Анализ применения ограничителей перенапряжений в электросетях 0,38-110 кВ

В тех случаях, когда нижний предел отключаемых разрядником токов больше тока двухфазного кз, разрядники заменяют искровыми промежутками. Трубчатые разрядники и защитные промежутки присоединяют к заземляющему устройству кратчайшим путем при помощи спусков, выполненных оцинкованным проводом с площадью поперечного сечения 35 мм2 или прутком диаметром 10 мм. При этом в случае применения искровых промежутков на высоте 2,5 м устанавливают дополнительный искровой промежуток. Сопротивление заземляющего устройства должно быть не более 10 Ом при удельном сопротивлении грунта р = 100 Ом/м, 15 Ом при р=100...500 Ом/м и 20 Ом при р =500... 1000 Ом/м.

2.2.6 Защита линий и потребительских электроустановок напряжением 0,38 кВ

В населенных пунктах линии напряжением 0,38 кВ подвергаются как прямым ударам молнии, так и индуктированным перенапряжениям, которые по проводам ВЛ 0,38 кВ и по внутренней проводке проникают в дома и производственные помещения, поражая людей, животных, изоляцию оборудования, вызывая пожары. Для снижения этих перенапряжений устраивают защитные промежутки и надежно их заземляют. Защитные промежутки выполняют путем бандажа из катанки к крюкам фазных проводов или приваривания и присоединения нулевого провода к заземляющему спуску, который присоединяют к заземляющему устройству. Такие защитные промежутки с заземлениями устанавливают на ВЛ напряжением 0,38 кВ через 100 м при числе часов грозовой деятельности в год 40 и более, а при числе грозовых часов 20...40 в году - через 200 м. Кроме того, устанавливают искровые промежутки и заземления на конечных опорах линий, имеющих ответвления к вводам в дома, если до соседнего заземления на линии более 50 м. Импульсное сопротивление заземления должно быть не более 30 Ом. Заземляющие устройства должны быть также выполнены на опорах с ответвлениями к вводам в помещения, где может быть сосредоточено большое число людей: школы, читальни, ясли, больницы и т. п., а также на опорах с ответвлениями к вводам в помещения, которые представляют большую хозяйственную ценность: животноводческие помещения, склады, мастерские и др., на вводах которых рекомендуется устанавливать вентильные разрядники типа РВН 0,5 и ГЗа 0,66/2,5.

В случае применения железобетонных опор к заземляющему спуску присоединяют стальную арматуру опор. Заземления защитных искровых промежутков и разрядников - защитное заземление - следует совмещать с повторными.

2.2.7 Защита оборудования подстанций от волн перенапряжений, набегающих с линии

Для уменьшения амплитуд перенапряжения и тока волны, набегающей с линии на подстанцию, подходы ВЛ к РУ подстанций напряжением 35 кВ и выше защищают троса ми на расстоянии 1...6 км от подстанции, если ВЛ выполнена на деревянных опорах. В начале тросового подхода на линии устанавливают комплект трубчатых разрядников. Если по линии возможна подача энергии от другой подстанции, устанавливают второй комплект трубчатых разрядников у другого конца троса для защиты разъединителя, потому что разъединитель имеет ослабленную изоляцию (его монтируют на металлической раме и разрядное расстояние равно только высоте изолятора).

Для защиты изоляции оборудования подстанций на шинах устанавливают вентильные разрядники, которые присоединяют кратчайшим путем к контуру заземления подстанции. К тому же контуру заземления присоединяют и разрядники. Не требуется защищать тросом подход ВЛ напряжением 35 кВ к двухтрансформаторной подстанции при мощности трансформатора до 1000 кВА, а также к однотрансформаторной подстанции при наличии резервного питания со стороны 10 кВ, если число грозовых часов в году не более 60.

В этом случае опоры подхода ВЛ к подстанции на длине не менее 0,5 км должны иметь заземлители с сопротивлением не более 10 Ом при р = 100Ом-м, 15 0м при р = 100...500 Омм и 20 Ом при 500Омм, а на линии с деревянными опорами еще необходима установка трубчатых разрядников на первой опоре подхода со стороны линии. Импульсное сопротивление заземления должно быть не более 10 Ом. На питающих линиях, так же, как и при защите подхода тросом, устанавливают второй комплект разрядников, которые присоединяют к заземляющему контуру подстанции.

Оборудование подстанции защищается вентильными разрядниками, которые устанавливают не далее 10 м от трансформатора.

Подстанции напряжением 35...110 кВ с трансформаторами мощностью до 40 MBА, присоединяемые к ответвлениям длиной менее 1...2км существующих линий, не защищенных тросом по всей длине, имеют грозозащиту по упрощенным схемам. Сопротивление заземления каждого комплекта трубчатых разрядников не должно превышать 10 Ом. Когда перед ТП 3...20/0,38 кВ или РУ 3...20 кВ имеется кабельная вставка длиной менее 50 м, разрядники устанавливают так, чтобы параллельно его искровому промежутку был включен штыревой изолятор. Его емкость шунтирует искровой промежуток разрядника и уменьшает импульсное пробивное напряжение. Заземление разрядника и оболочки кабеля с муфтой делают общим. К заземлению вентильных разрядников, установленных на вводе тупиковой ТП 3...20/0,38 кВ, присоединяют также кабельную оболочку и броню. Если ВЛ выполнена на деревянных опорах, на расстоянии 200...300 м от конца кабеля следует устанавливать второй комплект трубчатых разрядников. Сопротивления заземления должны быть не более 10 Ом при 1000 Омм.

2.2.8 Длинно-искровые разрядники - особый класс грозозащитных устройств

РДИ являются российской разработкой и по своим конструктивным параметрам, техническим характеристикам и функциональным возможностям представляют особый класс устройств грозозащиты, не имеющий мировых аналогов .

Принцип действия всех видов РДИ заключается в ограничении грозовых перенапряжений на ВЛ за счет искрового перекрытия по поверхности изоляционного тела разрядника с длиной канала разряда, в несколько раз превосходящей строительную высоту защищаемой изоляции, и гашении сопровождающих токов промышленной частоты за счет обеспеченного таким образом снижения величины среднего градиента рабочего напряжения вдоль канала грозового перекрытия.

Главным отличительным достоинством класса длинно-искровых разрядников является их неподверженность разрушениям и повреждениям грозовыми и дуговыми токами, поскольку они протекают вне аппаратов, по воздуху вдоль их поверхности.

Это уникальное для грозозащитных аппаратов качество наряду с конструктивной простотой предопределило возможность их успешного применения в качестве эффективного и надежного средства защиты воздушных линий и электрических сетей от грозовых перенапряжений и их последствий.

Технические характеристики петлевого разрядника РДИП-10-4-УХЛ1.

