ОПН предназначены для защиты электроприборов и оборудования от воздействия высоковольтных импульсов напряжения. Благодаря простоте конструкции и надежности, они нашли широкое применение в области энергоснабжения. Данные устройства защиты пришли на смену устаревшим, весьма громоздким вентильным разрядникам. В отличие от предшественников, принцип действия ограничителя заключается не в использовании искровых промежутков. В качестве главного рабочего элемента в ОПН используются нелинейные резисторы, выполненные из материала, основу которого составляет окись цинка.
Первичным и основным элементом, из чего состоит ограничитель перенапряжения, служит варистор, выполняющий роль нелинейного переменного резистора. Конструктивно ОПН состоят из варисторов, размещенных в корпусе, изготовленном из фарфора или высокопрочного полимера. Конструкция ограничителя выполнена с учетом условий, обеспечивающих взрывобезопасность, в случае возникновения токов короткого замыкания. В зависимости от назначения и места установки ОПН могут быть исполнены в различных вариантах. Для ограничителей, используемых для защиты линий электропередач и оборудования промышленных объектов, на крышке корпуса предусмотрен контактный болт для подключения к сети, в комплект ОПН входит изолированная от контакта с землей плита основания.
Устройства, предназначенные для защиты от пиковых импульсов напряжения электрохозяйства квартиры или дачного домика, очень компактны, имеют привлекательный дизайн, а также снабжены устройством для крепления на din-рейку. В зависимости от категории сложности, могут быть обустроены индикацией режимов работы и дистанционным управлением.
Устройство модульного ограничителя перенапряжения предоставлено на фото:
где:
Принцип действия ОПН объясняется нелинейным характером вольтамперных характеристик (ВАХ) варисторов. Для их изготовления применяется материал, где находит применение окись цинка в смеси с оксидами других металлов. Благодаря составу данной смеси, колонка, собранная из варисторов является комбинацией параллельных и последовательных включений p-n переходов, что и обуславливает природу вольтамперных характеристик нелинейных резисторов ограничителей.
Когда характеристики напряжения в сети соответствуют номинальным значениям, ограничитель находится в режиме непроводящего состояния. Величина тока в варисторах имеет мизерные значения и объясняется емкостным характером. При появлении в сети импульса напряжения, величина которого может вызвать пробой изоляции электрооборудования, в цепи нелинейных резисторов ОПН, в соответствии с их вольтамперными характеристиками, будет иметь место возникновение значительного импульса тока. В конечном итоге это снижает величину перенапряжения до параметров безопасных для безаварийной эксплуатации оборудования. Когда напряжение в сети нормализуется, ОПН вновь возвращается в непроводящий режим.
Конструкции ОПН, предлагаемые производителями энергетикам весьма разнообразны, их различают по следующим признакам:
Если говорить об ограничителях перенапряжения, устанавливаемых на DIN-рейку, то тут устройства первоначально разделяются на однофазные и трехфазные. Помимо этого модульные ОПН (они же УЗИП), делятся на три основных класса: B, C и D. Ограничители класса B устанавливаются на вводе в здание, C — непосредственно в распределительном щите квартиры либо дома, D — на отдельное оборудование, которое нужно защитить от помех, если с этим не справились ОПН класса B и C. Подробнее о модульных ограничителях перенапряжения вы можете узнать из видео:
Защита электрохозяйства административных зданий, многоквартирных домов и предприятий возлагается на соответствующие службы энергетических компаний, оградить свой дом от нежелательных последствий грозового разряда возложена на домовладельца. В настоящее время этот вопрос решается просто. В специализированных магазинах представлен широкий выбор ограничителей перенапряжения различной степени сложности и ценового диапазона.
На рисунке ниже показано подключение ОПН к однофазной сети и условное обозначение на схеме. Подключить ограничитель перенапряжения к домашней электросети не сложно, но выполнение этой операции лучше доверить специалисту, если вы не имеете опыта в электромонтажных работах.
Напоследок рекомендуем просмотреть видео, на котором наглядно рассматривается конструкция и принцип действия ограничителей перенапряжения нелинейных:
Вот мы и рассмотрели устройство, назначение и принцип действия ограничителя перенапряжения. Как вы видите, существует различные виды и конструктивные исполнения данных устройств, благодаря чему можно подобрать подходящий вариант для собственных условий применения.
Будет интересно прочитать:
samelectrik.ru
Одним из наиболее опасных аварийных режимов в электрических сетях является импульсный скачек напряжения при атмосферных разрядах, перехлесте линий или коммутационных операциях. Эта величина значительно опережает нарастание импульсного тока и воздействует на изоляцию электрооборудования и других устройств, поэтому классические автоматы и другие защиты, реагирующие на изменение номинального тока, против нее не эффективны.
Значение перенапряжения может в разы превышать номинальную рабочую величину, поэтому такое явление подвергает опасности все оборудование и элементы сети. Для предотвращения значительных убытков и последующих затрат на восстановление в электроустановках используются ограничители перенапряжения (ОПН).
