Наибольшее длительно допустимое рабочее напряжение опн

Наибольшее длительно допустимое рабочее напряжение опн

Содержание

Наибольшее длительно допустимое рабочее напряжение ОПН (Uнро) является одной из основных характеристик ОПН, определяющей надежность его работы при воздействии как квазистационарных, так и грозовых и коммутационных перенапряжений. ОПН не предназначен для ограничения квазистационарных перенапряжений и защиты от них [22, 23, 25] и соответствующим образом должен быть от них отстроен.

Наибольшее длительно допустимое рабочее напряжение ограничителя соответствует одной из точек характеристики «напряжение – время» для бесконечно большого (25÷30 лет) времени воздействия данного напряжения. Поэтому значение Uнро должно быть выбрано таким, чтобы характеристика «напряжение – время» ОПН лежала выше характеристики «напряжение – время» сети (рис. 7.1). Характеристика «напряжение – время» сети представляет собой совокупность точек, соответствующих значениям квазистационарных напряжений и их длительностей, действующих на ОПН.

Большинство повреждений ОПН в сетях 6÷35 кВ с изолированной или компенсированной нейтралью происходит из-за воздействий дуговых или феррорезонансных перенапряжений.

Рис. 4.1. Характеристики «напряжение – время»: 1 – ОПН; 2 – сети

Правильным выбором наибольшего длительно допустимого рабочего напряжения ОПН можно отстроить ОПН от многократных срабатываний при дуговых перенапряжениях и тем самым повысить надежность его работы. Тогда как кратность и энергия феррорезонансных перенапряжений такова, что ни выбором значения Uнро, ни выбором энергоемкости невозможно обеспечить безаварийную работу ОПН при этом виде перенапряжений [25]. На подстанциях с ОПН феррорезонансные перенапряжения должны быть исключены оперативными и аппаратными мерами.

В большинстве случаев выбор наибольшего длительно допустимого рабочего напряжения ОПН может быть выполнен упрощенным способом.

В сетях 6÷35 кВ, работающих с изолированной нейтралью или с компенсацией емкостного тока замыкания на землю (без вращающихся машин), запасы электрической прочности изоляции оборудования достаточно велики, поэтому выбор значения Uнро может быть выполнен исходя из обеспечения надежности длительной (до 6 часов) работы ОПН при дуговых замыканиях на землю.

Читайте также:  Лечение сухой углекислой ванной

В данных сетях кратность дуговых перенапряжений может достигать 3,5, что соответствует максимальному значению перенапряжений

,

где Uнр – наибольшее рабочее напряжение сети (линейное), значения которого приведены в табл. 4.1.

Таблица 4.1. Классы напряжения электрооборудования [24]

Класс напряжения электрооборудования, кВ Наибольшее рабочее напряжение электрооборудования, кВ Номинальное напряжение электрической сети Uном, кВ Наибольшее длительно допустимое рабочее напряжение в электрической сети Uнр, кВ
7,2 6,0 6,9
6,6 7,2
12,0 10,0 11,5
11,0 12,0
40,5 35,0 40,5

Чтобы отстроить ОПН от дуговых перенапряжений, надо хотя бы выполнить условие Uостк≥ Uдуг, где . Типовая кратность ограничения коммутационных перенапряжений Кком при расчетном токе 500 А равна 2 [25]. Тогда условие выбора

Таким образом, значение наибольшего длительно допустимого рабочего напряжения ОПН в зависимости от класса напряжения должно находиться в пределах, указанных в табл. 4.2.

Таблица 4.2. Значения Uнро для сетей 6÷35 кВ с изолированной

Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰).

Папиллярные узоры пальцев рук — маркер спортивных способностей: дерматоглифические признаки формируются на 3-5 месяце беременности, не изменяются в течение жизни.

Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций.

Без зазрения совести можно сказать, что нелинейные ограничители перенапряжений ОПН не зря увенчаны ореолом популярной славы, лаврами, кимвалами, орденами, лентами и аттестатами. И в настоящее время нелинейные ограничители перенапряжений ОПН являются основными аппаратами защиты электрооборудования электрических сетей от грозовых и коммутационных перенапряжений, повсеместно заменяющими вентильные разрядники.

Улучшенные характеристики ограничителей перенапряжений по сравнению с вентильными разрядниками обусловлены заменой материала рабочего сопротивления – вилит был заменён варистором – полупроводником на основе окиси цинка (ZnO). Так как варистор обладает гораздо более нелинейной зависимостью тока от приложенного напряжения (вольт-амперной характеристикой) (рисунок 1) это позволило отказаться от использования искровых промежутков, что в свою очередь устранило все связанные с ними недостатки. В итоге, в отличие от своего предшественника вентильного разрядника, ограничитель перенапряжения электрически постоянно включён в сеть.

