Ограничители перенапряжений нелинейные (ОПН) DEKraft: технические характеристики, классификация и применение

Ограничители перенапряжений нелинейные (ОПН) торговой марки DEKraft представляют собой современные высоковольтные аппараты, предназначенные для защиты электрооборудования сетей переменного тока частотой 50 и 60 Гц от коммутационных и грозовых перенапряжений. Они являются полным функциональным аналогом устаревших вентильных разрядников, но превосходят их по ключевым параметрам: быстродействию, пропускной способности, стабильности характеристик и отсутствию необходимости в обслуживании. Основной рабочий элемент ОПН — варистор на основе оксидно-цинковой керамики, обладающей высоконелинейной вольт-амперной характеристикой (ВАХ).

Принцип действия и конструктивные особенности

При нормальном рабочем напряжении ток через варисторный блок ОПН DEKraft составляет доли миллиампера (ток утечки). В этом режиме ограничитель представляет собой изолятор. При возникновении перенапряжения сопротивление варистора резко, нелинейно уменьшается на несколько порядков, и ОПН шунтирует защищаемую цепь, сбрасывая в землю импульсный ток. После снижения напряжения до рабочего уровня сопротивление варистора вновь возрастает, и ограничитель автоматически возвращается в дежурный режим без прерывания питания. Конструктивно ОПН DEKraft состоят из следующих основных элементов:

• Варисторные блоки (диски): Изготовлены методом высокотемпературного спекания оксида цинка с добавлением оксидов других металлов (Bi, Sb, Co, Mn и др.). Формируют нелинейную ВАХ.
• Стеклопластиковый стержень: Обеспечивает механическую прочность на растяжение и сжатие.
• Герметизирующая оболочка: Изготовлена из высококачественной полимерной (силиконовой) гидрофобной покрышки. Обеспечивает защиту от влаги, УФ-излучения и загрязнений, исключает необходимость периодической очистки.
• Фланцы и контактные выводы: Для механического крепления и электрического подключения.
• Предохранительный клапан (в некоторых исполнениях): Для сброса давления в случае катастрофического повреждения варистора.

Классификация и серии ОПН DEKraft

Ассортимент ограничителей DEKraft структурирован по классам напряжения, назначению и конструктивному исполнению. Основные серии представлены в таблице.

Таблица 1. Основные серии ОПН DEKraft и их назначение

Серия	Класс напряжения сети, кВ	Основное назначение и особенности	Стандарт
DEKraft OPN-П (Полимер)	6, 10, 35, 110, 220	Защита оборудования распределительных сетей и подстанций (силовые трансформаторы, выключатели, КРУ). Базовая серия с полимерной изоляцией.	ГОСТ Р 52725, МЭК 60099-4
DEKraft OPN-Р (Резьбовое соединение)	6, 10	Защита оборудования в КРУН, компактных трансформаторных подстанциях. Монтаж на резьбовую шпильку.	ГОСТ Р 52725, МЭК 60099-4
DEKraft OPN-С (Станционный)	110, 150, 220, 330, 500	Защита оборудования высоковольтных подстанций энергосистем. Повышенная энергоемкость и стойкость к токам.	ГОСТ Р 52725, МЭК 60099-4
DEKraft OPN-К (Кросс-арм)	6, 10	Защита от грозовых перенапряжений воздушных линий электропередачи. Установка на опорах ВЛ.	ГОСТ Р 52565
DEKraft OPN-Н (Низковольтные)	0.22, 0.38, 0.66	Защита сетей до 1000 В: вводные распределительные устройства, щитовое оборудование, системы АСКУЭ.	ГОСТ Р 51992

Ключевые технические параметры и маркировка

Выбор ОПН осуществляется по комплексу параметров, которые отражаются в его маркировке. Понимание этих параметров критически важно для корректного подбора аппарата.

Таблица 2. Основные параметры ОПН DEKraft и их описание

Параметр	Обозначение	Ед. изм.	Пояснение
Наибольшее длительно допустимое рабочее напряжение	Uр	кВ	Действующее значение напряжения, которое ОПН может выдерживать неограниченно долго без изменения характеристик. Ключевой параметр для выбора.
Номинальное напряжение ограничителя	Uном	кВ	Действующее значение напряжения, которое ОПН может выдерживать в течение 10 секунв в условиях перенапряжения.
Остающееся напряжение при импульсном токе волной 8/20 мкс	Uост	кВ	Пиковое значение напряжения на выводах ОПН при пропускании нормированного тока импульсной волны. Характеризует защитный уровень.
Номинальный разрядный ток	Iном	кА	Пиковое значение тока импульса 8/20 мкс, которое ОПН может многократно пропускать без повреждений.
Пропускная способность по току	Iпл	кА	Максимальный ожидаемый ток в месте установки (ток КЗ). ОПН должен выдерживать термическое воздействие этого тока.
Класс пропускной способности	—	—	Обозначает стойкость к длительным перенапряжениям: Высокий (H), Нормальный (N), Усиленный (S).

Пример маркировки: DEKraft OPN-П-10/12,5 УХЛ1 расшифровывается как: Ограничитель перенапряжений нелинейный, полимерный, для сети 10 кВ, с номинальным напряжением 12,5 кВ, климатического исполнения УХЛ1.