Конструктивно ограничитель перенапряжения включает в себя полупроводниковый элемент с нелинейной величиной сопротивления. Как правило, в роли таких элементов выступают вилитовые диски, изготовленные на основе оксидов цинка с включением в из состав тех или иных примесей. Снаружи диски закрываются защитной рубашкой, а на концах имеют электрические выводы, один из которых подводится к защищаемой электрической сети, а второй заземляется. Пример частного варианта устройства ограничителя перенапряжения представлен на рисунке 1 ниже:
Работа ОПН схожа с обычным варистором, отличительной особенностью ограничителя являются некоторые различия с характеристикой варистора в части проводимости и скорости нарастания. Принцип действия ограничителя перенапряжения заключается в его нелинейной вольт-амперной характеристике (ВАХ). Это означает, что при номинальном напряжении сопротивление варисторов достаточно большое и ток через них не протекает – его сопротивление изоляции соизмеримо с изоляцией кабелей, изоляторов и электрических приборов.
В рабочем режиме при возникновении грозовых разрядов или других высоковольтных импульсов сопротивление нелинейных резисторов внутри ограничителя резко снижается. Как правило, эта величина приближается к нулю или несоизмеримо меньше сопротивления сети и всех подключенных к ней приборов. Поэтому при коммутационных или грозовых перенапряжениях ток разряда протекает только через ограничитель перенапряжения на землю, чем и обеспечивается защита электрооборудования.
Пределы срабатывания ограничителя перенапряжений на разряды молний или другие импульсные перенапряжения определяются его ВАХ.
Как видите из рисунка 2, при работе ограничителя перенапряжения до 600В, протекающий через него ток будет равен нулю. Как только это значение пересечет отметку в 600В, сопротивление резко уменьшиться и протекающий ток увеличиться до сотен и тысяч ампер.
Здесь кривая характеристики представлена тремя участками:
Ограничитель перенапряжения применяется для предотвращения нарастания перенапряжения на электрическом оборудовании с последующим переводом импульса разряда на землю.
Широкое применение нелинейных ограничителей распространено в линиях электропередач, где они выступают в роли молниезащиты, а сами провода являются молниеприемниками. В промышленных целях ограничители перенапряжения используются для защиты различных электрических аппаратов и персонала, к примеру, на тяговых и трансформаторных подстанциях, распределительных устройствах и т.д. В бытовых устройствах ОПН применяются для установки в электрических щитках на вводе в здание или для защиты какого-либо ценного оборудования.
В связи с большим спектром решаемых задач ограничители перенапряжения подразделяются на несколько видов, которые отличаются по таким параметрам:
Так для каждой из фаз в электроустановке может устанавливаться отдельная колонка или одна для всех. Также следует отметить, что в электроустановках на 110 кВ и более ОПН для одной фазы может собираться из нескольких однотипных элементов, к примеру, из трех на 35 кВ.
В зависимости от причин возникновения перенапряжения в сети устройство защиты должно выстраиваться в соответствии с требованиями стандартов:
Комбинация нескольких видов позволяет выстраивать многофункциональные или ступенчатые ограничители.
Достаточно распространенным вариантом являются ограничители коммутационных перенапряжений с фарфоровым корпусом. Такие модели отличаются своими эксплуатационными параметрами, так как керамика невосприимчива к воздействию солнечной радиации, а находящийся внутри вентильный разрядник практически не зависит от температуры внешней среды.
Также весомым преимуществом этих ограничителей является большая механическая прочность на сжатие и разрыв, благодаря чему их можно использовать и в качестве опорной конструкции. Но фарфоровые ОПН характеризуются сравнительно большим весом, а также представляют значительную угрозу в случае разрыва, так как осколки фарфора поражают близлежащие здания и могут травмировать персонал.
С развитием химической отрасли и распространением полимеров в качестве диэлектриков они значительно вытеснили фарфоровые ограничители. Полимерные ОПН представляют собой устройства с рубашкой из каучука, винила, фторопласта или других подобных материалов.
Полимерные ограничители куда боле устойчивы к воздействию влаги, отличаются меньшим весом и большей взрывобезопасностью, так как в случае разрушения корпуса избыточным давлением внутри колонки, рубашка повреждается по линии разлома, но не разлетается острыми осколками. Значительным преимуществом полимерных моделей является их устойчивость к динамическим нагрузкам.
К недостаткам полимерных ОПН относится способность к накоплению пыли и прочих засорителей на поверхности диэлектрика, которые со временем приводят к повышению пропускной способности, увеличению тока утечки и пробою изоляции. Также полимеры боятся солнечной радиации и температурных колебаний в окружающей среде.
Такие ограничители перенапряжения представляют собой один конструктивный элемент с нелинейным сопротивлением. Число полупроводниковых дисков в них набирается в соответствии с категорией защищаемой электроустановки. В зависимости от количества и типа осаживающейся на поверхности пыли и засорителей, одноколонковые ОПН подразделяются по классам от II до IV согласно градуировке ГОСТ 9920.
В отличии от предыдущих устройств борьбы с коммутационными перенапряжениями, эти средства защиты высоковольтного оборудования имеют несколько колонок, модулей или блоков, объединяемых в одну систему. Данный вид ОПН характеризуется большей надежностью по отношению к защищаемым объектам, так как способен реагировать и на одиночные, и на дифференциальные перенапряжения.
