Нелинейные ограничители перенапряжений (ОПН)

Принцип действия ОПН

Соотношение и тенденции

Экономисты в свое время такие отношения назвали конвергенцией, т.е. приобретение черт других стран в своей системе. Конвергенция – это магистральный путь взаимодействия российской и западной систем. Наша лагерная система понемногу приходит к тюрьмам и наоборот. НО в России никогда не будет только тюремной системе, также как и на Западе лагерной.

Основным недостатком вентильного разрядника является сравнительно невысокая нелинейность резисторов на основе карбида кремния. Значительно большей нелинейностью обладают резисторы на основе окиси цинка. Выполненные на их базе ОПН позволяют ограничивать коммутационные перенапряжения на уровне (1,65..1,8) U ф, а грозовых – на уровне (2,2..2,4) U ф. Высоконелинейные оксидно цинковые резисторы выпускаются в виде дисков диаметром от 28 до 85 мм. ОПН выполняется путем последовательного и параллельного включения таких резисторов. При рабочем напряжении через одну параллельную колонку резисторов протекает ток в доли миллиампера, и необходимость в искровом промежутке отпадает.

Защитная функция ОПН характеризуется величиной остающегося напряжения при определенной величине протекающего тока коммутационного или грозового перенапряжения. Понятия напряжения гашения у ОПН нет, однако есть наибольшее рабочее напряжение ОПН, выше которого может произойти разогрев и разрушение ОПН. Кроме того, ОПН характеризуют величиной номинального напряжения, которая указывается в маркировке ОПН.

Коэффициент нелинейности ОПН составляет α = 0,02÷0,1. ОПН собираются из отдельных дисков (варисторов), которые помещаются в герметичный фарфоровый корпус. ОПН подключаются непосредственно к сети и заземляются через регистратор срабатываний. Малый коэффициент нелинейности ОПН позволяет глубоко ограничивать перенапряжения и применять их в сетях сверхвысокого и ультравысокого классов напряжений.

1. Варисторные диски (ZnO).

2. Полимерный корпус.

3. Огнестойкая стекловоло-

конная структура.

4. Коррозионностойкие

алюминиевые покрышки

(фиттинги)

17 Различия ОПН и РВ

Основным недостатком вентильного разрядника является сравнительно

невысокая нелинейность резисторов на основе карбида кремния. Значительно

большей нелинейностью обладают резисторы на основе окиси цинка. Вы-

полненные на их базе ОПН позволяют ограничивать коммутационные пере-

напряжения на уровне (1,65..1,8) U ф, а грозовых – на уровне (2,2..2,4) U ф.

Вентильные разрядники характеризуются:

1) номинальным напряжением;

2) наибольшим допустимым длительным напряженим на разряднике;

3) пробивным напряжением на частоте 50 Гц (обычно действующее значение);

4) остающимся напряжением на сопротивлении резистора при определенном импульсном токе (от 5 до 14 кА, в зависимости от типа разрядника), называемом током координации (рис. 5).

5) напряжением гашения – это наибольшее напряжение промышленной частоты на разряднике, при котором надежно обрывается сопровождающий ток (ток гашения).

6) пропускной способностью, то есть минимальным количеством нормированных импульсов тока, которые разрядник должен выдержать без существенного изменения его свойств. Это количество обычно равно 20.

Вентильные разрядники являются другой разновидностью искровых

промежутков, отличающихся слабой неоднородностью электрического поля

и нелинейным резистором для гашения дуги. Отключение возникшего короткого замыкания производится с помо-

щью нелинейного резистора, включенного последовательно с искровым

промежутком. Сопротивление этого резистора велико при рабочем напряже-

нии и резко снижается при повышенном напряжении. Нелинейные резисторы

выполняются в виде дисков, состоящих из карборундового порошка (SiC) и

связующего материала.

18 Назначение РТ в системе защиты подстанций.

Является устройством защиты от перенапряжений.

