Устройства грозозащиты OSNOVO
Устройства грозозащиты OSNOVO: технические характеристики, принцип действия и область применения
Устройства грозозащиты (УЗИП) OSNOVO представляют собой серию высоковольтных разрядников, предназначенных для защиты электрооборудования подстанций и воздушных линий электропередачи (ВЛ) от коммутационных и грозовых перенапряжений. Продукция разработана и производится российской компанией «ОСНОВА», что обеспечивает полную технологическую независимость и адаптацию под требования отечественных энергосистем. Основу ассортимента составляют ограничители перенапряжений нелинейные (ОПН) и разрядники вентильные (РВ), соответствующие актуальным ГОСТ и техническим условиям.
Принцип действия и конструктивные особенности
В основе работы УЗИП OSNOVO лежит нелинейная вольт-амперная характеристика (ВАХ) металлооксидных варисторов на основе оксида цинка (ZnO). В нормальном режиме работы при фазном напряжении варистор обладает высоким сопротивлением, пропуская лишь микроамперный ток утечки. При возникновении волны перенапряжения сопротивление варистора резко, в течение наносекунд, снижается на несколько порядков, что обеспечивает шунтирование импульсного тока на землю и ограничение остающегося напряжения на защищаемом оборудовании до безопасного уровня. После снятия перенапряжения варистор возвращается в высокоомное состояние.
Конструктивно ОПН OSNOVO состоят из следующих ключевых элементов:
- Рабочие варисторы: Диски из прессованной окиси цинка с легирующими добавками, спеченные при высокой температуре. Обладают высокой энергоемкостью и стабильностью ВАХ.
- Стеклопластиковый стержень: Выполняет функцию механического каркаса, воспринимающего нагрузку от затяжки пружин и обеспечивающего высокую механическую прочность на разрыв.
- Система герметизации: Многослойная полимерная оболочка из гидрофобной атмосферостойкой резины или силикона, обеспечивающая защиту активной части от влаги, УФ-излучения и механических повреждений. Герметизация выполняется методом полной заливки.
- Металлические фланцы и крышки: Обеспечивают электрический контакт и крепление. Оснащены болтовыми соединениями для надежного подключения.
- Предохранительное устройство (опционально): Механический размыкатель, отключающий поврежденный ОПН от сети в случае его теплового разрушения при длительном воздействии перенапряжения, предотвращая однофазное КЗ.
- Серия ОПН-СХ (сетевые химостойкие): Исполнение с полимерной изоляцией из атмосферостойкой резины. Отличаются малым весом, высокой стойкостью к загрязнениям и удобством монтажа.
- Серия ОПН-КС (кремнийорганические): Изоляция выполнена из высокопрочного силикона, обладающего исключительными гидрофобными и трекингостойкими свойствами. Рекомендованы для районов с высокой влажностью и загрязненностью атмосферы.
- Серия ОПН-П (портативные): Компактное исполнение для монтажа внутри КРУ, в том числе в отсеках высоковольтных двигателей.
- Серия ОПН-СХ/Е: Сетевые ОПН с улучшенными разрядными характеристиками, предназначенные для эффективного ограничения как грозовых, так и коммутационных перенапряжений.
- Uлин/√3. Однако ключевым является учет возможного повышения напряжения при замыкании на землю в неповрежденных фазах. Для сети 10 кВ Uр выбирается не менее 12 кВ. Для сетей с компенсированной нейтралью требуется индивидуальный расчет с учетом режима работы дугогасящего реактора.
Классификация и основные серии продукции
Устройства грозозащиты OSNOVO классифицируются по номинальному напряжению, классу защиты, месту установки и конструктивному исполнению.
Ограничители перенапряжений нелинейные (ОПН) для распределительных сетей 6-35 кВ
Предназначены для защиты изоляции силовых трансформаторов, выключателей, ячеек КРУ и другого оборудования в сетях с изолированной или компенсированной нейтралью.
Ограничители перенапряжений для сетей 110 кВ и выше
Многосекционные ОПН, собираемые из отдельных колонок, для защиты оборудования на подстанциях высокого и сверхвысокого напряжения.
Разрядники вентильные (РВ) и разрядники трубчатые (РТ)
Классические устройства, используемые в основном на ВЛ и в сетях 35-220 кВ. OSNOVO производит РВ для замены устаревших аналогов (РВО, РВС, РВМ и др.), обеспечивая полную взаимозаменяемость по габаритам и креплению.
