12 ОПН-1-10/12,7 ОПН-2-10/12,7 ОПН-П1-10	12;   12;   12,7;   12,7;
	ОПН-П1-35	40,5
TEL		ОПН-РС/TEL-6/Uнр.опн ОПН-KP/TEL-6/Uнр.опн ОПН-KС/TEL-6/Uнр.опн ОПН-T/TEL-6/Uнр.опн	6; 6,6; 6,9; 7,6 6; 6,9   6; 6,9   7,6	Сети 1; 2 РС-сети, КР, КС – схемы с трансформаторами, вращающимися машинами, кабелями. Т – тяжелые условия эксплуатации.	П		Опорная все типы
Окончание табл. 8.1
		ОПН-РС/TEL-10/Uнр.опн ОПН-KР/TEL-10/Uнр.опн ОПН-KС/TEL-10/Uнр.опн ОПН-T/TEL-10/Uнр.опн	12,7; 10,5; 11,5; 12     10,5; 11,5 12,7
	ОПН-У/TEL-35/Uнр.опн	38,5; 40,5; 42
Феникс		ОПН-6/Uнр.опн	6,5*; 7,2; 5,5**;	Сети 1; 2 * - схемы с вращающимися машинами, 1 ** - СН, 3	П		Опорная
	ОПН-10/Uнр.опн	10*; 11; 12; 9,5**;
	ОПН-35/Uнр.опн	40,5; 37;
АВВ-УЭТМ		POLIM-I		Сети 1; 2; 4 воздушные, кабельные линии	П	190-240	Любое положение в пространстве
	POLIM-S		240-360
	MWK		240-360
	MWD		285-430
			390-460
			510-640
Siemens		3EE2	4,5-36	Генераторы, электродвигатели	Ф	500-680	Опорная
3EK7	4,8-36	Сети 1; 2; 3; 4.От грозовых перенапряжений	П	205-435	Крепление резьбовыми шпильками
Cooper-ЭЛЗ	3-35	VariSTAR UHS	5,1-48	Сети 1; 2	П		Крепление кронштейнами
3-35	VariSTAR AZG-2 VariSTAR AZG-3	5,1-48	Ф	Опорная
ЦЭЗА		01.П1 01.П2	7,2; 12; 40,5	Сети 1; 2	П

Таблица 8.2

ОПН для защиты электроустановок 110-750 кВ

Продолжение табл. 8.2

Окончание табл. 8.2

В табл. 8.1 и 8.2 указаны: классы напряжения защищаемых электроустановок, нормированные стандартами, в частности, ГОСТ 1516.3-96, Uном, кВ, действующие значения междуфазных напряжений. Типы ОПН обозначены сокращенно. Приведены наибольшие длительно допустимые рабочие напряжения ОПН – Uнр.опн, кВ, действующие значения для фазы ОПН. Отмечены объекты защиты ОПН: сети с изолированной нейтралью обозначены – 1, сети с компенсированной (резонансно заземленной) нейтралью – 2, сети с заземлением нейтрали через резистор (с резистивно заземленной нейтралью) – 3, сети с глухим, в том числе эффективным, заземлением нейтрали – 4,сети собственных нужд электрических станций и подстанций – СН. В графе «Конструктивные особенности» дано: материал корпуса ОПН (фарфор – Ф или полимерная конструкция – П); габаритная высота аппарата, мм – Нопн; тип конструкции (опорная или подвесная) и положение в пространстве (вертикальное или любое).