При выборе конкретной модели ограничителя перенапряжения обязательно учитываются такие параметры устройства:
В процессе эксплуатации ограничители перенапряжения не являются одноразовым элементом. Поэтому могут многократно производить операции перевода импульсного разряда на заземляющую шину автоматически. Из-за особенностей протекания и величины перенапряжения ОПН может утрачивать заводские параметры, снижать эффективность работы до полного выхода со строя. Для предотвращения подобных ситуаций они подвергаются периодической проверке в процессе эксплуатации, которая регламентируется п.2.8.7 ПТЭЭП. При этом проверяется:
Также в процессе эксплуатации может выполняться внешний осмотр устройства на наличие подгаров, сколов, загрязнения или других дефектов в изоляции.
www.asutpp.ru
Первым делом, о чем задумывается человек при работе с электрооборудованием и сетями, так это о безопасной работе всей это системы без аварий и перебоев. Это относится и к простым домам и квартирам, и к целым промышленным комплексам. Везде нуждаются в стабильной и безопасной поставке электроэнергии до конечного потребителя.
Наибольшую опасность вызывают падение и рост напряжения в многократных пределах на короткой дистанции. На это влияют и классические грозы, от которых никто не убережет, а также процессы коммутации внутри электроустановки.
Импульсы могут быстро поломать любое дорогое оборудование, да и от возникновения пожара вы не будете застрахованы. Для избегания пиковых величин разработаны специализированные приборы – ограничители перенапряжения.
Сначала нужно разобраться, как работает ограничитель перенапряжения. Его главная черта – это предохранение электрических приборов от высоковольтных перегрузок, влияющих на напряжение. Энергетики решили отдать предпочтение именно этому виду устройств, так как они достаточно просты и надежны в применении.
Предшествующие образцы работали с промежутками искр. Здесь же уже в бой идут нелинейные резисторы. Они выполнены на основе, где главной составляющей является окись цинка.
Если посмотреть на фото ограничителя от перенапряжения, то можно быстро разобраться даже на глаз во многих частях, из которых он состоит. Во главе угла тут варистор, который берет на себя роль переменного нелинейного резистора. Их в составе несколько штук. Все они размещаются в корпусе, которые выполнен из фарфоровой части и полимеров высокой прочности.
По конструкции ОПН создается таким образом, чтобы вся система была полностью безопасна от возгораний и взрывов. Особенно это характерно в моменты, когда происходит замыкание.
Очень многое в данном случае зависит от того, куда вы хотите поставить этот прибор. Из-за этого фактора подбираются виды ограничителей перенапряжения. Есть те, кто созданы для защитных функций на линиях электропередач и на оборудовании громоздких промышленных объектах.
На корпусе можно увидеть болт для контактов. Через него и подключаются к системе. Основание должно быть полностью защищено от любых контактов с поверхностью земли.
Если же говорим про приборы, используемые в квартирах, частных домах и дачах, то они компактны. Их главная функция – предохранение электрических устройств от пиковых показателей.
У них всегда есть удобные крепежные элементы, да и над дизайном уже стали неплохо работать, хотя обычно это элементы находятся далеко от человеческих глаз. Уже есть специальные пульты дистанционного управления и индикаторы, которые влияют на режимы работы.
Что входит в модульный ограничитель:
Некоторые технические характеристики опн вам уже известны, а вот принципы их жизнедеятельности не совсем. Вольтамперные характеристики (ВАХ) действуют нелинейно у варисторов. Для их трудоспособности необходим материал с примесями окиси цинка и оксидами иных металлов.
Получается своеобразная колонка из цепи варисторов, которая работает как с параллельными, так и с последовательными подключениями p-n переходов. Это и обуславливает природу ВАХ резисторных ограничителей
Резистор находится в состоянии покоя, когда напряжение соответствует значениям по номиналу. В варисторах совсем незначительные величины, что объясняется характером емкости.
Если возникает какой-то импульс, который может в конечном итоге привести к поломке изоляционных свойств, то ОПН переносит серьезные колебания тока. Перенапряжения не происходит, а величина в электрооборудовании быстро снижается до безопасных величин.
Вы уже поняли, что конструкция бывает совершенно разных типов в зависимости от способов применения, но всё-таки со всеми устройствами так и не ознакомились. Как выбрать ограничитель перенапряжения для дома вы узнаете ниже, узнав в деталях все возможные видовые особенности.
Различаются ОПН по следующим характеристикам:
Можно потом углубиться в конкретные особенности и отличия трехфазных и однофазных приборов. Есть к тому же и классификация, которая относится к месту установки – делятся на B, C и D. Но нам куда важнее разобраться с техническими свойствами.
Разобрать обозначение опн на схеме не так уж и сложно, а вот понять все более мелки детали потруднее. Вы должны определить максимально возможное напряжение, которое не помешает работать ОПН без ввода ограничительных значений по времени.
