Ограничители перенапряжения нелинейные (опн)

Назначение и принцип действия 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.

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.

Преимущества ограничителей ОПНп перед вентильными разрядниками и ОПН

  • Постоянное подключение к защищаемому оборудованию
  • Высокий уровень ограничения всех видов перенапряжений
  • Безинерционное отслеживание перепадов напряжений
  • Малое время срабатывания ОПНп при перенапряжениях
  • Стабильность характеристик на протяжении всего срока службы
  • ОПНп не требуют обслуживания, не повреждаются при транспортировке и хранении
  • Высокая надежность при эксплуатации
  • Стойкость к атмосферным осадкам и загрязнениям
  • Малый вес и габаритные размеры

Высокая механическая прочность и малая масса ОПНп позволяет устанавливать их непосредственно на линиях электропередач, на выводах трансформаторов и электродвигателей, в ячейках КРУ, а также между фазами для глубокого ограничения межфазовых перенапряжений.

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

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.

Ограничители перенапряжений ОПН-0,38 (ОПН-0,4); ОПН-П-0,38 (ОПН-П-0,4) УХЛ1

Ограничители ОПН-П-0,38 (ОПН-П-0,4) нелинейные с полимерной (пластмассовой) или фарфоровой ОПН-0,38 (ОПН-0,4) изоляцией предназначены для защиты от коммутационных и атмосферных перенапряжений изоляции электрооборудования подстанций и сетей на классы напряжения 0,38 кВ.

Ограничители перенапряжений устанавливаются в сетях переменного тока частотой 50 Гц с глухо заземленной нейтралью и включаются параллельно защищаемому объекту.

ОПН-П-0,38 УХЛ1 могут устанавливаться в тех местах электроустановок, где ранее предусматривалось применение разрядников  РВН-0,5.

Условия эксплуатации ОПН-П-0,38 (ОПН-П-0,4) УХЛ1

ОПН-П-0,38 (ОПН-П-0,4) могут эксплуатироваться в условиях открытого воздуха или внутри помещений:

  • при температуре окружающей среды: от минус 60 до плюс 50°С;
  • высота установки над уровнем моря до 1000м;
  • относительная влажность воздуха при температуре плюс 25°С до 100%;
  • толщина корки льда до 20 мм;
  • скорость ветра без гололеда не более 40 м/с.;
  • скорость ветра при гололеде не более 15м/с.

Конструкция и работа ограничителей перенапряжений

Конструктивно ограничители ОПН-П-0,38 выполнены в виде единичного нелинейного резистора сжатого пружиной, заключенных в полимерный (пластмассовый) корпус.

Условное обозначение ОПН-П-0,38 УХЛ1

В структуре условного обозначения ОПН-П принято:

О — ограничитель;
П — перенапряжения;
Н — нелинейный;
П — полимерная изоляция;
0,38 — класс напряжения сети, кВ;
УХЛ — климатическое исполнение;
1 — категория размещения;

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.

Характеристики ограничителя перенапряжений ОПНп-10/12/10/1-III УХЛ1(УХЛ2)

Наименование Единица изм. Значение
Класс напряжения сети кВ 10
Наибольшее длительно допустимое рабочее напряжение, Uнр кВдейств. 12
Напряжение на ограничителе кВ действ., допустимое в течение времени:
20 мин 13,3
10 сек 15,4
1 сек 16,9
0,15 сек 17,8
Номинальный разрядный ток (амплитуда грозового импульса тока 8/20 мкс), Iа А 10000
Ток пропускной способности (значение амплитуды прямоугольного импульса тока длительностью 2000 мкс), Iа А 450
Остающееся напряжение, кВ амп, не более, при грозовом импульсе тока 8/20 мкс с амплитудой:
5000 A 35,8
10000 A 38,4
20000 A 44,5
Остающееся напряжение, кВ амп, не более, при коммутационном импульсе тока 30/60 мкс с амплитудой:
150 A 29,0
500 A 30,9
Остающееся напряжение, кВ амп, не более, при крутом импульсе тока 1/10 мкс с амплитудой 10000 А кВ 41,3
Совокупность воздействий, выдерживаемая ограничителем:
20 импульсов тока прямоугольной формы длительностью 2000 мс с амплитудой А 450
20 импульсов тока 8/20 мкс с амплитудой А 10000
2 импульса большого тока 4/10 мкс с амплитудой кА 100
Классификационное напряжение при амплитуде активной составляющей классификационного тока 1 мА амп, не менее кВ 21,1

Ограничители перенапряжений нелинейные полимерные (ОПН):

1. ОПН для сетей классов напряжения до 3 кВ

2. ОПН для сетей классов напряжения 3 кВ

3. ОПН для сетей классов напряжения 6 кВ

4. ОПН для сетей классов напряжения 10 кВ

5. ОПН для сетей классов напряжения 15 кВ

6. ОПН для сетей классов напряжения 20 кВ

7. ОПН для сетей классов напряжения 25 кВ

8. ОПН для сетей классов напряжения 35 кВ

9. ОПН для сетей классов напряжения 110 кВ

10. ОПН для сетей классов напряжения 150 кВ

11. ОПН для сетей классов напряжения 220 кВ

12. ОПН для сетей классов напряжения 330 кВ

13. ОПН для сетей классов напряжения 500 кВ

14. ОПН для сетей классов напряжения 750 кВ

Для просмотра каталожных листов, габаритных чертежей и сертификатов кликните на наименование типа ограничителя

№ п/п

Тип ограничителя

Класс напряж., кВ

Ток взр.