Рисунок 1. ВАХ варистора, тервита, вилита, тирита

Основные параметры. Конструкция

К основным параметрам ограничителя перенапряжений относятся:

  • Наибольшее длительно допустимое рабочее напряжение Uнр – наибольшее действующее значение напряжения промышленной частоты, которое может быть непрерывно приложено к ОПН в течении всего срока его службы и не приводит к повреждению ограничителя.
  • Номинальный разрядный ток Iн – амплитудное значение грозового импульса тока 8/20 мкс.
  • Пропускная способность Iпр (ток пропускной способности) – максимальное значение прямоугольного импульса тока длительностью 2мс. Без возникновения повреждений ограничитель перенапряжений ОПН должен выдерживать последовательность из 18 таких импульсов.
  • Удельная энергия, кДж/кВ – рассеиваемая ограничителем энергия, полученная при прохождении одного импульса тока пропускной способности, отнесённая к величине наибольшего длительно допустимого рабочего напряжения.
  • Остающиеся напряжения при нормированных токах – максимальное значение напряжения на ограничителе перенапряжений ОПН при прохождении через него импульса тока заданной величины и длительности.

Конструктивно ограничители перенапряжений ОПН состоят из колонки варисторов, заключённой в герметизированный полимерный корпус – стеклопластиковый цилиндр, механически удерживающий колонку варисторов, и нанесённое на поверхность цилиндра трекинг-эрозийное покрытие из кремнийорганической резины. Корпус в совокупности с покрытием дает возможность ОПН чувствовать себя комфортно при вынужденных променадах на колесах.

Именно колонкой варисторов – набором варисторных дисков – и определяются электрические характеристики ограничителей перенапряжений.

Пропускная способность. Классификационный ток

Классификация ограничителей перенапряжений ОПН производится по двум параметрам:

  • по величине номинального разрядного тока – 5000 А, 10000 А, 20000 А;
  • по току пропускной способности и удельной энергии.

Таблица 1. Классы пропускной способности ОПН

Класс пропускной способности Пропускная способность, А Удельная энергия, кДж/кВ, не менее
1 От 250 до 400 включ 1,0
2 От 401 до 750 включ. 2,0
3 От 751 до 1100 включ. 3,2
4 От 1101 до 1600 включ. 4,5
5 Св. 1601 7,1

ООО Северная Торговая Компания производит ограничители перенапряжений с пропускной способностью 1-го и 2-го классов и номинальным разрядным током 5 кА и 10 кА.

Также обязательным является нормирование классификационного тока ограничителя перенапряжения.
Классификационный ток Iкл – амплитудное значение активной составляющей тока промышленной частоты, которое используется для определения классификационного напряжения.

Измерение классификационного напряжения проводится на каждом ограничителе перенапряжений при приёмосдаточных испытаниях. Действующее значение напряжения промышленной частоты, при котором через ограничитель протекает классификационный ток, и называется классификационным напряжением. При этом рекомендованный диапазон классификационного тока – от 0,05 до 1 мА на 1 см2 площади варистора одноколонкового ОПН. Полученные измеренные значения должны быть не ниже, чем заявленные производителем.

Структурное обозначение ограничителя перенапряжений ОПН-10

Возможные комбинации электро-механических характеристик предлагаемых ограничителей перенапряжений можно уточнить на страницах, посвящённых этим ОПН. Однако достаточно часто с точки зрения электрических параметров сети не обладают какими-то особенностями и поэтому выбор ограничителя перенапряжения может быть основан лишь на таком параметре, как класс сети. Преимущественно это касается сетей среднего напряжения. Например, выбирая ограничитель перенапряжения ОПН-6 (класс напряжения 6 кВ) можно больше не указывать дополнительных параметров. То же касается и выбора ограничителя перенапряжения ОПН-10 (класс напряжения 10 кВ) – достаточно лишь одного параметра. Но если установка ограничителя перенапряжения производится в сеть класса напряжения 35 кВ (ограничитель перенапряжения ОПН-35), вероятнее всего нужно будет указать необходимо ли наличие изолированного вывода.

Длина пути утечки внешней изоляции

Ещё одним важным параметром ограничителя перенапряжения есть длина пути утечки внешней изоляции. Требования к величине данного параметра зависят от степени загрязнения условий на работу в которых рассчитан ограничитель. Рекомендуемые значения приведены в таблице 2.