Надо узнать и напряжение по номиналу, которое способе выдерживать прибор в рабочем состоянии в течении десяти минут. Также понять необходимо значения тока во время действия значений по номиналу. Обычно, это незначительные цифры.
Разрядный ток по номиналу – это величина, которая будет определять условие работы опн во время грозы. Есть ещё и значение тока при сильных перенапряжениях в коммутации, а также вся пропускная способность. Самое важное, это устойчивая работа при коротком замыкании, не ведущая к перегреву проводов и оболочек защиты.
Конечно, есть в интернете инструкция как подключить опн своими руками, но лучше всё-таки доверять профессионалам, если не совсем уверены в своих силах. Защищать надо не только серьезные объекты с дорогостоящим оборудованием, но и дома, квартиры и даже летние домики. Это не только обезопасить электроприборы, но и обезопасит человека, когда он будет находиться внутри помещения днем и ночью.
Сейчас это вполне себе решаемый вопрос. От вас требуется только выбрать подходящую модель. Подключить все не так уж и сложно, если есть маломальский опыт в электромонтаже. Всё это пригодится, чтобы подобрать нужный вариант по цене и качеству для конкретного случая.
electrikmaster.ru
Добрый день, друзья. Несмотря на все множество существующих средств защиты электричества от внешних факторов и скачков напряжения, электрическая сеть все же является нестабильной областью человеческого потребления. Поэтому прогресс не стоит на месте, и изобретаются всё новые устройства защиты электрического оборудования, который показывают большую эффективность, нежели старые приборы. Ограничителем перенапряжения сейчас пользуется практически каждый человек, потому что многие электрики рекомендуют для защиты применять именно его. Всю информацию о характеристиках ограничителей и принципе действия, а также о положительных и отрицательных свойствах узнайте далее из статьи. Приятного чтения.
Даже представить страшно загородную собственность без электроприборов. Пусть и в ночном кошмаре не снятся лучина или коромысло с корытом.
Да здравствуют стиральные машины, насосы, светильники, водонагреватели и еще масса полезных изобретений, участвующих в формировании цивилизованных условий! Однако для стабильной работы оборудования оды слагать недостаточно. Нужно позаботиться о том, чтобы трудолюбивые «железные помощники» получали питание требующихся им параметров, а способ доставки энергии был надежным и предельно безопасным. Вот для этого и нужен ограничитель перенапряжения – компактный потомок устаревших разрядников.
Теплую симпатию Тютчева к майским грозам вряд ли смогут разделить владельцы электрооборудования.
Молниеносно разбегаясь по проводке крутые волны перенапряжения способны вызвать пробой, могут перегреть изоляцию до стадии возгорания. И вовсе необязательно, чтобы разрушительная грозовая «стрела» попала в сеть рядом со строением.
Это не единственная причина, с целью исключения которой нужна защита от перенапряжения. Аналогичную угрозу представляют:
Для того чтобы все перечисленные обстоятельства не влияли ни на работу электротехники, ни на целостность ее изоляции, были изобретены разрядники.
Один из электродов крепился к защищаемому объекту, второй к заземляющему контуру. Т.е. Дугогаситель снимал возникшую в это время ионизацию, чтобы вернуть разрядник в обычное рабочее русло.
В результате сооружалось нечто весьма громоздкое и не всегда эффективное, потому что устройство могло внезапно ограничить поток, не успев вернуться в нормальный рабочий режим перед очередным всплеском. Потом были эпопеи с внедрением вентильных, воздушных, газовых и других типов разрядников. Каждый из них мог похвастаться технологическими плюсами, но не был полностью избавлен от недостатков.
Меньше всего технологических минусов у нового поколения разрядников – ограничителей. Ранее они были представлены блокированными устройствами, которые после повреждения приходилось полностью менять. Теперь их выпускают в модульных вариантах, невероятно удобных для защиты электропроводки загородной частной собственности.
Главный рабочий орган ограничителя – варистор. Это реостат, набранный из плотно состыкованных варисторных таблеток. Делают таблетки из смеси оксида цинка с оксидами висмута, кобальта и других металлов. Преимущество данного органа заключается в нелинейном вольт-амперном «поведении». Т.е. сопротивление устройства уменьшается с увеличением силы тока, благодаря чему:
Варистор расположен в модульной вставке, которую после выхода из строя функциональной начинки можно без мельчайших проблем заменить. Модульные устройства выпускают в широком диапазоне пропускной токовой способности, т.к. ограничители призваны осуществлять защиту от разных по мощности скачков напряжения.
Ограничитель в сеть устанавливается навечно. Точнее, на весь срок службы защищаемого им участка проводки. Периодически менять нужно будет лишь сменную вставку, габариты которой рассчитаны на возможность подключения только к прибору с конкретной пропускной токовой способностью. Короче, вставка с иными токовыми характеристиками банально не влезет в «гнездо».
Пока по токоведущим жилам проводки течет ток стандартного рабочего значения, варисторный ограничитель безоговорочно пропускает поток. Напряжение на клеммах его главного рабочего органа равнозначно напряжению в сети.
