Ограничители перенапряжений (ОПН)
Нелинейные ограничители перенапряжений (ОПН) предназначены для защиты электрооборудования от всех видов перенапряжений, которые могут возникнуть в электрических сетях среднего и высокого классов напряжения переменного тока промышленной частоты. Эти аппараты обладают хорошими эксплуатационными свойствами и надежностью.
Ограничители перенапряжений на классы напряжений от 3 до 110 кB
1 - фланец верхний; 2 - экран; 3 - покрышка; 4 - резистор; 5 - полимерная композиция; 6 - фланец нижний; 7 - болт заземления; 8 - основание ОПН
ОПН от 3 до 20 кВ
ОПН на 35 KB
Ограничители перенапряжений нелинейные (ОПН) отличаются от вентильных разрядников только отсутствием ИП и материалом НРР. Свойства материала, применяемого в НРР ограничителей, а нм является оксидно-цинковая керамика, и позволили отказаться от ИП. НРР ограничителя перенапряжения с одного конца подключен непосредственно к сети, а с другого заземлен через регистратор срабатывания (за исключением ОПИ специального назначения). В нормальном режиме работы ОПН через его НРР проходит ток проводимости, обусловленный рабочим напряжением сети. Длительный ток проводимости через НРР несколько нагревает резистор и является причиной постепенного старения оксидно-цинковой керамики, выражающегося в увеличении тока проводимости. При его чрезмерном увеличении может произойти тепловой пробой НРР и выход ОПН из строя. Поэтому важной задачей при расчете и конструировании ОПН наряду с выбором защитных характеристик является определение срока его службы.
По этой же причине особое внимание при эксплуатации ОПН следует обращать на изменение во времени токов проводимости, предотвращая аварийные ситуации, вызываемые ограничителями.
Защитное действие ОПН обусловлено тем, что при появлении опасного для изоляции перенапряжения проходящий через ограничитель импульсный ток вследствие высокой нелинейности резисторов не создает опасного для изоляции повышения напряжения.
Для класса напряжения до 500 кВ включительно ОПН представляют собой одноколонковые одноэлементные конструкции, а для класса напряжения 750 кВ — многоэлементные. Внутри элемента ОПН размещается НРР, состоящий да большого числа единичных дисковых резисторов (диаметр диска 28 НЬ 0,5 мм, а высота 10 + 0,5 мм) из оксидно-цинковой керамики. Для удобства сборки ОПН НРР разделен на несколько одинаковых блоков. При сборке ОПН блоки устанавливаются один на другой и соединяются между собой последовательно. Каждый блок состоит из нескольких параллельных колонок резисторов. Каждая такая колонка составляется из единичных дисковых резисторов, подобранных по электрическим характеристикам, оформляется в единое целое с помощью термоусаживаемой трубки, которая после термообработки при температуре 150 — 160 °С плотно облегает резисторы (до термообработки внутренний диаметр трубки 40 мм, после термообработки — менее 28 мм).
Минимальное число резисторов в одной колонке — 38 (в ОПН-1-110ХЛ4), а максимальное — 100 (в ОПН-750У1).
Колонки подбираются в блок таким образом, чтобы они имели одинаковые (с принятой точностью измерений)· 1) ток проводимости при напряжении, соответствующем фазному и превышающем фазное в 1,3 раза, 2) остающееся напряжение при импульсном токе 8/20 мкс амплитудой 100 А.
Число параллельных колонок резисторов, блоков и общее число единичных резисторов приведено в табл. 1.
Таблица 1. Комплектация ОПН.
* Внутри блока параллельно НРР размещены ИПВД и электрически соединены с НРР.
Колонки резисторов крепятся снаружи к металлическим фланцам, закрепленным на торцах перфорированного стеклотекстолитового цилиндра, образуя блок резисторов. Квадратные отверстия в стенках стеклоэпоксидного цилиндра, образованные при намотке стеклянных нитей, заполнены тонкой пленкой эпоксидной смолы. При определенном избыточном давлении эта пленка разрушается и в стенках цилиндра образуются сквозные отверстия. Для улучшения теплоотдачи от всех колонок резисторов в окружающую среду радиальный зазор между колонками резисторов и внутренней поверхностью фарфоровой покрышки выполняется возможно меньшим, а пространство между фарфоровой покрышкой и стеклоэпоксидным цилиндром заполняется сухим кварцевым песком. После заполнения аппарата песком производится откачка оставшегося воздуха (остаточное давление 2· 103 Па), и обезгаженный аппарат заполняется сухим азотом (при нормальном атмосферном давление).