Таблица 2. Длина пути утечки внешней изоляции

Степень загрязнения Длина пути утечки/наибольшее рабочее напряжение сети, см/кВ, не менее
I 1,8
II 2,0
III 2,5
IV 3,1

Ограничители, производимые Северной Торговой Компанией, выполняются с запасом по длине пути утечки внешней изоляции для степени загрязнения IV.

Контроль состояния ОПН и подключение регистратора срабатываний

Со временем от нагреваний и токовых пробоев происходит старение и разрушение оксид цинкового варистора, при этом значение классификационного тока (тока проводимости) значительно возрастает при неизменном классификационном напряжении – то есть полупроводник теряет свои нелинейные, а значит – защитные, свойства. Что бы осуществлять непрерывный контроль состояния ограничителя перенапряжений к нему подключают измерительные приборы – регистраторы срабатываний. Северная Торговая Компания предлагает два типа регистраторов срабатываний – с миллиамперметром и без.

Первый, помимо стандартного отображения количества срабатываний, ещё и показывает ток проводимости.

Для подключения требуются ограничители перенапряжений специального исполнения – с изолированным выводом. Северная Торговая Компания изготавливает такой тип ограничителей также.

Как производители ограничителей, мы предоставляем гарантийный срок эксплуатации – 3 года со дня ввода в эксплуатацию.

Как указано на нашем сайте – вся продукция задекларирована. Мы предоставляем декларации на конкретный вид оборудования по требованию заказчика.

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
ПО ПРИМЕНЕНИЮ ОГРАНИЧИТЕЛЕЙ
ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ НЕЛИНЕЙНЫХ
В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЯХ 6 — 35 кВ

Разработано: ОАО «Институт «Энергосетьпроект»», ОАО ВНИИЭ, НТК «ЭЛ-ПРОЕКТ» при участии ОАО «Институт Теплоэнергопроект».

Ю.И. Лысков, Н.П. . Антонова, О.Ю. Демина, А.В. Зуева — ОАО «Институт Энергосетьпроект»

К.И. Кузьмичева, Н.Н. Беляков — ОАО ВНИИЭ

Подьячев В.Н. — ОАО «Институт Теплоэнергопроект»

A .Г. Тер-Газарян — НТК «ЭЛ-ПРОЕКТ»

Утверждено: Департаментом научно-технической политики и развития РАО «ЕЭС России» 27.04.01 г.

1. Введение.

Необходимость создания методического документа, определяющего применение и выбор параметров ограничителей для защиты оборудования в электрических сетях 6 — 35 кВ от грозовых и коммутационных перенапряжений, обусловлена следующими причинами:

· В России заводы практически прекратили выпуск вентильных разрядников, перейдя на выпуск ограничителей перенапряжений нелинейных (ОПН). Основным их отличием от разрядника являются: отсутствие искровых промежутков и, соответственно, постоянное подключение к сети, а также более высокая нелинейность вольтамперной характеристики. За счет этих факторов ограничитель находится все время под напряжением сети и ток, протекающий через него, меняется от десятых долей миллиампера в нормальном режиме работы сети до сотни и тысячи ампер при воздействии коммутационных и грозовых перенапряжений. Поэтому выбор ограничителя определяется энергетическими воздействиями на него в коммутационных, грозовых и иных режимах (повышения напряжения в рабочих режимах, квазистационарных перенапряжениях).

· ОПН для электрических сетей 6 — 35 кВ, представленные на российском рынке, изготовляются различными заводами как на основе собственных конструкторских решений, так и по лицензиям международных электротехнических концернов.

Поэтому ОПН разных заводов-изготовителей, предназначенные для применения в одном классе напряжения, имеют отличающиеся характеристики, что должно быть учтено при выборе.

· Отечественные сети 6 — 35 кВ работают, в основном с изолированной или заземленной через дугогасительный реактор нейтралью, поэтому условия работы ОПН в этих сетях отличаются от сетей 110 — 750 кВ большими величинами и длительностями коммутационных и квазистационарных перенапряжений.

2. Назначение и область применения.

Настоящие «Методические указания по применению ограничителей в электрических сетях 6 — 35 кВ» (далее Указания), определяют применение и выбор основных параметров и типа ограничителей в воздушных, кабельных и смешанных сетях 6 — 35 кВ, а также в сетях собственных нужд (СН) станций с учетом режимов заземления нейтрали, компенсации емкостного тока замыкания на землю, работы релейной защиты и противоаварийной автоматики.