По задумке разработчиков «жизненный цикл» ограничителей равен 200 тысячам часов. Однако сократить его могут всплески перенапряжения, значение которых ощутимо превышает номинальные величины.
Визуальная сигнализация зависит от предпочтений изготовителя. Это может быть затемнение контрольного окна или обнаруженный там же яркий красный свет, как у продукции ETITEC. Кстати в ассортименте упомянутой фирмы есть ограничители со звуковым оповещением. В инструкциях обычно подробно описано, по каким признакам нужно определять предстоящую замену вкладыша.
Обратите внимание, что модульность ограничителей в приоритете не только из-за оперативной замены поврежденного элемента, но и из-за возможности получить верные показания при контрольном измерении сопротивления проводки.
Достаточно удалить вкладыши из модульных ограничителей, и на исследуемые значения ничто не будет влиять. С блокированными аппаратами измерения проводить бесполезно, достоверных результатов не будет.
Защиту объекта от импульсных напастей сооружают по традиционным правилам селективности. Т.е. на вводе устанавливают наиболее мощный прибор, затем ограничитель с меньшей пропускной токовой способностью, далее – еще меньше и т.д. Для загородных строений вполне приемлем двухступенчатый формат защиты, тратиться на более изощренный вариант не к чему.
Чтобы не купить ограничитель с абсолютно ненужными характеристиками, выясним, по каким принципам классифицирует свой товар глубокоуважаемая нами компания ETITEC:
Согласно описанному ранжиру производится селективная установка ограничителей. В преобладающем количестве случаев используется схема B – C, отлично справляющаяся с гашением и отводом наружу электромагнитного негатива в диапазоне 1,5- 2,5 кВ. Если имеются причины для увеличения количества ступеней, то можно начать сооружение защиты с прибора группы А и завершить устройством D.
Жаль, что латинскими литерами обозначаются не все ограничители, но принцип классификации у всех производителей приблизительно одинаков. Аналогична схема установки и использования ограничителей, защищающих от скачков напряжения в электросети, равнозначны правила их подбора. Как ориентироваться без буквенных подсказок?
Перед покупкой надо изучить технический паспорт аппарата, в котором указаны:
В техпаспорте найдется еще ряд значений, полученных расчетным или экспериментальным путем. Изучать их в полном объеме необязательно, большинство пропечатанных параметров предназначено для рабочих испытаний и для настройки промышленных систем.
Итак, уверенно направляемся в магазин с целью приобретения весьма полезных приборов защиты и учитываем что:
Хочется верить, что все эти советы помогут грамотно выбрать приборы для защиты от всего спектра перенапряжений. А вот установку их желательно поручить «бывалым» электрикам. Без опыта лучше не браться за крайне ответственное дело.
Источник: https://stroy-banya.com/provodka/ogranichitel-perenapryazheniya.html
Изображение | Класс напряжения сети, кВ | Диапазон, кВ | Шаг, кВ |
ОПН-П-3 УХЛ1 | 3 | От 3 до 4 | 0,1 |
ОПН-П-6 УХЛ1 | 6 | От 5,5 до 8 | 0,1 |
ОПН-П-10 УХЛ1 | 10 | От 9,5 до 13,5 | 0,1 |
ОПН-П-35 УХЛ1 | 35 | От 36 до 45 | 0,5 |
ОПН-П-110 УХЛ1 | 110 | От 44 до 100 | 1 |
ОПН-П-220 УХЛ1 | 220 | От 115 до 200 | 1 |
ОПН — ограничители напряжения призваны снизить вероятность аварий и обеспечить совместимость электрооборудования.
ОПН имеет несколько основных элементов конструкции – это нелинейные элементы, внешняя изоляция, верхний и нижний фланцы.
Пример расшифровки условного обозначения ограничителя:
Существующие виды ОП:
Источник: http://www.kondensator.su/ogranichiteli-perenapryajeniya.html
Сложно представить любой объект без электроприборов. Если напряжение и ток в сети увеличивается сверх нормы, это моментально приводит к выходу из строя всего оборудования. Именно поэтому в ряде случаев применяется ограничитель перенапряжения, но о том, что это такое, на сегодняшний день знают немногие.
Это устройство представляет собой усовершенствованный вариант устаревших разрядников и защищает электрическую технику от напряжения, которое превышает номинальное значение. Обычно оно носит импульсный характер, в связи с чем такое устройство имеет и другое название — ограничитель импульсных перенапряжений.
В основу ограничителя положена ВАХ (вольтамперная характеристика) нелинейного типа. Когда на прибор поступают большие токи высокого напряжения, то электросопротивление резко понижается до нуля. Импульс напряжения в несколько киловольт уходит через сеть, которая была заземлена.
Ограничитель импульсных напряжений отличается малым временем срабатывания на понижение показателей сопротивления, а также восстановления в начальное состояние. Такая особенность позволяет реагировать на целую серию скачков. Данные приборы представлены в нескольких модификациях. Они могут быть:
Основным элементом, который содержит ограничитель перенапряжения (ОПН), является варистор. Прибор содержит несколько элементов, соединяемых последовательно в «колонку».