Разрядник предназначен для защиты воздушных линий электропередачи напряжением 6, 10 кВ трехфазного переменного тока с защищёнными и неизолированными проводами от индуктированных грозовых перенапряжений и их последствий и рассчитан для работы на открытом воздухе при температуре окружающего воздуха от минус 60°С до плюс 50°С в течение 30-и лет.

Конструктивный эскиз, показывающий общий вид и основные составные части разрядника приведен на рис.1а. Разрядник состоит из согнутого в виде петли металлического стержня, покрытого слоем изоляции из полиэтилена высокого давления. Концы изолированной петли закреплены в зажиме крепления, с помощью которого разрядник присоединяется к штырю изолятора на опоре ВЛ. В средней части петли поверх изоляции расположена металлическая трубка. На проводе ВЛ, напротив металлической трубки разрядника, закрепляется универсальный зажим для создания необходимого воздушного искрового промежутка S.

а)	б)

Рис. 2.7 - Общий вид петлевого разрядника на опоре ВЛ

а) конструктивный эскиз;

б) фотография испытаний на макете.

Закрепление изолированной петли разрядника на ВЛ производится с помощью зажима крепления. Зажим крепления изготовлен из стали, покрытой защитным слоем цинка, и имеет конструкцию, обеспечивающую надежное крепление разрядника к элементам арматуры ВЛ. Конструкция зажима крепления разрядника может быть изменена и иметь форму, адаптированную под конкретные условия крепления разрядника на опоре ВЛ.

Универсальный зажим для провода изготовлен из стали, покрытой защитным слоем цинка. Конструкция зажима позволяет устанавливать его как на неизолированные, так и на защищённые провода, зажим для которых имеет прокусывающие шипы.

Принцип работы разрядника основан на использовании эффекта скользящего разряда, который обеспечивает большую длину импульсного перекрытия по поверхности разрядника, и предотвращении за счет этого перехода импульсного перекрытия в силовую дугу тока промышленной частоты.

При возникновении на проводе ВЛ индуктированного грозового импульса искровой воздушный промежуток S между проводом ВЛ и металлической трубкой разрядника пробивается, и напряжение прикладывается к изоляции между металлической трубкой и металлическим стержнем петли, имеющим потенциал опоры.

Под воздействием приложенного импульсного напряжения вдоль поверхности изоляции петли от металлической трубки к зажиму крепления разрядника (по одному, или по обоим плечам петли) развивается скользящий разряд. Вследствие эффекта скользящего разряда вольт-секундная характеристика разрядника расположена ниже, чем вольт-секундная характеристика изолятора, т.е. при воздействии грозового перенапряжения разрядник перекрывается, а изолятор нет.

После прохождения импульсного тока молнии разряд гаснет, не переходя в силовую дугу, что предотвращает возникновение короткого замыкания, повреждение провода и отключение ВЛ.

На рис.2.7 б представлен момент срабатывания разрядника при воздействии грозового импульса перенапряжения во время лабораторных испытаний на полномасштабной модели траверсы ВЛ 10 кВ.

Основные технические характеристики разрядника приведены в табл. 2.2.

Таблица 2.2 - Технические характеристики РДИП-10-4-УХЛ1

Класс напряжения	10 кВ
Длина перекрытия по поверхности	78 см
Внешний искровой промежуток	2-4 см
Импульсное 50 %-ное разрядное напряжение, не более: на положительной полярности на отрицательной полярности	110 кВ 90 кВ
Напряжение координации с изолятором ШФ10-Г *	300 кВ
Многократно выдерживаемое внутренней изоляцией импульсное напряжение, не менее	50 импульсов 300 кВ
Выдерживаемое напряжение промышленной частоты, не менее: в сухом состоянии под дождём	42 кВ 28 кВ
Многократно выдерживаемый импульсный ток 820 мкс, не менее	20 импульсов 100 кА
Масса	2,3 кг
Срок службы, не менее	30 лет

Наибольшее напряжение при стандартной форме импульса 1,2/50 мкс, при котором обеспечивается защита разрядником изолятора, называется «напряжением координации».

Разрядник предназначен для защиты ВЛ 6, 10 кВ от индуктированных грозовых перенапряжений, которые, как уже отмечалось, составляют подавляющую долю от общего числа грозовых перенапряжений, способных приводить к перекрытиям изоляции.

Известно, что величина индуктированных перенапряжений не превосходит значения 300 кВ, и это позволяет при правильной организации грозозащиты исключить возможность одновременного перекрытия двух или трех фаз на одной опоре и, соответственно, междуфазных кз.. Для этого необходимо устанавливать по одному разряднику на опору с чередованием фаз, например, на первой опоре разрядник устанавливается на фазу А, на второй - на фазу В, на третьей - на фазу С и т.д.

При такой системе установки индуктированное на линии грозовое перенапряжение приводит к перекрытию разрядников на разных фазах соседних опор и образованию контура междуфазного замыкания сопровождающего тока напряжения промышленной частоты, в который включены сработавшие разрядники и сопротивления заземления опор Rз , ограничивающие этот ток на уровне нескольких сотен ампер, способствуя его гашению и предотвращению отключения ВЛ.

Разрядные характеристики РДИП-10 обеспечивают то, что ни один из изоляторов всех трех фаз в данной схеме не перекрывается, поскольку каждый из них защищен разрядником, установленным электрически параллельно ему и расположенным либо непосредственно рядом с изолятором, либо на соседней опоре.

При уровнях индуктированных перенапряжений, близких к импульсному напряжению срабатывания разрядника, возможно перекрытие разрядника лишь на одной опоре, приводящее к однофазному замыканию на землю. Ток замыкания при этом не превышает 10-20 А, и петлевой разрядник с общей длиной перекрытия 80 см гарантированно исключает возникновение силовой дуги.

На основе вышеприведённых средств защиты появился новый класс - ограничители перенапряжения нелинейные, обладающих множеством достоинств и удовлетворяющих современным требованиям.

3. Ограничители перенапряжений нелинейные

Ограничители перенапряжений нелинейные (ОПН) предназначены для использования в качестве основных средств защиты электрооборудования станций и сетей от коммутационных и атмосферных перенапряжений на классы напряжений от 0,38 до 110 кВ для сетей переменного тока и на напряжение от 3,3 до 27,5 кВ для подвижного состава и систем электроснабжения энергообъектов, промышленной частоты 48-62 Гц

При их разработке были использованы последние технологические достижения и опыт эксплуатации ОПН в отечественной и зарубежной практике. Ограничители рекомендуется применять вместо вентильных разрядников соответствующих классов напряжения при проектировании, эксплуатации, техническом перевооружении и реконструкции электроустановок.