Настоящие указания не распространяются на выбор ОПН для установки в сетях генераторного напряжения блоков генератор-трансформатор.

Порядок действий при выборе ОПН, изложенный в настоящих Указаниях, может применяться при выборе ОПН любой фирмы. В качестве справочного материала в Приложении 1 приведены основные характеристики ОПН, выпускаемых различными производителями по техническим условиям, согласованным с РАО «ЕЭС России» [5, 6, 8, 10 — 14].

Указания предназначены для использования персоналом проектных и эксплуатационных организаций РАО «ЕЭС России», АО-энерго и электростанции, а также электросетевых объектов 6 — 35 кВ промышленных предприятий для определения требуемых характеристик и выбора по ним типа ограничителя перенапряжений в зависимости от условий его работы в месте установки при плановой замене разрядников, техперевооружении, реконструкции и проектировании новых распределительных устройств (РУ).

3. Определения и обозначения.

3.1 . Ограничитель перенапряжений нелинейный (ОПН, далее ограничитель), является одним из основных элементом системы защиты от перенапряжений, обеспечивающим защиту оборудования распределительного устройства (РУ) и линий от грозовых и коммутационных перенапряжений.

3.2 . В настоящем документе использована следующая терминология:

3.2.1 . Наибольшее длительно допустимое рабочее напряжение ограничителя — наибольшее действующее значение напряжения промышленной частоты, которое не ограничено, долго может быть приложено между выводами ограничителя. Обозначение — U НРО , кВ действ. (в каталогах зарубежных фирм — U С ).

3.2.2 . Временно допустимое повышение напряжения на ограничителе — наибольшее действующее значение напряжения промышленной частоты, превышающее U НРО , которое может быть приложено к ОПН в течение заданного изготовителем времени, не вызывая повреждения или термической неустойчивости. Обозначение — U ВНО , кВ действ.

Нормируемые изготовителями зависимости U ВНО от их допустимой длительности приведены в виде линейных зависимостей «напряжение промышленной частоты — время» в полулогарифмическом масштабе в Приложении 2. Значения U ВНО даны в долях U НРО . Часть производителей приводит такие характеристики как для случая «с предварительным нагружением» аппарата прямоугольным импульсом тока длительностью 2000 мкс, так и без него.

3.2.3 . Номинальное напряжение ограничителя — действующее значение напряжения промышленной частоты, которое ограничитель может выдержать в течение не менее 10 с в процессе рабочих испытаний. Номинальное напряжение должно быть не менее 1,25 наибольшего длительно допустимого рабочего напряжения.

3.2.4 . Остающееся напряжение ОПН ( U ОСТ ) — наибольшее значение напряжения на ограничителе при протекании через него импульсного тока с данной амплитудой и длительностью фронта.

3.2.5 . Защитный уровень ОПН при коммутационных перенапряжениях — остающееся напряжение на ограничителе при расчетном токе коммутационных перенапряжений. Обозначение — UoctK , кВ макс.

Нормируемая форма волны коммутационного импульса тока — 30/60 мкс или 1,2/2,5 мс.

3.2.6 . Защитный уровень ОПН при грозовых перенапряжениях — остающееся напряжение на ограничителе при протекании нормируемого тока грозовых перенапряжений. Обозначение — U остГ , кВ макс.

Нормируемая форма импульса тока — 8/20 мкс, амплитуда 5 кА.

3.2.7 . Номинальный разрядный ток ОПН — это максимальное значение грозового импульса тока 8/20 мкс, используемое для классификации ОПН. Обозначение — I ном , кА.

3.2.8 . Удельная энергия (энергоемкость) — рассеиваемая ограничителем энергия после нагрева его до 60 °С и последующего приложения одного нормируемого импульса тока отнесенного к 1 кВ наибольшего длительно допустимого рабочего (или номинального) напряжения ОПН.

Полная энергоемкость ОПН (ЭОПН) — произведение нормируемой производителем удельной энергоемкости на то напряжение, по отношению к которому она приведена (наибольшее рабочее длительно допустимое или номинальное напряжения ОПН). Обозначение — ЭОПН, кДж.

3.2.9 . Ток пропускной способности ОПН (ток большой длительности) — максимальное значение (амплитуда) прямоугольного импульса тока длительностью не менее 2000 мкс, которое прикладывается к ограничителю в процессе испытаний на пропускную способность 20 раз. Обозначение — I 2000 , А.