Зная, как работает ограничитель перенапряжения, можно понять, зачем необходима установка такого приспособления в частном доме. В нормальном рабочем режиме ток, проходящий через устройство, отличается емкостным характером и малыми показателями. Когда напряжение повышается, прибор переходит в проводящее состояние, ограничивая прогрессию. При снижении он возвращается в исходное положение.
Важно правильно подобрать ограничитель перенапряжения. От этого зависит безопасность любого объекта. В связи с тем, что вид определяется несколькими параметрами, необходимо обращать на них внимание. Это непосредственно:
Грамотный и комплексный подход – гарантия бесперебойного функционирования приборов и безопасности как электрооборудования, так и всего сооружения.
Источник: http://www.groze.net/ogranichitel_napryazheniya_chto_eto_takoe.html
Электрическое и электронное оборудование может быть повреждено или уничтожено не только в непосредственной близости от удара молнии, но и на расстоянии в несколько километров.
Для защиты от импульсных перенапряжений применяются вентильные разрядники, калиброванные искровые промежутки, различного вида нелинейные сопротивления, варисторы и их комбинации. Далее для простоты изложения как обобщающий будет использоваться термин \»защитный элемент\».Защитные элементы согласно классификации МЭК по назначению и по параметрам разделяются на классы A, B, C и D.
Класс В. Предназначены для систем уравнивания грозовых перенапряжений и защиты от прямых ударов молнии. Испытываются ударным током 1.
Класс С. Предназначены для защиты от импульсных перенапряжений в стационарных электроустановках и устанавливаются во вводных распределительных щитах. Испытываются ударным током 3.
В табл. рассмотрим параметры испытательных импульсов тока для испытания оборудования в соответствии с классами исполнения:
Параметр/импульс | 1 | 2 | 3 |
imax, кА | 100 | 100 | 5 |
W/R (удельная энергия), Дж/Ом | 2,5 * 106 | 5 * 105 | 0,4 * 103 |
Qmax, Кл | 50 | 10 | 0,1 |
Форма импульса, мкс | 10/350 | 8/80 | 8/20 |
Защитное действие ограничителя перенапряжений основано на протекании через него при появлении опасных перенапряжений (в силу высоконелинейной вольт-амперной характеристики МНР), импульсного тока на заземляющее устройство, что обеспечивает снижение перенапряжений до безопасного значения, при котором не происходит пробоя изоляции электрооборудования.
Источник: http://projectsdevelop.com/tehnicheskie-parametry-ustrojstv-zashhity-ot-perenapryazhenij
Принцип действия ОПН: При нормальном рабочем напряжении он работает как изолятор и через него проходитлишь незначительный ток утечки (несколько сот микроампер). При напряжении, превышающем его порог проводимо-сти, он становится проводником и отводит энергию перенапряжения на землю. После прохождения перенапряженияи по восстановлении нормального рабочего напряжения, ОПН возвращается к своему исходному состоянию. Способность ОПН к поглощению энергии имеет свой определенный предел.
Источник: http://energovolt.net.ua/index.php/produktsiya/armatura-dlya-vlz-6-35-kv/ogranichiteli-perenapryazheniya-opn
Обеспечивают защиту систем низкого напряжения от перенапряжения.
Перенапряжение — это внезапное повышения напряжения (импульс или волна напряжения с наложением на номинальное сетевое напряжение) до опасных, для электроустановки значений. Характеризуется — временем нарастания (tf) в мкс и скоростью нарастания в кВ/мкс.
Внутренние перенапряжения возникают при резких изменениях режима работы электроустановки (отключение ненагруженных линий, отключении тока холостого хода трансформаторов, замыкании фазы в сети с изолированной нейтралью на землю, резонансных, феррорезонансных явлениях и др.).
Опасность перенапряжения: — выход из строя чувствительного электронного оборудования, — нарушение нормального режима работы оборудования и сопутствующих процессов, — КЗ, пожары в электроустановках, опасность для жизни людей и др. при пробое изоляции.
Каждая электроустановка должна иметь защиту от перенапряжений.
К устройствам наружной защиты относятся коллекторы молний, громоотводы, системы заземления, грозозащитные разрядники и т. п. К мерам по внутренней защите относятся выравнивание потенциалов, экранирование и т. п.
По максимальному допустимому перенапряжению линии НН разделяют на 4 категории выдерживаемого перенапряжения и импульсные напряжения Uimp (1,2/50 μs) для отдельных частей объекта. Для сети с номинальным напряжением 230/400 V a.c.:
Разрядники со степенью защиты 1…3 устанавливаются на разделе отдельных категорий перенапряжения.
Европейская норма МЭК 61643-1 разделяет разрядники на классы I, II, и III, что соответствует нашему обозначению 1, 2 и 3 классов.
Устройства , подлежащие испытаниям класса I, рекомендуются, как правило, для объектов в местах интенсивных воздействий, например, вводы линий в здания с системами молниезащиты.
Устройства защиты от перенапряжений подразделяются на три класса:-Тип 1, испытанные по классу I: разрядники, способные на основе своей специальной конструкции отводить токи (частичные) при прямых ударах молнии.