Ключевые технические параметры и выбор УЗИП
Выбор конкретного типа устройства грозозащиты OSNOVO осуществляется на основе сопоставления параметров сети и характеристик ОПН/РВ.
| Параметр | Обозначение | Ед. изм. | Пример для ОПН-СХ-10 | Пояснение |
|---|---|---|---|---|
| Наибольшее длительно допустимое рабочее напряжение | Uр | кВ | 12 | Действующее значение напряжения, которое ОПН может выдерживать неограниченно долго. |
| Номинальное напряжение разрядника | Uном | кВ | 10 | Классификационный параметр, близкий к Uр. |
| Остающееся напряжение при импульсном токе 8/20 мкс | Uост.имп | кВ | ≤ 27,5 (при 5 кА) | Ключевая характеристика ограничивающей способности. Пиковое значение напряжения на выводах ОПН при пропускании стандартного импульсного тока. |
| Остающееся напряжение при коммутационном токе | Uост.ком | кВ | ≤ 21,5 (при 0,5 кА) | Характеризует эффективность ограничения коммутационных перенапряжений. |
| Номинальный разрядный ток | Iном | кА | 5 | Пиковое значение тока импульса 8/20 мкс, которое ОПН может многократно пропускать без повреждений. |
| Пропускная способность по току | Iпр | кА | 16 | Максимальный пиковый ток импульса 4/10 мкс, который ОПН может однократно пропустить. |
| Удельная энергия поглощения | W | кДж/кВ Uр | ≥ 4,5 | Важный параметр, характеризующий способность варистора поглощать энергию длительных перенапряжений. |
Особенности монтажа, эксплуатации и диагностики
Монтаж ОПН OSNOVO осуществляется на опорных конструкциях, кронштейнах или непосредственно на выводах защищаемого оборудования в соответствии с проектом и инструкцией завода-изготовителя. Обязательным требованием является обеспечение надежного контура заземления с минимальным сопротивлением. При установке на ВЛ необходимо соблюдать допустимые углы отклонения от вертикали.
Эксплуатация не требует специального обслуживания. Основной процедурой является периодический визуальный осмотр на отсутствие механических повреждений, трещин в изоляции, следов перегрева или пробоя. Для ОПН, оснащенных индикатором срабатывания, проверяется его положение.
Диагностика состояния варисторов проводится методом измерения полного тока проводимости (ток утечки) при приложении постоянного или переменного напряжения. Значительное увеличение активной составляющей тока (более чем в 2 раза по сравнению с паспортными данными или предыдущими измерениями) свидетельствует о старении варистора и необходимости замены ОПН. Также контролируется угол диэлектрических потерь (tg δ).
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
В чем принципиальное отличие ОПН OSNOVO от старых вентильных разрядников (РВ, РВО)?
ОПН построены на основе нелинейных металлооксидных варисторов без искровых промежутков. Это обеспечивает более быстрое срабатывание, лучшую ограничивающую характеристику (более низкое остающееся напряжение), отсутствие необходимости в последующем гашении дуги следового тока, а также более высокую надежность и стойкость к многократным воздействиям. РВ имеют последовательные искровые промежутки и вилитовые диски, их ВАХ уступает варисторам.
Как правильно выбрать Uр (наибольшее длительно допустимое рабочее напряжение) ОПН для сети 10 кВ?
Для сети с изолированной нейтралью 10 кВ (фазное напряжение 6 кВ, линейное 10.5 кВ) при нормальном режиме Uр должно быть не менее 1.05-1.1
Что означает класс защиты «С» или «В» в контексте ОПН?
Классификация по классам защиты (B, C, D) более характерна для низковольтных УЗИП (IEC 61643). Для высоковольтных ОПН используется разделение по месту установки и назначению: Сетевые (для защиты от прямых ударов молнии и удаленных грозовых разрядов, устанавливаются на вводе ВЛ на ПС) и Стационарные (для защиты от коммутационных и набегающих волн, устанавливаются непосредственно у защищаемого оборудования, например, у силового трансформатора). ОПН OSNOVO могут выполнять обе функции в зависимости от параметров.
Нужно ли заземлять ОПН отдельным заземляющим проводником?
Да, каждый ОПН должен быть подключен к заземляющему устройству (ЗУ) отдельным медным проводником сечением не менее 16 мм² (для 6-35 кВ) с минимально возможной длиной и без петель для снижения индуктивности. Соединение с ЗУ должно быть выполнено с помощью сварки или болтового соединения с контролем. Запрещено использовать для заземления ОПН конструкции опор, не входящие в контур заземления.
Как часто необходимо проводить диагностику ОПН и каковы признаки их отказа?
Периодичность диагностики регламентируется ПТЭЭП и внутренними регламентами энергокомпании, обычно 1 раз в 6 лет для плановых измерений, а также после срабатывания при значительных токах. Признаками возможного отказа или старения являются: видимые повреждения корпуса, срабатывание индикатора (отсекателя), повышенный ток утечки и tg δ при диагностике, а также повышенный нагрев корпуса, выявляемый тепловизионным контролем.
Заключение
Устройства грозозащиты OSNOVO представляют собой современное, технологически зрелое решение для обеспечения надежности электроэнергетических систем напряжением от 6 до 220 кВ и выше. Их конструкция, основанная на высокоэнергоемких варисторах и атмосферостойкой полимерной изоляции, обеспечивает превосходные ограничивающие характеристики, механическую прочность и долговечность даже в сложных климатических условиях. Широкий модельный ряд позволяет подобрать ОПН или разрядник для любой типовой задачи защиты подстанционного и линейного оборудования. Соблюдение правил выбора, монтажа и плановой диагностики гарантирует эффективную работу устройств на протяжении всего срока службы, минимизируя риски повреждения дорогостоящих активов энергосистемы.