безопасн(кА)

Класс проп.

способности 2000 мкс (А)

Кат. по длине

пути утечки

Высота, Н, мм

Масса, кг

0,64

10

II (600)

170

3,7

2.

1,28

3,8

3

20

I (400)

4

214

1,3

4.

5.

6.

2

184

7.

II (650)

4

214

8.

9.

2

184

10.

I (400)

2

142

1,12

11.

II (650)

1,22

6

I (400)

4

260

1,7

13.

14.

15.

16.

17.

18.

1

230

1,3

19.

20.

21.

142

1,0

22.

23.

24.

6

20

II (650)

4

260

1,8

25.

26.

27.

1

230

1,3

28.

29.

30.

142

1,43

31.

32.

33.

65

4

275

6,5

34.

III (900)

7,0

35.

IV (1600)

340

13,8

10

20

I (400)

4

305

2,2

37.

38.

39.

40.

41.

42.

43.

1

230

1,7

44.

45.

46.

188

1,6

47.

48.

49.

II (650)

4

305

2,2

50.

51.

52.

1

230

1,7

53.

54.

188

1,6

55.

56.

57.

40

4

320

7,5

58.

III (900)

8,0

59.

65

IV (1600)

370

15,6

15

20

I (400)

4

448

4,3

61.

II (650)

62.

20

I (400)

4

538

5,3

64.

65.

II (650)

ОПН-25/15-10(I) УХЛ1

25

I (270)

2

390

3,5

67.

ОПН-25/30-10(II) УХЛ1

40

II (550)

3

665

25

68.

ОПН-25/30-10(II) УХЛ1 М

553

29,0

35

20

I (400)

3

731

8,2

70.

71.

II (650)

72.

73.

65

710

16

74.

17

75.

18

76.

575

26,5

77.

27,5

78.

III (900)

28,5

79.

80.

81.

35

65

4

710

16

82.

17

83.

18

110

65

II (650)

4

830

32

85.

32,5

86.

840

22

87.

88.

III (900)

830

35

89.

36

90.

840

25

91.

92.

II (650)

2

1115

36

93.

3

38

94.

4

39

95.

2

1160

25

96.

3

26

97.

4

27

98.

2

1115

36

99.

3

38

100.

4

39

101.

2

1160

25

102.

3

26

103.

4

27

104.

2

1115

36,5

105.

3

38,5

106.

4

39,5

107.

2

1160

25,5

108.

3

26,5

109.

4

27,5

110.

2

1115

37

111.

3

39

112.

4

40

113.

2

1160

26

114.

3

27

115.

4

28

116.

2

1115

37,5

117.

3

39

118.

4

40

119.

2

1160

26

120.

3

27

121.

4

28

122.

I (400)

2

1115

34,5

123.

4

37,0

124.

2

1160

25,0

125.

3

26,0

126.

4

27,0

127.

II (650)

2

1115

41,5

128.

3

43

130.

4

44

130.

2

1160

27

131.

3

28

132.

4

30

133.

III (900)

2

1115

40,5

134.

41,0

135.

41,5

136.

42,5

137.

44,0

138.

3

42,0

139.

42,5

140.

43,0

141.

43,5

142.

44,5

143.

4

43

144.

43,5

145.

44,0

146.

44,5

147.

46,0

148.

IV (1600)

2

52

149.

53

150.

54

151.

55

152.

53

153.

3

54

154.

55

155.

56

156.

57

157.

55

158.

4

55

159.

56

160.

57

161.

58

162.

56

220

65

II (650)

2

2200

76,5

164.

77,0

165.

79,0

166.

3

80,0

167.

80,5

168.

82,5

169.

4

81,5

170.

82,5

171.

84,0

172.

66,0

173.

III (900)

2

83,0

174.

84,5

175.

90,0

176.

3

86,5

177.

88,0

178.

92,5

179.

4

88,5

180.

89,5

181.

95,5

182.

75,0

183.

IV (1600)

2

106

184.

108

185.

109

186.

3

108

187.

109

188.

110

189.

4

109

190.

110

191.

111

150

65

II (650)

2

1660

64,5

193.

65,0

194.

66,0

195.

3

66,5

196.

67,0

197.

67,5

198.

4

67,5

199.

68,0

200.

68,5

201.

III (900)

2

71,0

202.

72,5

203.

75,0

204.

3

73,0

205.

74,5

206.

76,0

207.

4

73,5

208.

75,0

209.