3.1 Серия ОПН включает в себя четыре типа ограничителей

ОПН-KP предназначены для надежной защиты электрооборудования в сетях класса напряжения 6-10 кВ с изолированной или резонансно заземлённой нейтралью. Рекомендуются для использования в распределительных сетях для защиты трансформаторов и двигателей. Изготавливаются для внутренней установки (УХЛ2 по ГОСТ 15150) и предназначены для эксплуатации на высоте над уровнем моря до 1000 м при температуре окружающей среды от минус 60°С до плюс 55°С и влажности окружающей среды:

*среднегодовое значение 80 % при 15°С;

*верхнее значение 100 % при 25°С.

ОПН-PT предназначены для гарантированной защиты наиболее ответственного электрооборудования в сетях класса напряжения3-10 кВ с изолированной или резонанснозаземлённой нейтралью. Типы ОПН-PT рекомендуется применять в условиях частых и интенсивных воздействий перенапряжений для защиты трансформаторов электродуговых печей, изоляции кабельных сетей, электрических генераторов, двигателей и т.п. Предназначены для эксплуатации на высоте над уровнем моря до 1000 м при температуре окружающей среды от минус 60°С до плюс 55° С для внутренней установки (УХЛ2 по ГОСТ 15150). Влажность окружающей среды в эксплуатации:

*среднегодовое значение 80 % при 15°С;

*верхнее значение 100 % при 25° С.

ОПН - 35,110, предназначены для защиты электрооборудования подстанций и воздушных линий электропередачи от грозовых и коммутационных перенапряжений в сетях класса напряжения 35 кВ с изолированной или компенсированной нейтралью и 110 кВ с эффективно заземленной нейтралью. Предназначены для эксплуатации на высоте над уровнем моря до 1000 м при температуре окружающей среды от минус 60° С до плюс 55° С в условиях наружной установки (УХЛ1 по ГОСТ 15150). Влажность окружающей среды в эксплуатации:

*среднегодовое значение 80 % при 15° С;

*верхнее значение 100 % при 25° С.

ОПН - 6, 10 предназначены для защиты электрооборудования распределительных устройств и аппаратов от грозовых и коммутационных перенапряжений в воздушных сетях класса напряжения 6-10 кВ с изолированной или резонансно заземлённой нейтралью. Ограничители могут быть использованы везде, где ранее предусматривалось применение вентильных разрядников РВО. Предназначены для эксплуатации на высоте над уровнем моря до 1000 м при температуре окружающей среды от минус 60° С до плюс 55° С в условиях наружной установки (УХЛ1 по ГОСТ 15150). Влажность окружающей среды в эксплуатации:

среднегодовое значение 80 % при 15° С;

верхнее значение 100 % при 25° С.

3.1.1 Достоинства ОПН

Наряду с известными преимуществами металлооксидных ограничителей перенапряжений, таких, как отсутствие сопровождающего тока после затухания волны перенапряжения, непрерывное подключение к защищаемой сети, способность поглощать большие энергии, и пр. ОПН обладают дополнительным набором привлекательных характеристик благодаря применению металлооксидных резисторов с нестареющими характеристиками в сочетании с применением уникальной технологии сборки в полимерный корпус:

необслуживаемость на протяжении всего срока службы

неограниченный коммутационный ресурс

глубокий уровень ограничения перенапряжений

широкий номенклатурный ряд рабочих напряжений.

стабильность нестареющих характеристик

взрывобезопасность и сейсмостойкость

высокая надежность в эксплуатации

стойкость к атмосферным загрязнениям

удобство встраивания в распредустройства

малые вес и габариты

При эксплуатации ОПН не требуется применение счетчика срабатывания, в следствие неограниченного коммутационного ресурса.

Ограничители перенапряжений ОПН полностью соответствуют требованиям международного стандарта МЭК 60099-4 и ГОСТ 163576-83.

Внешний вид ограничителей перенапряжений всех типов серии TEL представлен на иллюстрации ниже.(приложение 3)

Ограничители перенапряжений изготавливаются с фарфоровой и полимерной внешней изоляцией. ОПН с фарфоровой изоляцией представляют собой высоковольтный аппарат в фарфоровой покрышке на основе оксидно-цинковых высоконелинейных варисторов, без искровых промежутков. ОПН с полимерной изоляцией выполнены в виде единичного нелинейного варистора, опрессованного в оболочку из полимерного материала.

Применение полимеров для производства внешней изоляции ОПН позволило разработать ограничители, способные эксплуатироваться как в районах с высокой загрязненностью, так и в сейсмоопасных районах и в условиях сильной вибрации и частых ударов. Полимерные корпуса обеспечивают взрывобезопасность ОПН, поскольку при повышении давления внутри корпуса вскрываются отверстия в стеклопластиковой трубе, заполненные резиной покрытия, и происходит сброс давления. Разлетаются только резиновые пробки, не вызывая каких-либо повреждений.

Ограничители в полимерных корпусах меньше повреждаются при транспортировке, хранении и монтаже. Ограничители серии ОПНп 6 + 110 кВ изготавливаются в двух типоисполнениях: опорном и подвесном. В зависимости от типоисполнения выполняется и комплектация аппаратов фланцами соответствующей конструкции. Не имеющий аналогов в отечественной и мировой практике метод бесшовного прессования кремнийорганических резин горячей вулканизации позволяет формировать надежное защитное покрытие из кремнийорганической резины с любой требуемой на практике развитостью внешней поверхности (длиной пути утечки). Одновременно заполнение внутренней полости компаундом, обладающим высокой адгезией, и со стеклопластиком и с керамикой, повышает номинальный разрядный ток и пропускную способность ОПН при грозовых импульсах тока.

3.1.2 Пример условного обозначения ОПН

в фарфоровой и полимерной покрышках:

ОПН-0,4 УХЛ2 (в фарфоровой покрышке)

ОПН-П-0,38УХЛ1 (в полимерной покрышке)

О - ограничитель

П - перенапряжений

Н - нелинейный

П - с полимерной покрышкой

0,38; 0,4 - класс напряжения, кВ

УХЛ - климатическое исполнение по ГОСТ 15150

1, 2 - категория размещения по ГОСТ 15150

Типы ОПН:

ОПН для электроподвижного состава переменного тока.

ОПН для устройств электроснабжения электрифицированных железных дорог.

ОПН для электрооборудования сетей переменного тока.

Расшифровка условного обозначения типа ограничителя:

Пример: ОПНп - 10/12/10/1-III УХЛ1

ОПНп - ограничитель перенапряжений нелинейный в полимерном корпусе

10 - класс напряжение сети, кВ;

12 - наибольшее длительно допустимое рабочее напряжение в кВ;

10 - номинальный разрядный ток, кА

1 - класс пропускной способности 1-400А, 2-500A и более

III - степень загрязнения изоляции по ГОСТ 9920

УХЛ1 - климатическое исполнение по ГОСТ 15150

Нелинейные ограничители перенапряжений в полимерных корпусах серии ОПН для защиты электрооборудования сетей постоянного и переменного тока с частотой 50Гц классы напряжения 0,38 кВ, 110кВ , с заземленной изолированной или компенсированной нейтралью классы напряжения 6...35 кВ от коммутационных и грозовых перенапряжений.

