Защита от перенапряжений с помощью ОПН
В электросетях неизбежно возникают всплески напряжения и для защиты оборудования и линии электропередач от таких всплесков применяются нелинейные ограничители перенапряжений или ОПН.
Принцип работы современных нелинейных ограничителей основан на нелинейности вольтамперных характеристик. Ярковыраженная нелинейность появляется благодаря варисторам из оксида цинка, сопротивление которых резко снижается при перенапряжении сети, они начинают пропускать через себя ток, значение которого может равняться тысячам ампер. Когда же напряжение падает, сопротивление варисторов снова возрастает, а значение тока опускается до десятков микроампер, что практически делает ОПН изолятором. Современные нелинейные ограничители напряжений обладают надежной защитой, стойкостью к внешним загрязнителям, хорошими массогабаритными характеристиками и потому внедряются повсеместно.
Нелинейные ограничители напряжений различаются конструктивно и типами изоляции. Наибольшее число ОПН производится с применением кремнийорганической изоляции, некоторые производители предлагают изделия с использованием варисторов в слое изоляции. Имеются и другие типы изоляций – фарфоровая изоляция, с варисторами внутри полимерного изолятора, с нанесением изоляции на блоки варисторов. Выбирая тип конструкции и изготовления следует учитывать класс напряжения, уровень качества и многое другое.
Основной задачей ограничителей перенапряжения являлась защита оборудования подстанции, однако в 2000-х годах ОПН стали появляться и на воздушных линиях и стали заменой привычному нам грозотросу. За счет внедрения данных аппаратов существенно увеличилась надежность защиты электроснабжения в различных регионах, в том числе на нефтегазодобывающих месторождениях. Но все же заменить грозотрос современными ОПН – не лучший выход, так как принцип работы ОПН отличается от работы грозотроса. Если трос служит для снижения вероятности прорыва молний на провода и ее отвода через опоры, то ОПН всего лишь ограничивают перенапряжение на участках их установки. В последнее время для молниезащиты линий стали применяться ЛЗА – линейные защитный аппараты, представляющие собой подвесные нелинейные ограничители напряжений и линейные разрядники из модуля ОПН и искрового промежутка. Оправданным использование ОПН для молниезащиты воздушных линий считается тогда, когда защита грозотросом является неэффективной или ее сложно сделать физически, т.е. это участки с большим значением удельного сопротивления грунта, на переходах через реки, озера, на высотных опорах, в районах с большим гололедообразованием и т.д.
Для правильного выбора ОПН следует руководствоваться следующим:
- испытательные напряжения защищаемого оборудования, что позволяет выявить остающееся напряжение на ограничителе при импульсах тока грозовых и коммутационных возмущений.
- кратность и частота коммутационных перенапряжений.
- кратность и длительность квазистационарных перенапряжений.
- величина грозовых перенапряжений.
- наибольшее рабочее напряжение ОПН.
- номинальный разрядный ток, емкость ОПН и вольт-временные характеристики.
В общем, для правильного выбора ОПН должны проводиться комплексные исследования перенапряжений, позволяющие определить требуемые характеристики ОПН. Однако сейчас методика выбора ограничителей в документах, ПУЭ в том числе, проработаны недостаточно, как утверждают специалисты, потому производители данного оборудования пишут методические указания по выбору изделий, полагаясь на свой опыт. А некорректно выбранное изделие обязательно приведет к возникновению ряда проблем – недостаточному уровню ограничения перенапряжений или повреждению ОПН из-за перегрузки. Таким образом выбор нелинейных ограничителей перенапряжений – действительно сложная задача, к которой надо подходить ответственно, взвешивать весь процесс – так как именно это оборудование обеспечивает надежную работу защищаемого им энергообъекта.