Выбор и монтаж ОПН DEKraft

Выбор ограничителя осуществляется в соответствии с РД 153-34.3-35.125-2002 и другими руководящими документами. Основные этапы:

1. Определение наибольшего длительно допустимого рабочего напряжения (U_р): Должно быть не менее наибольшего рабочего напряжения сети с учетом возможных повышений и неравномерности заземления нейтрали. Для сети 10 кВ с изолированной нейтралью U_р = 1.1
2. U_ном / √3 ≈ 12 кВ.
3. Выбор защитного уровня (U_ост): Должен быть ниже уровня импульсной прочности защищаемого оборудования с запасом 15-20%. Например, для трансформатора 10 кВ с испытательным импульсным напряжением 80 кВ выбирают ОПН с U_ост ≤ 65-70 кВ.
4. Выбор номинального разрядного тока и пропускной способности: Зависит от категории района по грозовой активности, типа подстанции (открытая/закрытая), уровня токов КЗ. Для ОРУ 110 кВ обычно выбирают I_ном = 10 кА.
5. Проверка по классу пропускной способности: В сетях с возможными длительными перенапряжениями (например, при замыканиях на землю в сетях с компенсированной нейтралью) выбирают ОПН класса H (High).

Монтаж ОПН DEKraft осуществляется на жестком основании в вертикальном положении. Необходимо обеспечить надежное электрическое соединение с заземляющим контуром (сечение заземляющего проводника не менее 16 мм² для меди) и с защищаемой цепью. Запрещается прикладывать к корпусу изгибающие и скручивающие усилия. Для ОПН серии «К» на ВЛ монтаж выполняется непосредственно на металлической траверсе опоры.

Контроль состояния и диагностика

ОПН DEKraft относятся к необслуживаемому оборудованию, но требуют периодического контроля. Основной метод эксплуатационной диагностики — измерение полного тока проводимости (ток утечки) при рабочем напряжении или приложенном постоянном напряжении. Резкое увеличение активной составляющей тока (более чем в 2 раза относительно паспортных данных или предыдущих измерений) свидетельствует о старении варистора и необходимости замены. Также проводится визуальный осмотр на отсутствие сколов, трещин, следов перегрева или пробоев на полимерной оболочке. Для стационарных ОПН серий «П» и «С» рекомендуется использование переносных или стационарных устройств мониторинга тока.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем ОПН принципиально лучше вентильного разрядника?

ОПН не имеет искровых промежутков, что обеспечивает мгновенное срабатывание, стабильность характеристик во времени, отсутствие сопровождающего тока и возможность работы при любом положении в пространстве. ОПН не требует проверки и регулировки искровых промежутков, обладает лучшей вибростойкостью и значительно большей пропускной способностью.

Как правильно выбрать U_р для сети 6-10 кВ с изолированной нейтралью?

Для сетей 6 кВ: U_р ≥ 7,2 — 7,5 кВ. Для сетей 10 кВ: U_р ≥ 12 — 12,5 кВ. Конкретное значение должно быть указано в проектной документации и учитывает режим нейтрали. Использование ОПН с заниженным U_р приводит к перегреву и тепловому пробою.

Можно ли устанавливать ОПН DEKraft в закрытых КРУН (КРУ внутренней установки)?

Да, для этого предназначены специальные серии, такие как OPN-Р с резьбовым креплением. Они имеют компактные габариты и предназначены для монтажа в ячейках КРУ. Необходимо соблюдать требования ПУЭ по расстояниям до заземленных частей.

Что означает класс пропускной способности «H», «N», «S» и как его выбрать?

• N (Normal, Нормальный): Для сетей с эффективно заземленной нейтралью, где длительные перенапряжения маловероятны.
• H (High, Высокий): Для сетей с незаземленной или компенсированной нейтралью, где возможно длительное (до нескольких часов) повышение напряжения на неповрежденных фазах при замыкании на землю.
• S (Special, Усиленный): Для особо тяжелых условий, например, на электростанциях или в сетях с особыми режимами.

Для большинства распределительных сетей 6-35 кВ с изолированной нейтралью обязателен выбор класса H.

Требуется ли для ОПН отдельный заземляющий контур?

Нет, ОПН присоединяется к общему заземляющему контуру подстанции или опоры ВЛ. Однако сечение заземляющего спуска должно соответствовать нормативам (не менее 16 мм² по меди) и обеспечивать малое индуктивное сопротивление для эффективного отвода импульсного тока.

Как интерпретировать рост тока утечки в эксплуатации?

Постепенный рост емкостной составляющей тока (реактивной) может быть связан с увлажнением или загрязнением поверхности. Резкий рост активной составляющей тока (особенно в 1.5-2 раза) указывает на необратимое старение варистора, рост потерь и риск теплового разгона. Такой ограничитель должен быть выведен из работы и заменен.

Каков средний срок службы ОПН DEKraft?

Номинальный срок службы составляет не менее 25 лет при соблюдении условий эксплуатации, правил выбора и монтажа. Фактический ресурс определяется количеством и энергией срабатываний, воздействием рабочих напряжений и климатических факторов. Регулярная диагностика позволяет прогнозировать остаточный ресурс.

Заключение

Ограничители перенапряжений DEKraft представляют собой надежное, современное и технически обоснованное решение для защиты электрооборудования всех классов напряжения. Широкий модельный ряд, соответствующий международным и национальным стандартам, позволяет точно подобрать аппарат под конкретные условия сети. Ключевыми преимуществами являются полная необслуживаемость, высокая надежность, отличные защитные характеристики и длительный срок службы. Корректный выбор по параметрам U_р, U_ост и классу пропускной способности, качественный монтаж и периодический контроль тока утечки гарантируют эффективную и долговременную работу защиты от перенапряжений.