3.2 Конструкция ОПН

Ограничители представляют собой высоковольтные аппараты, состоящие из последовательно соединенных металлооксидных резисторов, имеющих нелинейную вольтамперную характеристику и размещенных внутри изоляционного корпуса. Высоконелинейная вольтамперная характеристика резисторов позволяет обеспечить непрерывное и безопасное нахождение ОПН под напряжением, обеспечивая при этом глубокий уровень защиты электрооборудования при возникновении перенапряжений.

При изготовлении ОПН используются нелинейные металлооксидные резисторы с нестареющими характеристиками лучших мировых производителей. Собственная технология сборки нелинейных резисторов в трекингостойкий полимерный корпус уникальна и аналогов в мировой практике не имеет.

При сборке ограничителей типов ОПН-КР, ОПН-РТ и ОПН -6, 10 колонка резисторов заключается между металлическими электродами и впрессовывается в оболочку из специального атмосферостойкого полимера, который обеспечивает требуемые механические и изоляционные свойства ограничителя. Ограничители OПH -6, 10 дополнительно покрываются оболочкой из силиконовой резины. Эта конструкция отлично зарекомендовала себя при различных условиях эксплуатации, включая районы с высоким уровнем атмосферных загрязнений. Ограничители типа OПH - 110 представляют собой аппараты вертикальной установки опорного типа. Прочный стеклоэпоксидный цилиндр с последовательно соединенными резисторами внутри обеспечивает прекрасные механические свойства. Металлические фланцы и силиконовая изоляция, образующая одновременно как внешнюю изоляционную поверхность, так и внутреннюю изоляцию колонки резисторов, определяют заданные изоляционные свойства ограничителя. Взрывобезопасность ограничителя обеспечивается наличием предохранительного устройства для сброса давления, выполненного в виде специальных противовзрывных отверстий. Ограничители ОПН -35, 110, не требуют применения экранного кольца благодаря компьютерному комплектованию ОПН резисторами с параметрами, соответствующими расчетной неравномерности распределения напряжения по высоте ОПН. Общим преимуществом в конструкциях ограничителей ОПН является отсутствие воздушных полостей внутри корпуса, что исключает возникновение перекрытия внутренней изоляции ограничителя и его выход из строя по этой причине.

Рис. 3.1 - Конструкции ОПН

3.3 Принцип действия

В нормальном рабочем режиме ток через ограничитель имеет емкостной характер и составляет десятые доли миллиампера. При возникновении волн перенапряжений резисторы ограничителя переходят в проводящее состояние и ограничивают дальнейшее нарастание перенапряжения до уровня, безопасного для изоляции защищаемого электрооборудования. Когда перенапряжение снижается, ограничитель вновь возвращается в непроводящее состояние.

Рис. 3.2 - График изменения тока и напряжения на ОПН при повышении воздействующего напряжения

3.4 Технические характеристики

Класс напряжения - номинальное напряжение от 6 до 110 кв.

наибольшее длительно допустимое рабочее напряжение ОПН - наибольшее действующее значение напряжения промышленной частоты, которое может быть приложено непрерывно к ОПН и не приводит к повреждению или термической неустойчивости ОПН при нормированных воздействиях.

импульс тока большой длительности (прямоугольный импульс) - прямоугольный импульс, который быстро возрастает до максимального значения, остается практически постоянным в течение нормированного периода времени, а затем быстро падает до нуля. Нормированная длительность импульса - 2000 мкс.

номинальный разрядный ток ОПН - максимальное значение грозового импульса тока 8/20 мкс, используемое для классификации ОПН. Для всех типов ОПН 10 кА.

импульс большого тока ОПН - импульс разрядного тока, имеющего форму волны 4/10 мкс, который используется для испытания устойчивости ОПН при прямых ударах молнии. Нормированная амплитуда импульса большого тока - 65 кА или 100 кА.

остающееся напряжение ОПН - наибольшее значение напряжения на ограничителе при протекании через него импульсного тока сданной амплитудой и длительностью фронта.

уровень остающегося напряжения при коммутационном импульсе - (U30/60) максимальное значение напряжения на ограничителе при протекании через него коммутационного импульсного тока с длительностью фронта импульса 30 мкс и временем полу спада импульса 60 мкс;

уровень остающегося напряжения при грозовом импульсе - (U8/20) ~ максимальное значение напряжения на ограничителе при протекании через него грозового импульсного тока с длительностью фронта импульса 8 мкс и временем полу- спада импульса 20 мкс;

характеристика "напряжение - время" -выдерживаемое напряжение промышленной частоты в зависимости от времени его приложения к ОПН. Показывает максимальный промежуток времени, в течение которого к ОПН может быть приложено напряжение промышленной частоты, превышающее Uнд, не вызывая повреждения или термической неустойчивости.

пропускная способность ОПН - это способность ОПН выдерживать без потери рабочих качеств воздействие 18 нормированных по максимальному значению прямоугольных импульсов тока с условной длительностью амплитуды не менее 2000 мкс и принятой последовательностью их приложения.

удельная энергия - рассеиваемая ограничителем электрическая энергия в долях наибольшего длительно допустимого рабочего напряжения, которую может рассеять ОПН без паузы для охлаждения и без потери термической стабильности во время рабочих испытаний в результате приложения нормированных импульсов в соответствии с требованиями МЭК 60099-4.

Взрывобезопасный ток при коротком замыкании Iкз

Максимальное изгибающее усилие.

Для примера приведём технические характеристики ограничителей типа ОПН - 35,110.

