Виды и особенности ограничителей перенапряжения (ОПН)
Каждая линия электропередачи нуждается в специальной защите от резких скачков напряжения, которые могут происходить в различных ситуациях. Например, когда линии перехлестываются или во время грозы. Такой скачок может быть слишком сильным, повреждая изоляцию и выводя из строя защитные автоматы или другое оборудование.
Чтобы предотвратить опасность для оборудования и всей электросети, применяют высоковольтные ограничители перенапряжения (ОПН). Их применение позволяет снизить расходы на эксплуатацию ЛЭП, ведь не придется тратить деньги на восстановление линии после резкого скачка напряжения.
Как устроены ограничители перенапряжения
Основой ОПН является выполненный из полупроводниковых материалов элемент, наделенный нелинейным сопротивлением. Обычно это вилитовые диски, представляющие собой смесь оксидов цинка с различными примесями. Снаружи их закрывают защитной изоляцией, а на концах делают два вывода – для подключения к линии и для заземления.
Главным элементом ограничителя перенапряжения является варистор, выполняющий функции нелинейного переменного резистора в таком оборудовании. Он размещается в корпусе из различных материалов, будь это фарфор или полимеры. Конструкция изделия разработана таким образом, чтобы была обеспечена абсолютная безопасность при его работе. То есть не будет никаких аварий, приводящих к разрыву ОПН, когда на линии произойдет импульсный скачок напряжения или короткое замыкание.
У ограничителей помимо варистора с нелинейным сопротивлением есть еще и контактный болт, расположенный на крышке. С его помощью осуществляется фиксация изделия на линии электропередачи. Также вместе с ОПН выпускают специальные плиты основания для них, которые изготовлены в изолированном исполнении.
Ограничители для частных домов и квартир наделены компактными габаритами и монтируются на DIN-рейку. Некоторые из них наделены функцией индикацией, а другие еще и возможностью дистанционного управления.
Вольт-амперная характеристика (ВАХ) ограничителя состоит из 3 участков:
- Область малых токов.
- Область средних токов.
- Область больших токов.
В первой области речь идет о функционировании под напряжением, которое не превышает заданное рабочее значение вольтажа. В такой ситуации у варистора сопротивление остается большим, а ток через него протекает минимальный.
В область средних токов устройство переходит, когда в сети появляется перенапряжение. Причем на стыке между первой и второй областью случается перегиб ВАХ, а сопротивление варисторов значительно снижается, способствуя прохождению через них короткого токового импульса. Энергия такого импульса поглощается и рассеивается вокруг в виде тепла, соответственно и перенапряжение резко снижается.
Третья область относится к аварийным, в ней сопротивление варисторов вновь значительно увеличивается.
Благодаря нелинейной вольт-амперной характеристике обеспечивается следующее:
- в случае номинального напряжения в сети сопротивления в приборе, изоляции проводов и электроустановках сопоставимы, благодаря чему ток не протекает через устройство;
- при возникновении высоковольтных импульсов сопротивление внутри таких устройств мгновенно падает, из-за чего ток течет только через высоковольтный ограничитель перенапряжения и уходит в землю.
У разных моделей могут быть различные диапазоны срабатывания на импульсные скачки, что определяется ВАХ конкретных устройств.
Виды ограничителей перенапряжения
Есть три разных государственных стандарта, регламентирующих требования к устройствам защиты от резкого повышения напряжения в линии электропередачи:
- Распространяющийся на возможные перенапряжения в низковольтных сетях, когда случается замыкание по высокой стороне.
- Для ситуаций со скачками в сети из-за разряда молнии или по причине переключения электрических установок.
- Для случаев, когда скачки в сети связаны с электромагнитными воздействиями.
Различные виды ограничителей перенапряжения могут соответствовать одному из этих стандартов или всем одновременно. Их можно разделить на виды, исходя из материалов изготовления и их конструкции.
Фарфоровые ограничители перенапряжения
Они наделены фарфоровым корпусом, отличаются стойкостью к воздействию солнечных лучей и перепадам температуры внешней среды. У таких ОПН высокая прочность на разрыв и сжатие. Недостатком ограничителей с фарфоровой «рубашкой» является их большая масса и потенциальная опасность для находящихся поблизости от ЛЭП людей. Ведь в случае разрыва разлетающиеся осколки могут причинить вред здоровью человека. Хотя такие разрывы фарфоровых изделий случаются редко.
Полимерные ОПН
Большой популярностью пользуются полимерные ограничители перенапряжения, являющиеся более безопасными в сравнении с моделями из фарфора. Они меньше весят, стойки к влиянию влаги и хорошо переносят динамические нагрузки. Но у них может накапливаться пыль на поверхности диэлектрика, что со временем приводит к повышению тока утечки и увеличению риска пробоя изоляции. Также ограничители перенапряжения с полимерным защитным слоем менее устойчивы к перепадам температуры окружающей среды и влиянию солнечных лучей, если сравнивать с фарфоровыми.
Одноколонковые ограничители
В таких моделях предполагается наличие одного нелинейного элемента с точки зрения сопротивления, состоящего из определенного количества полупроводниковых дисков. Число дисковых составляющих зависит от того, какая категория у защищаемой электрической установки. При этом одноколонковые ограничители бывают нескольких классов исполнения, в зависимости от осадков на поверхности в виде различных видов загрязнений и пыли. Классификация такого оборудования есть в ГОСТ 9920.
Многоколонковые ОПН
У таких ограничителей предполагается наличие нескольких модулей (колонок), на базе которых создается единая система. Они отличаются повышенной надежностью, когда требуется защитить высоковольтное оборудование. Ведь эти ограничители могут реагировать и на одиночные всплески, и на многократные импульсы напряжения в сети.
Как выбрать?
При выборе ограничителей перенапряжения обращают внимание на их основные параметры:
- размер рабочего напряжения (до 1 кВ, на 6 кВ и так далее);
- номинальный размер повышенного напряжения, которое ограничитель выдерживает в течение как минимум 10 секунд;
- материал изготовления изоляционного слоя (фарфор или полимер);
- класс защищенности, от чего зависит возможность использовать только в помещениях или на улицах тоже;
- число элементов или фаз на линии, так как число ограничителей зависит от того, сколько фаз надо защищать, и какая величина напряжения, питающего их;
- время срабатывания, указывающего на быстроту реакции прибора при высоковольтном импульсе в сети;
- ток утечки, зависящий от сопротивления ОПН;
- максимальная величина разрядного тока.
Если вам нужна помощь в выборе высоковольтных ограничителей перенапряжения, обратитесь к менеджерам торговой компании «Норма-кабель»!