Некоторое улучшение характеристик может быть получено путем принудительного гашения дуги. Для этого искровые промежутки помещают в трубку из газогенерирующего материала. Такой защитный аппарат называется разрядником трубчатым (РТ). Основу разрядника составляет трубка из газогенерирующего материала. Один конец трубки заглушен металлической крышкой, на которой укреплен внутренний стержневой электрод. На открытом конце трубки расположен другой электрод в виде кольца. Промежуток между стержневым и кольцевым электродами называется внутренним, или дугогасящим, промежутком. Трубка отделяется от провода фазы внешним искровым промежутком, иначе газогенерирующий материал трубки постоянно разлагался бы под действием токов утечки.

Под действием высокой температуры дуги в трубке происходит интенсивное выделение газов и давление в ней нарастает до нескольких десятков атмосфер. Газы, выходя через открытый конец трубки, создают продольное дутье, и при первом же прохождении тока через нуль дуга гаснет.

В соответствии с выполняемыми функциями трубчатый разрядник характеризуется двумя группами параметров. К первой группе относится

номинальное напряжение, пробивное напряжение промышленной частоты,

импульсное пробивное напряжение и вольт-секундная характеристика. Ко второй

группе относятся нижний и верхний пределы отключаемых токов.

Основное применение трубчатых разрядников сводится к защите подходов к подстанциям, защите оборудования маломощных подстанций 3-10 кВ и защита контактной сети переменного тока.

19 Защита подходов к п/с от набегающих волн.

При ударе молнии в провод вблизи подстанции ток через разрядник может оказаться больше тока координации, поэтому прямые удары молнии в провода линии вблизи подстанции необходимо исключить. Для этого участки линии длиной 1—3 км, примыкающие к подстанциям, во всех случаях защищаются тросовыми молниеотводами. Такие участки линии получили название защищенных подходов к подстанциям. На рис. 3 показана схема защищенного подхода, когда подходящая к подстанции линия выполнена на деревянных опорах. Трос подвешивается только в пределах защищенного подхода. Так как на деревянных опорах от тросов к заземлителям прокладываются по стойкам токоотводящие спуски, то прочность изоляции опоры относительно земли существенно снижается. В этом случае первая подтросовая опора является местом с ослабленной изоляцией и для того чтобы не ухудшить грозоупорность линии, в начале защищенного подхода на каждой фазе устанавливают трубчатые разрядники РТ1. В конце подхода иногда устанавливают второй комплект трубчатых разрядников РТ2, которые служат для защиты разомкнутого линейного выключателя.

Рис. 3. Защищенный подход к подстанции для воздушной линии:

а — на деревянных опорах; б — на металлических или железобетонных опорах

Если линия выполнена на металлических или железобетонных опорах и защищена тросами по всей длине, то трубчатые разрядники на подходене устанавливаются. Однако на примыкающих к подстанции участках линииособенно тщательно выполняются требования молниезащиты: снижаютсясопротивления заземления опор и уменьшаются углы защиты тросов.Рассмотрим защитное действие вентильного разрядника (рис. 4). Дляпростоты считаем, что на разрядник набегает импульс, приходящий по проводу с волновым сопротивлением Z (рис. 4, а).

Эквивалентная схема с сосредоточенными параметрами, приведена на рис. 4, б). Уравнение равновесия напряжений имеет вид 2⋅ Uпад = I р ⋅ Z + U р. Если известна вольт-секундная характеристика искровых промежутков разрядника Unp(t), то совместное решение этого уравнения и графически заданного уравнения вольт-амперной характеристики разрядника UPВ=f(IP) поволяет построить напряжение на разряднике UPВ при воздействии на него импульса Uпад.

Рис. 4. Защитное действие вентильного разрядника: а – набегание импульса; б –эквивалентная схема, До пробоя искровых промежутков происходит отражение падающего импульса с тем же знаком, поэтому напряжение на разряднике удваивается. После пробоя искровых промежутков подключается нелинейное сопротивление разрядника, в результате чего напряжение UPВ удерживается примерно на уровне Uост.

Дата добавления: 2015-05-10