Таблица 3.1 - Технические характеристики ограничителей типа ОПН - 35,110

Наименование параметра	ОПН - Х/Х - 550 УХЛ1
	35/40.5	110/73	110/78	110/84
Класс напряжения сети, кВ	35	110	110	110
Наибольшее длит. допустимое раб. напряжение, Uнд, кВ	40.5	73.0	78.0	84.0
Номинальный разрядный ток 8/20 мкс, Iн, кА	10	10	10	10
Остающееся напряжение Uост, кВ, не более: При коммутационном импульсе тока 125 А, 30/60 мкс 250 А, 30/60 мкс 500 А, 30/60 мкс При грозовом импульсе тока 5000 А, 8/20 мкс 10000 А, 8/20 мкс 20000 А, 8/20 мкс При крутом импульсе тока 10000 А, 1/10 мкс
	93 98 101	167 176 181	178 188 192	191 202 207
	119 130 146	214 234 262	230 250 280	247 269 301
	153	276	295	317
Емкостный ток проводимости, Iс, мА, не более: амплитуда действующее значение	0.9 0.7	0.9 0.7	0.9 0.7	0.9 0.7
Удельная энергия ОПН, кДж/кВ Uнд, не менее	5.5	5.5	5.5	5.5
Максимальная амплитуда импульса тока 4/10 мкс, кА	100	100	100	100
Взрывобезопасный ток при коротком замыкании, Iкз, кА	30	30	30	30
Максимальное изгибающее усилие, Н	580	600	600	600

Характеристика «напряжение-время» ограничителей типа ОПН/-35,110 при возникновении квазистационарных перенапряжений

с предварительным рассеиванием энергии 5.5 кДж/кВ Uнд

без предварительного рассеивания энергии

Рис. 3.3 - Характеристика «напряжение - время»

3.5 Выбор ограничителей перенапряжений

3.5.1 Рекомендации по выбору ОПН

Внедрение защитных аппаратов нового поколения сталкивается с значительными трудностями их правильного применения. В первую очередь это связано с недостаточностью нормативных документов, регламентирующих правильное использование ОПН в сетях 0,38 - 110 кВ. Перед энергетическими предприятиями, как правило, возникают две взаимопротиворечащие друг другу задачи. С одной стороны глубоко ограничить перенапряжения, а с другой обеспечить надежную работу самого аппарата. Если приоритет при выборе параметров ОПН отдавать первой задаче, то снизится надежность работы ОПН. В обратном случае повышаются воздействия на изоляцию электрооборудования.

3.5.2 Методика выбора основных параметров ОПН

При выборе ОПН необходимо решить следующие основные задачи:

ОПН должен ограничить коммутационные и розовые перенапряжения до значений, при которых обеспечивается надежная работа изоляции защищаемых электроустановок;

ОПН должен надежно работать, не теряя своей термической устойчивости, при непрерывном воздействии наибольших рабочих напряжений сети;

ОПН должен надежно работать, не теряя своей термической устойчивости, при воздействии квазистационарных перенапряжений в рабочих и аварийных режимах;

ОПН должен быть взрывобезопасен при протекании токов КЗ в результате внутренних повреждений;

ОПН должен соответствовать механическими климатическим условиям эксплуатации.

Для решения перечисленных задач необходима следующая информация о параметрах сети и оборудования:

наибольшее рабочее напряжение сети;

режим заземления нейтрали;

схема и структура защищаемой подстанции указанием расстояний по ошиновке между аппаратами;

структура сети, прилегающей к подстанции, где устанавливаются ОПН;

значения токов КЗ;

наиболее вероятные виды грозовых и внутренних перенапряжений;

данные о составе релейной защиты и автоматики уставках времени срабатывания различных устройств защиты;

сведения о характеристиках генераторов, трансформаторов, синхронных компенсаторов, электродвигателей и другой нагрузки;

допустимый уровень изоляции оборудования.

В настоящем документе рассматриваются общие рекомендации, по выбору ОПН, а также рекомендации учитывающие особенности тех или иных электроустановок.

3.5.3 Выбор наибольшего длительно допустимого рабочего напряжения ОПН

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 (033), наибольшее рабочее длительно допустимое напряжение ограничителя выбирается большим или равным наибольшему рабочему напряжению электрооборудования для данного класса напряжения по ГОСТ 1516.3 или наибольшему рабочему напряжению сети.

Uн.р Uн.р. об. (3.1)

Где Uн.р - наибольшее длительно допустимое рабочее напряжение ОПН,

Uн.р. об. - наибольшее рабочее напряжение защищаемого оборудования.

Если длительность однофазного замыкания на землю ограничивается, то наибольшее длительно допустимое рабочее напряжение ОПН должно удовлетворять следующему условию:

Uн.р Uн.р. об./Кt (3.2)

где Кt - коэффициент, равный отношению допустимого повышения напряжения в течении времение tк наибольшему длительно допустимому рабочему напряжению ограничителя. Значение Kt определяют для значения времени однофазного замыкания на землю (t033) по зависимости "напряжения - время" для случая с предварительным нагружением нормируемым импульсом энергии.

Время существования однофазного замыкания на землю определяют по данным эксплуатации для места установки ОПН.

Длительность существования 033 зависит от вида электрических сетей и составляет:

в контролируемых сетях, питаемых от турбогенераторов, гидрогенераторов и синхронных компенсаторов, а также с присоединенными мощными электродвигателями, с токами однофазного замыкания на землю в генераторной цепи более 5 А - не более 0.5сек. При токе однофазного замыкания на землю ниже 5 А - 2ч и может быть увеличено до 6ч, если однофазное замыкание находится вне обмоток;

в кабельных сетях 6-35 кВ, не содержащих присоединенных турбогенераторов, гидрогенераторов и синхронных компенсаторов и мощных электродвигателей - 2ч и может быть допущено увеличение до 6ч по согласованию с энергоснабжающей организацией;

в воздушных сетях, работающих с изолированной нейтралью или компенсацией емкостного тока замыкания на землю и не содержащих электростанций и присоединений с электродвигателями, время отключения однофазного замыкания на землю не нормируется.

Нормированные значения для Uн.р. действительны для температуры окружающей среды до 45° С с учетом дополнительного нагрева от солнечной радиации. Если имеются другие источники повышения температуры окружающей среды, то необходимо увеличить значение Uн.р. Как правило, это необходимо при использовании ОПН, встроенных в электрооборудование (силовые трансформаторы, ячейки КРУ и КСО и другие виды оборудования).

Если температура окружающей среды превышает 45° С, то Uн.р увеличивают на 2% для каждых 5° С повышения температуры окружающей среды. В ряде случаев ОПН устанавливают на шинах подстанции или на шинах во внутренних распределительных устройствах (ячейках КРУ или КСО). В этом случае необходимо учитывать возможный нагрев ОПН от медных или алюминиевых шин. Расчетная температура шин, к которым может быть присоединен ОПН, составляет 70° С. В этом случае наибольшее длительно допустимое напряжение ОПН необходимо увеличить на 10% по сравнению с паспортными условиями эксплуатации.

3.5.4 Выбор номинального разрядного тока ОПН

Выбор ОПН по номинальному разрядному току производится в случае установки его для защиты от грозовых перенапряжений.

Во всех случаях номинальный разрядный ток принимают равным 5кА.

Номинальный разрядный ток принимают равным 10 кА в следующих случаях:

в районах с интенсивной грозовой деятельностью более 50 грозовых часов в год;

в схемах грозозащиты двигателей и генераторов, присоединенных к ВЛ;

в районах с высокой степенью промышленных загрязнений (IV степень загрязнения атмосферы) или, если ограничитель расположен в1000 или менее метрах от моря;

в схемах грозозащиты, к которым предъявляются повышенные требования к надежности.