Значения ЭОПН и I 2000 (прямоугольного импульса тока большой длительности) для ОПН выпускаемых по согласованным с РАО «ЕЭС России» техническим условиям приведены в Приложении 1.

3.2.10 . Ток срабатывания противовзрывного устройства, т.е. устройства для сброса давления (I кз ОПН, кА) — наибольшее значение тока, при котором в случае внутреннего повреждения ОПН не происходит взрывного разрушения его покрышки или, при ее повреждении, разлет осколков ОПН находится внутри нормируемой зоны.

при коммутации элементов сети, сопровождающих внезапное изменение ее схемы или режима. Обозначение — U к , кВ макс. Описание основных видов коммутационных перенапряжений в сетях 6 — 35 кВ приведено в Приложении 3.

3.2.12 . Квазистационарные (временные) перенапряжения — перенапряжения промышленной или близкой к ней частоты, а так же перенапряжения на высших и низших гармониках, не затухающие или слабо затухающие, возникающие как следствие коммутации элементов сети (например, замыкании на землю, обрыве провода) и ликвидирующиеся действием релейной защиты или оперативного персонала. Возникновение, величина и длительность этих перенапряжений определяются сочетанием параметров сети. Обозначение — Uv , кВ действ. Описание основных видов квазиустановившихся в сетях 6 — 35 кВ приведено в Приложении 3 .

К этим перенапряжениям относятся резонансные и феррорезонансные перенапряжения на промышленной частоте, низших и высших гармониках, перенапряжения с медленно изменяющейся вследствие затухания или изменения параметров системы (например, ЭДС и индуктивностей генераторов) частотой или амплитудой.

3.2.13 . Режим заземления нейтрали. Отечественные сети 6 — 35 кВ работают с изолированной нейтралью, либо нейтралью заземленной через дугогасящий реактор (ДГР) или резистор.

Область применения ДГР определяется в соответствии с ПТЭ и ПУЭ.

3.2.14 . Наибольшее эксплуатационное рабочее линейное напряжение в электрической сети — определяют как наибольшее возможное фазное напряжение сети, полученное на основе анализа регистрационных суточных записей или замеров при эксплуатации РУ за год, длительностью не менее 6 часов в сутки, повторяющееся не менее 2 раз в год. Обозначение — U СЕТИ , кВ действ.

4. Основные положения по выбору параметров ОПН.

4.1 . К основным выбираемым параметрам ограничителя относятся: наибольшее длительно допустимое рабочее напряжение, номинальный разрядный ток, энергоемкость, уровни остающегося напряжения при коммутационном и грозовом импульсе тока, величина тока срабатывания противовзрывного устройства, длина пути утечки внешней изоляции.

4.2 . Основные параметры ограничителя выбирают, исходя из назначения, требуемого уровня ограничения перенапряжений, места установки, а также схемы сети и ее параметров (наибольшего рабочего напряжения сети, способа заземления нейтрали, величины емкостного тока замыкания на землю и степени его компенсации, длительности существования однофазного замыкания на землю и т.д.).

4.3 . По назначению ограничители применяют для защиты оборудования от грозовых и коммутационных перенапряжений.

4.3.1 . В соответствии с ПУЭ при защите от грозовых перенапряжений ОПН устанавливают:

— в РУ 6 — 35 кВ, к которым присоединены ВЛ;

— в схемах грозозащиты вращающихся машин;

— на обмотках 6 — 35 автотрансформаторов,

— на обмотках 6 — 10 кВ трансформаторов, в случае установки молниеотводов на трансформаторных порталах.

4.3.2 . При защите от коммутационных перенапряжений ОПН могут быть установлены на присоединениях с вакуумными выключателями, коммутирующими вращающиеся машины и трансформаторы, а также в электроустановках, имеющих облегченную или ослабленную в процессе эксплуатации (например, у электродвигателей, кабелей) изоляцию.

5. Методика выбора основных параметров ОПН.

5.1. Выбор наибольшего длительно допустимого рабочего напряжения ОПН.

5.1.1 . В сетях 6 — 35 кВ, работающих с изолированной нейтралью или с компенсацией емкостного тока замыкания на землю и допускающих неограниченно длительное существование однофазного замыкания на землю (ОЗЗ), наибольшее рабочее длительно допустимое напряжение ограничителя выбирается равным наибольшему рабочему напряжению электрооборудования для данного класса напряжения по ГОСТ 1516.3 . Их значения приведены в табл. 1 .

Наибольшее рабочее напряжение электрооборудования.

Оценить статью
Добавить комментарий