77,0

330

65

III (900)

2

3800

325

211.

326

212.

327

213.

3

330

214.

331

215.

332

216.

4

332

217.

333

218.

335

219.

IV (1600)

2

355

220.

356

221.

358

222.

3

361

223.

362

224.

363

225.

4

363

226.

364

227.

366

228.

V (2500)

2

3630

592

229.

594

230.

598

231.

3

607

232.

609

233.

613

234.

4

616

235.

618

236.

621

500

65

IV (1600)

2

4850

446

238.

448

239.

450

240.

3

453

241.

455

242.

457

243.

4

456

244.

458

245.

460

246.

2

4740

703

247.

707

248.

713

249.

3

723

250.

727

251.

734

252.

4

734

253.

738

254.

745

255.

V (2500)

2

750

256.

758

257.

765

258.

3

771

259.

778

260.

786

261.

4

782

262.

789

263.

797

264.

ОПН-РП-500/318-20/1240(IV) 2 УХЛ1

IV (1240)

2

6680

1300

750

65

V (1800)

2

6950

1076

266.

1082

267.

1092

268.

3

1094

269.

1100

270.

1110

271.

4

1111

272.

1116

273.

1126

274.

V (2500)

2

1149

275.

1160

276.

1172

277.

3

1167

278.

1178

279.

1190

280.

4

1183

281.

1194

282.

1206

Технические характеристики ограничителей перенапряжений ОПН-П-0,38

Параметр ограничителя Единица измерения ОПН-П-0,38 УХЛ1
Класс напряжения сети кВ 0,38
Наибольшее рабочее напряжение (длительно действующее) кВ 0,4
Номинальный разрядный ток кА

2,5

Остающееся напряжение при импульсном токе 8/20 мкс

кВ

 
 

1,4

 

1,6

 

1,7

Длина пути утечки внешней изоляции

см

8,0

Расчётный ток коммутационного перенапряжения на волне 30/60 мкс

А

125

Остающееся напряжение при расчётном токе коммутационного перенапряжения

кВ

1,3

Двадцатикратная токовая пропускная способность токовая пропускная способность

   

А

125

кА

3

Группа вибропрочности виброустойчивости по ГОСТ 17516.1-90  

М6

Допустимое натяжение проводов, не менее

Н

10

Допустимый крутящий момент на выводе

Нм

2,5

Масса

кг

0,32

Срок службы

лет

25

Возможные модификации:

Общие характеристики ОПН 3, 6, 10 кВ

Наименование параметра

Норма для исполнения

ОПНп-
3/550/3,6-УХЛ1(2)

ОПНп-6/550/…УХЛ1(2)

ОПНп-10/550/…УХЛ1(2)

Класс напряжения сети, кВ

3

6

10

Наибольшее длительно допустимое рабочее напряжение ограничителя, кВ (действ.)

3,6

6,0

6,6

7,2

7,6

10,5

11,5

12

12,7

Номинальное напряжение ограничителя, кВ

4,50

7,50

8,25

9,00

9,50

13,1

14,4

15,0

15,9

Номинальный разрядный ток, кА

10

Остающееся напряжение при грозовых импульсах тока 8/20 мкс, кВ с амплитудой:

— 5000 А

10,6

17,7

19,5

21,3

22,5

31,0

34,0

35,5

37,5

— 10000 А

11,5

19,2

21,1

23,0

24,3

33,6

36,8

38,4

40,6

— 20000 А

13,0

21,6

23,8

25,9

27,4

37,8

41,4

43,2

45,8

Остающееся напряжение при коммутационных импульсах тока 30/60 мкс, кВ с амплитудой:

— 250 А

8,56

14,3

15,7

17,1

18,1

25,0

27,4

28,5

30,2

— 500 А

8,94

14,9

16,4

17,9

18,9

26,1

28,6

29,8

31,5

— 1000 А

9,50

15,8

17,4

19,0

20,0

27,7

30,3

31,7

33,5

Остающееся напряжение при быстронарастающих импульсах тока 1/10 мкс с максимальным значением 10000 А, кВ не более

11,8

19,7

21,7

23,7

25,0

34,5

37,8

39,4

41,7

Ток пропускной способности, А

550

Количество воздействий импульсов тока:

при прямоугольных импульсах тока 8/20 мкс с максимальным значением 550 А, не менее

20

при грозовых импульсах тока 8/20 мкс с максимальным значением 10000А, не менее

при импульсах большого тока 4/10 мкс с максимальным значением 100 кА, не менее

2

Классификационное напряжение ограничителя (при классификационном токе Iкл=2 мА), кВ не менее

4,54

7,56

8,32

9,07

9,58

13,2

14,5

15,1

16,0

Способность к рассеиванию нергии расчетного прямоугольного импульса 2000 мкс, кДж не менее

11,7

19,4

21,4

23,3

24,6

34,0

37,3

38,9

41,1

Удельная рассеиваемая энергия, кДж/кВ не менее

3,24

Оцените статью:
Оставить комментарий
Adblock
detector