3.5.5 Места установки ОПН для защиты от грозовых перенапряжений

При защите трансформатора от грозовых перенапряжений ОПН должен устанавливаться на защищаемом трансформаторе до коммутационного аппарата.

В РУ 3-10 кВ при выполнении связи трансформаторов с шинами при помощи кабелей расстояние от ОПН до трансформатора и аппаратов не ограничивается. При применении воздушной связи с шинами РУ расстояние от ОПН до трансформатора и аппаратов не должно превышать 60 м при ВЛ на деревянных опорах и 90 м на металлических и железобетонных опорах. В РУ 35- 220 кВ расстояние до ошиновки, включая ответвления от ограничителя до защищаемого объекта, выбирается в соответствии с рекомендациями ПУЭ.

3.5.6 Определение защитного уровня ограничителя при коммутационных перенапряжениях

Уровень ограничения коммутационных перенапряжений при дуговых замыканиях с 10% недокомпенсацией емкостного тока может быть определен по кривой (рис) в зависимости от параметра f.

f = (50Z/Uф)(Uф/А)1/а (3.3)

Z = (3.4)

L = Uф/3,14Iкз (3.5)

Uф = (Uраб сети) (3.6)

а - 0,04- степень нелинейности варистров.

Со, Cm- емкость фазы на землю и между фазами ОПН

Со = Iс /0,942 Uф,

где Iс - емкостной ток на землю в сети (А).

Iкз - трехфазный ток КЗ в месте установки ОПН

См= 0,27 Со - для кабеля; Сm = 0,4 Со -для ВЛ

A=U500/500a.

По полученной величине остающегося напряжения определяют расчетный коммутационный ток как, А

I = (Uост/А)1/а (3.7)

Рис. 3.4 - Графическая зависимость напряжения от частоты

3.5.7 Выбор типа ограничителя

Выбор типа ограничителя осуществляют в соответствии с определенными положениями и значениями параметров ОПН.

Для случая установки ОПН в районах с повышенной гололедно-ветровой нагрузкой, где возможны частые обрывы проводов, необходимо проверить выбранный тип ОПН на устойчивость к воздействию квазиустановившегося перенапряжения, возникшего в результате неполнофазного режима.

Если при обрыве провода длина ВЛ, присоединенная к трансформатору менее величины

Lпр = Iхх%Sн/(188С1U) (3.8)

Где:

Iхх%-ток холостого хода, в %,

Sн, Uн - номинальные мощность [кВА] и напряжение [кВ] трансформатора,

С1 - погонная емкость прямой последовательности [мкф/км].

то перенапряжения не превышают величины линейного напряжения и не представляют опасности для электрооборудования.

Если L >Lnp, то повышение напряжения определяется:

На рис. 3.5 приведена обобщенная зависимость фазного напряжения на линии Uфл от тока намагничивания трансформатора Iм с изолированной нейтралью при обрыве фазы этой линии (отпайки от нее). Параметры зависимости приведены в о.е.: напряжения - по отношению к номинальному напряжению трансформатора и тока - по отношению к номинальному току намагничивания трансформатора (току холостого хода).

По двум точкам строят зависимость напряжения на емкости линии U рассчитывая ее значения по формуле:

U = - 1,5 + IмнI/YLUфн (3.9)

где Y - удельная проводимость линии по нулевой последовательности, сим;

L - длина линии от места обрыва до трансформатора, км;

Iмн - номинальный ток намагничивания трансформаторов, А;

I- номинальный ток намагничивания, о.е. по отношению к номинальному току трансформатора, о. е.

Uфн - номинальное фазное напряжение трансформатора, кВ.

Пересечение построенной прямой U с обобщенной зависимостью Uфл дает значение установившегося перенапряжения на линии. Эти перенапряжения могут существовать несколько часов.

По зависимости "напряжение - время" ОПН для случая без предварительного нагружения энергией при длительности 11000 сек определяют значение Kt, рассчитывают U = Uy/Kt. Полученное значение U сравнивают с выбранным значением наибольшего длительно допустимого рабочего напряжения ОПН

Если Uн.д > U, то выбранный тип ОПН удовлетворяет всем условиям.

Если Uн.д < U, то выбирают ОПН с новым Uн.д, удовлетворяющим условию:

Uн.д < U (3.10)

Рис. 3.5 - Обобщенная зависимость фазного напряжения на линии Uфл от тока намагничивания трансформатора Iм

3.5.8 Выбор параметров ограничителей для защиты сети СН электростанций от перенапряжений при дуговых замыканиях на землю

В сетях СН электростанций ОПН устанавливают для защиты сети и электродвигателей от коммутационных перенапряжений, возникающих при дуговых замыканиях на землю. Т.к. наименьший выдерживаемый уровень изоляции имеет электродвигатель, то ограничитель выбирают в первую очередь из условия ограничения перенапряжений до величины, допустимой для электродвигателя.

Сеть СН электростанции может работать с изолированной нейтралью, либо с нейтралью, заземленной через дугогасительный реактор (ДГР), либо с нейтралью, заземленной через резистор.

3.6 Оценка эффективности применения нелинейных ограничителей перенапряжений для ограничения перенапряжений

Рассмотрим защиту подстанций от набегающих волн перенапряжения. Для защиты подстанционного оборудования от волн, набегающих с линии, применяются нелинейные ограничители перенапряжений (ОПН) или вентильные разрядники, задача которых ограничить максимальное значение волны напряжения, пришедшей с линии, до значения, безопасного для изоляции оборудования.

В схеме рис. 3.6,а объект (например, линейный разъединитель или выключатель) расположен до разрядника на расстоянии l от него, а в схеме рис. 3.6,б объект (трансформатор) расположен после разрядника также на расстоянии l. На эти схемы воздействует волна uпад, набегающая с линии. Нелинейный ограничитель характеризуется остающимся напряжением Uост.



Рис. 3.6 - Упрощенные схемы замещения тупиковой подстанции

сеть защита перенапряжение ограничитель

Рис. 3.7 - Изменение напряжении в схеме рис.3.6,а при С=0: а - в точке 1; б - в точке 2

На рис. 3.7,а и б изображены напряжения uи и uр соответственно в точках 1 и 2 схемы рис. 3.6,а без учета емкости объекта (С=0), а также падающая uпад и отраженная uотр волны. Падающая волна, дойдя до точки 2, отражается с тем же знаком, пока не будет достигнуто пробивное напряжение искрового промежутка разрядника Uпр,и. После пробоя промежутка (время t1) напряжение на разряднике практически стабилизируется и в момент времени t2 отраженная волна меняет знак на обратный.