1-ю степень (предварительная защита, тип 1) обеспечивают разрядники тока молнии, которые задерживают большую часть волны перенапряжения, а так же способны без повреждения отводить токи молнии или их существенные части.
Токи молний, которые возникают при прямом попадании молнии, могут быть воспроизведены с помощью импульсного тока формы волны 10/350 мкс.
В наименее благоприятном случае при 2-х проводном силовом подводе разрядники тока молнии должны отвести 50 kA/полюс, при 4-х проводном силовом приводе 25 kA/полюс импульсного тока с формой волны 10/350 μs.
2-ю степень (средняя защита, тип 2) обеспечивают разрядники перенапряжения сконструированные на базе варисторов (нелинейное сопротивление, зависимое от напряжения — сопротивление падает с возрастающим напряжением).
Разрядники перенапряжений типа 2 (ранее класс C) нагружаются этим испытательным импульсом. Они должны без повреждения отводить атмосферные перенапряжения или перенапряжения, вызванные коммутационными процессами в сети с формой волны 8/20 μs.
При этом должна соблюдаться длина проводника > 15 м или устанавливаться разделительные индуктивности.
После отключения разрядники перенапряжения нефункциональны, и их необходимо заменить. Отключение сигнализируется оптически или дистанционно. При измерении изоляции необходимо отсоединить разрядники от земли, чтобы не искажались результаты измерения.
3-ю степень (точная защита, тип 3) обеспечивает дополнительную действительно надежную защиту электроприемников (в том числе электронных). Основным элементом точной защиты являются варисторы и помехоподавляющие диоды, способные отводить перенапряжение с формой волны 8/20 μs.
Выбор количества степеней и типов защиты определяется по опасности возникновения перенапряжения для объекта, который необходимо защищать и чувствительности электроприёмников, установленных внутри объекта, к перенапряжению.
Чувствительность электроприёмников к перенапряжению | Опасность для объекта | ||
Большая | Средняя | Малая | |
Большая | Т1+Т2+Т3 | Т2+Т3 | Т2+Т3 |
Средняя | Т1+Т2+Т3 | Т2 | Т2 |
Малая | Т1+Т2 | Т2 | Т2 |
Опасность для объекта:
Чувствительность приборов к перенапряжению:
Далее в соответствии с другими важными критериями (длина проводки между T1 и T2, тип сети и т.д.) необходимо определить конкретные устройства защиты T1 и T2.
Разряднику перенапряжения T3 обязательно должен предшествовать разрядник перенапряжения T2.
В случае, если проводка идет дальше, необходимо установить дополнительные разрядники перенапряжения 3-й степени как минимум через 10 m за предыдущим T3.
Для менее требовательных электронных бытовых приборов используется простая защита от перенапряжений встроенная в розетку.
Защищенная розетка, кроме того, это и защита от перенапряжения, индуцированного в проводнике от соседних приборов, включенных в незащищенные розетки.
Эти защиты имеют очень быструю реакцию, подавляют ВЧ помехи в диапазоне от 150 кГц до 30 МГц и способны отводить импульсные токи до 10 кА. Трехступенчатые устройства защиты с ВЧ рекомендуется применять для оборудования с управляемым процессором и памятью, для абонентских телефонных станций, для диагностических и измерительных приборов, медицинского оборудования.
Оборудование производства компании EATON позволяют организовать трехступенчатую защиту от перенапряжений.
Также применяются — TN-S – глухозаземленная точка, оборудование соединено с рабочим заземлением, раздельные нейтральный и защитный проводники,- TT – глухое заземление точки и оборудования.
Ограничители перенапряжения класс 1 производства компании EATON заключены в корпус в следствии чего отсутствует электрическая дуга внутри распределительного устройства. Во время работы не возникают горячие ионизированные газы, поэтому не нужно соблюдать безопасные расстояния от воспламеняемых материалов и проводимых частей.