Влияние емкости С защищаемого объекта иллюстрируется рис. 3.8,а и б. Падающая волна в точке 1 (рис. 3.6) преломляется и доходит до разрядника со сглаженным фронтом (Uпад.1) Отраженная волна, приходя в точку 1, также сглаживается емкостью (uотр.1), и суммарное напряжение на изоляции (рис. 3.8,а) изменяется более плавно, чем при отсутствии емкости (рис. 3.7,а), но основные характерные черты явления сохраняются: напряжение в пределах фронта нарастает, а затем падает до остающегося напряжения разрядника. Максимум напряжения на изоляции тем больше, чем больше крутизна падающей волны и время до прихода отраженной волны, которое в свою очередь возрастает с увеличением расстояния между разрядником и защищаемым объектом.

Рис. 3.8 - Изменение напряжений в схеме рис.3.6,а при С0

Если в точке 1 в схеме рис. 3.6,а включить волновое сопротивление z, имитирующее отходящую линию (показано пунктиром), то это приводит к уменьшению максимального значения и крутизны волны, набегающей на разрядник, что в свою очередь снижает напряжение в точке 1. Включение z параллельно разряднику изменяет главным образом только начальную часть отраженной волны и значительно меньше сказывается на Uи,мах. Таким образом, отходящая линия снижает перенапряжения, но ее влияние зависит от места ее включения.

На рис. 3.9 представлены кривые напряжения в схеме рис. 3.6,б для случая, когда 2Uпр, и/U', что имеет место в реальных условиях. Через интервал времени 2 после прихода падающей волны на разрядник к нему приходит волна, отраженная от емкости С, в первый момент с переменой знака, что несколько замедляет нарастание напряжения на разряднике и вызывает некоторое запаздывание пробоя искрового промежутка. После срабатывания разрядника возникают многократные отражения волн между разрядником и объектом, причем в точке 1 отражения волн происходят с переменой знака вследствие небольшого сопротивления разрядника, а от заряженной емкости С (точка 2) волны отражаются с тем же знаком. Благодаря пологой вольт-амперной характеристике разрядника напряжение на нем (uр) почти не изменяется под влиянием отраженных волн и остается практически постоянным. Длительность фронта расчетной волны на разряднике равна Uост/

Рис. 3.9 - Изменение напряжений в схеме рис. 3.6, б

Более простой метод расчета заключается в том, что участок шин длиной / между точками 1 и 2 схемы рис. 3.6,б заменяется П - образной схемой, содержащей индуктивность L'l и емкости С'1/2, причем половина емкости шин, включенная параллельно разряднику (в точке 1), не оказывает влияния на ход процесса (при принятых допущениях), а соответствующая емкость в точке 2 прибавляется к емкости защищаемой аппаратуры, образуя емкость С2=С+С'/2. Схема замещения принимает вид в соответствии с рис. 3.10. Определение напряжения на защищаемой изоляции сводится к решению задачи о подключении колебательного контура к источнику бесконечной мощности, напряжение которого равно расчетной волне напряжения на разряднике, т. е. бесконечной волне с косоугольным фронтом

= .

Рис. 3.10 - Упрощенная расчетная схема для определения напряжения на изоляции, включенной после вентильного разрядника (схема рис. 3.6, б)

Напряжение на емкости С2 колебательного контура имеет форму колебаний (слабозатухающих с учетом активных потерь в схеме), которые накладываются на остающееся напряжение разрядника (кривая uи на рис. 3.9). Максимальное напряжение Uи,мах может быть определено по кривой рис. 3.11.



Рис. 3.11 - Зависимость Uи,мах /Uост=f(/T1) для колебательного контура схемы рис. 3.10

Из этой кривой видно, что максимальное напряжение на изоляции зависит от отношения длительности фронта волны к периоду колебаний контура Т1

T1=2 (3.11)

где и - индуктивность и емкость соединительных проводов на единицу длины: L'=z/v; C'=1/zv. Для подстанций 110-220 кВ можно принять z =400 Ом. При v =300 м/мкс индуктивность и емкость на единицу длины будут соответственно равны: =1,33 мкГн/м; =8,33 пФ/м.

Из кривых рис. 3.11 следует, что напряжение в точке 2 возрастает с уменьшением длительности фронта и увеличением периода собственных колебаний. Поскольку длительность фронта обратно пропорциональна крутизне, а период увеличивается с увеличением длины l, то напряжение в точке 2, т.е. на защищаемой изоляции, оказывается тем выше, чем больше крутизна падающей волны и расстояние l между разрядником и защищаемой изоляцией.

Включение сопротивления z, имитирующего отходящую линию, в схеме рис. 3.6,б до разрядника (по ходу волны) уменьшает в первую очередь крутизну, а также максимальное значение набегающей на разрядник волны, что ведет к снижению перенапряжений; еще больший эффект оказывает включение z между разрядником и емкостью С вследствие демпфирования колебаний. В обоих случаях влияние z увеличивается по мере удаления точки его включения от разрядника.

Составим схему замещения подстанции, используя схему включения оборудования с обозначением расстояний по ошиновке, взятых из конструктивных чертежей. Следует заменить элементы оборудования сосредоточенными емкостями, имеющими следующие значения для различных элементов, пФ:

Трансформатор1500

Выключатель 500

Трансформатор напряжения 300

Разъединитель 60

В виде примера на рис. 3.12 представлена схема распределительного устройства 110 кВ. Цифры в схеме на рис. 3.12, указывают расстояния в метрах между аппаратами или узловыми точками, цифры у емкостей - значения емкостей в пикофарадах.

Рис. 3.12 - Схема открытого распределительного устройства (ОРУ) 110 кВ: Л1 и Л2- подходящие воздушные линии электропередачи; Тр - силовой трансформатор; ТН- трансформатор напряжения; В1- линейный выключатель; РВ - выключатель перемычки; Р - разъединители; РВ - вентильный разрядник

Рассчитаем и построим зависимости Umax (равного 50%-ному разрядному напряжению изоляции линии) на изоляции от расстояния между изоляцией и ОПН или разрядником в схемах 1 на рис. 3.6,а и 2 на рис. 3.6,б при защите изоляции разрядником РВС-110, а также ограничителем ОПН-110.

Исходные данные:

Uном п/ст=110 кВ; U'=330 кВ/мс.

Схема 1: С=0 пФ. Схема 2: С=1500 пФ.

Характеристики:

РВС-110:Uост=335кВ;

ОПН-110: Uост =250кB.

При =300 м/мкс индуктивность и емкость на единицу длины будут соответственно равны: С'=8,33 пФ/м и L' =1,33 мкГн/м.

Рассчитаем период колебаний контура T1 для ОПН и разрядника в каждой схеме по формуле 3.11. Расчет произведем для диапазона расстояний lмежду ОПН (разрядником) и защищаемой изоляцией от 10 до 300 м:

10; 20; 30; 40; 50; 60; 70; 80; 90; 100; 110; 150; 200; 250; 300 м.

Для нахождения Umax воспользуемся графиком зависимости

Uи, max/ Uост =f(/T1) на рис. 3.11:

Uи, max= Uост f(/T1) (3.12)

Схема 1 (без учета емкости объекта С).

1. Найдем отношение длительности фронта волны к периоду колебаний контура T1 для разрядника РВС-110:

= ==10,15мс (3.13)

Расчёты сведём в таблицу 3.2

Таблица 3.2 - Результаты расчётов по разряднику РВС-110 в схеме 1

i	l	T1	Tф,р/ T1	Umax/ Uост	Umax, кВ
1	10	1,48	6,87	1,00	335
2	20	2,96	3,43	1,25	419
3	30	4,43	2,29	1,09	365
4	40	5,91	1,72	1,19	399
5	50	7,39	1,37	1,17	392
6	60	8,87	1,14	1,05	352
7	70	10,35	0,98	1,00	335
8	80	11,82	0,86	1,18	395
9	90	13,30	0,76	1,29	432
10	100	14,78	0,69	1,38	462
11	110	16,26	0,62	1,50	503
12	150	22,17	0,46	1,67	559
13	200	29,56	0,34	1,78	596
14	250	36,95	0,27	1,83	613
15	300	44,34	0,23	1,86	623

2. Найдем отношение длительности фронта волны к периоду колебаний контура T1 для ограничителя ОПН-110:

= ==7,58мс (3.14)

Расчеты сведем в таблицу 3.3.

Таблица 3.3 - Результаты расчётов по ограничителю ОПН-110 в схеме 1

i	l	T1	Tф,р/ T1	Umax/ Uост	Umax, кВ
1	10	1,48	5,13	1,00	250
2	20	2,96	2,56	1,13	283
3	30	4,43	1,71	1,19	298
4	40	5,91	1,28	1,17	293
5	50	7,39	1,03	1,00	250
6	60	8,87	0,85	1,20	300
7	70	10,35	0,73	1,35	338
8	80	11,82	0,64	1,46	365
9	90	13,30	0,57	1,54	385
10	100	14,78	0,51	1,60	400
11	110	16,26	0,47	1,64	410
12	150	22,17	0,34	1,78	445
13	200	29,56	0,26	1,83	458
14	250	36,95	0,21	1,89	473
15	300	44,34	0,17	1,94	485

Схема 2 (с учетом емкости объекта С).

3. Найдем отношение длительности фронта волны к периоду колебаний контура T1 для разрядника РВС-110:

= ==10,15мс (3.15)

Расчёты сведём в таблицу 3.4

Таблица 3.4 - Результаты расчётов по разряднику РВС-110 в схеме 2

i	l	T1	Tф,р/ T1	Umax/ Uост	Umax, кВ
1	10	8,99	1,13	1,05	352
2	20	12,89	0,79	1,28	429
3	30	15,99	0,63	1,50	503
4	40	18,70	0,54	1,56	523
5	50	21,17	0,48	1,62	543
6	60	23,47	0,43	1,70	570
7	70	25,65	0,40	1,72	576
8	80	27,74	0,37	1,75	586
9	90	29,75	0,34	1,78	596
10	100	31,71	0,32	1,80	603
11	110	33,61	0,30	1,82	610
12	150	40,89	0,25	1,84	616
13	200	49,47	0,21	1,88	630
14	250	57,73	0,18	1,93	647
15	300	65,78	0,15	1,95	653

4. Найдём отношение длительности фронта волны к периоду колебаний контура T1 для ограничителя ОПН-110:

= ==7,58мс (3.16)

Таблица 3.5 - Результаты расчётов по ограничителю ОПН-110 в схеме 2

i	l	T1	Tф,р/ T1	Umax/ Uост	Umax, кВ
1	10	8,99	0,84	1,21	303
2	20	12,89	0,59	1,65	413
3	30	15,99	0,47	1,63	408
4	40	18,70	0,41	1,72	430
5	50	21,17	0,36	1,76	440
6	60	23,47	0,32	1,80	450
7	70	25,65	0,30	1,82	455
8	80	27,74	0,27	1,85	463
9	90	29,75	0,25	1,84	460
10	100	31,71	0,24	1,85	463
11	110	33,61	0,23	1,86	465
12	150	40,89	0,19	1,91	478
13	200	49,47	0,15	1,95	488
14	250	57,73	0,13	1,97	493
15	300	65,78	0,12	1,98	495

По полученным результатам построим зависимости Uмах на изоляции от расстояния l между изоляцией и разрядником (рис. 3.13).

Построенные зависимости позволяют сравнить параметры рассмотренных устройств для случаев использования их в схемах тупиковой подстанции без учета (схема 1 на рис.3.6,а) и с учетом емкости объекта (схема 2 на рис.3.6,б).

Номера линий на графике соответствуют номерам рассмотренных случаев, т.е. 2 и 4 линии-ОПН-110.



Рис. 3.13 - Зависимости Uмах на изоляции от расстояния l между изоляцией и разрядником для случаев использования их в схемах тупиковой подстанции без учёта (схема 1 на рис.3.6,а) и с учётом ёмкости объекта (схема 2 на рис 3.6,б)

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

По итогам проделанной работы можно сделать следующие выводы:

Главным вопросом электроэнергетики является анализ применения ограничителей перенапряжений в электрических сетях 0,38-110 кВ.

Актуальной является проблема защиты различного электрооборудования и всевозможных компонентов электрических сетей от перенапряжений.

Ограничители перенапряжений в процессе эксплуатации показали себя как надёжные и необслуживаемые высоковольтные аппараты, эффективно защищающие различные типы оборудования от перенапряжений.

В ходе проделанной работы была рассмотрена проблема защиты изоляции от воздействия перенапряжений, а также разобраны различные средства защиты, в т.ч. защитные промежутки, вентильные и трубчатые разрядники, и особый класс защитных устройств длинно-искровые разрядники.

Наиболее надёжным и эффективным средством защиты являются ограничители перенапряжений, имеющие возможность глубокого ограничения коммутационных, дуговых и феррорезонансных перенапряжений, малые габариты, позволяющие использовать их в качестве опорных изоляционных колонн, и имеющие большую пропускную способность. Об этом свидетельствуют высокие технические характеристики, вольт - секундные зависимости и возможность монтажа на различного рода электроустановках с широким диапазоном номинальных и допустимых рабочих напряжений.

В работе была оценена эффективность применения ОПНов для ограничения перенапряжений. Для этого был проведён расчёт и построены зависимости Uмах на изоляции от расстояния между изоляцией и разрядником в схемах тупиковой подстанции без учёта и с учётом ёмкости объекта С при защите изоляции ограничителем ОПН-110 и разрядником РВС-110.