Главный распределительный щит класс 1 (класс B) | |
TN-C сеть (4 провода) | TN-S сеть (5 проводов) |
| |
3 x SPI-35/440 | 4 x SPI-35/440 |
Распределительный щит класс 2 (класс С) | |
TN-C сеть (4 провода) | TN-S сеть (5 проводов) |
| |
SPC-S-20/280/3 | SPC-S-20/280/4 |
Главный распределительный щит класс 1+2 (класс B+C) | |||
TN-C сеть (4 провода) | TN-S сеть (5 проводов) | ||
| | ||
SPBT12-280/3 | SP-B+C/3 | SPBT12-280/4 | SP-B+C/3+1 |
SPI | |
Ограничители тока молнии класс 1. Благодаря электронному пуску при использовании SPI со следующим за ним ограничителем класса 2 с максимальным рабочим напряжением 460 В АС нет необходимости в использовании ни отделяющего отрезка проводки, ни отделяющей индуктивности. |
SPC-S | |
Модульные ограничители перенапряжения класс 2 (2-х, 3-х, 4-х полюсные) с соединительными шинами и заменяемыми модулями в комплекте. Позволяет подключить блок вспомогательных контактов SPC –S-HK для дистанционной сигнализации неисправности ограничителя. |
SP-B+C/3 и SP-B+C/3+1 | |
Комплект ограничителя тока молнии класса 1 и ограничителя перенапряжения класса 2 с соединительными шинами предназначен для защиты объектов в сетях TN-C и TN-S/TT. Рекомендуется для объектов с установленной внешней защитой от удара молнии (громоотводом) и объектов, которые питаются воздушной линией. Позволяет экономить пространство в распределительном щите — не нужно использовать отделяющую индуктивность. В состав комплекта для сетей TN-S/TT (3+1) входят суммирующий разрядник SPI-100/NPE и соединительный модуль SPB-D-125. |
SPB-D-125 | |
Соединительный модуль служит для упрощения соединения ограничителей тока молнии класс 1. Ширина — 1 полюс. Номинальный ток (In) 125 A. |
Z-D63 | |
Соединительный модуль служит для упрощения соединения ограничителей перенапряжения класс 2. Ширина — 1 полюс. Номинальный ток (In) 63 A. |
SPC-S-HK | |
Блок вспомогательных контактов (1 переключающийся) для дистанционной сигнализации неисправности ограничителя SPC-S, SPD-S. |
SPBT12-280 | |
Комбинированный ограничитель перенапряжения класса 1+2. Исключают необходимость использовать отделяющую индуктивность, что позволяет экономить пространство в распределительном щите (две ступени ограничителей встроены в один модуль) и значительно увеличивают передаваемую мощность распределительной сети (In распределительной сети уже не зависит от In oтделяющей индуктивности). Рекомендуется для объектов, питаемых подземным кабелем Позволяет подключить блок вспомогательных контактов ASAUXSC-SPM для дистанционной сигнализации неисправности ограничителя. |
SPCT2 | |
Модульные ограничители перенапряжения класс 2 (2-х, 3-х, 4-х полюсные) с соединительными шинами и заменяемыми модулями в комплекте. Позволяет подключить блок вспомогательных контактов ASAUXSC-SPM для дистанционной сигнализации неисправности ограничителя. |
ASLTT-63 | |
Соединительный модуль служит для упрощения соединения ограничителей перенапряжения класс 2. Ширина — 1 полюс. Номинальный ток (In) 63 A. |
ASAUXSC-SPM | |
Блок вспомогательных контактов (1 NO + 1 NC) для дистанционной сигнализации неисправности ограничителя перенапряжения SPCT2. |
SPPT2PA | |
Ограничители перенапряжения класс 2 со заменяемыми модулями для фотогальванических панелей. |
SPD-S | |
Модульные ограничители перенапряжения класс 3 с соединительными шинами и заменяемыми модулями в комплекте предназначен для монтажа на DIN-рейку. Нет необходимости в использовании отделяющей индуктивности при несоблюдении рекомендуемого расстояния от ограничителя перенапряжения класса 2. Позволяет подключить блок вспомогательных контактов SPC –S-HK для дистанционной сигнализации неисправности ограничителя. Максимальный добавочный предохранитель 63 A gL/автоматический выключатель C 63А. |
Eaton Protection Box | |
— Розеточные модули с ограничителем перенапряжения. — Панель питания с ограничителем перенапряжения. |
Eaton Protection Strip | |
Панель питания с ограничителем перенапряжения. |
Источник: http://39mr.ru/eaton/equipment/ogranichiteli-perenapryazheniya-sp
Причиной таких скачков может стать выключение и включение устройств, для которых необходимо потребление больших мощностей; атмосферный разряд в сеть питания; попадание в проводку перенапряженной волны или электростатические разряды между устройствами.
Защищают электропроводку от перенапряжений — варисторные ограничители. Использование варисторных элементов допускает параллельное соединение, чтобы увеличить нагрузочную токовую способность комплектных ограничителей.
С — ограничитель — провод с изоляцией (AsXSn 16 мм2) с линейным зажимом, длиной 200 метров,- D — ограничитель с односторонним проколом изоляции (до 95 мм2) с двойным зажимом, — Е — ограничитель в виде болта с резьбой М8 без зажима.
Монтируются опн на столбах, особенно в местах перехода воздушной линии в кабельную, в местах заземления провода РЕ или PEN (земля-ноль). Ограничители группы В являются первой ступенью внутренней защиты от разрядов тока возникающего при ударе молнии, от низкого напряжения и от индукции атмосферных перенапряжений.
Ограничители группы С являются второй ступенью защиты и уменьшают перенапряжение, которое было пропущено ограничителями группы В. Их устанавливают в распределительные щиты в места, где распределяется электропроводка, или в качестве первой ступени защиты объектов, которым не нужна двухступенчатая защита.
Источник: http://www.pogar-bezopasnost.ru/b/690-zashhita-ot-pjerjenaprjazhjenij
Это и эффективное ограничение перенапряжений, и взрывобезопасность, и вибропрочность, и стабильность характеристик, габариты и вес, и, в конце концов, надежность в эксплуатации.
Упаковка и комплектация: обязательным условием при отгрузке ОПН-10 является комплектация его индивидуальными паспортами; упаковкой служит картонный ящик, вмещающий в себя 3 ограничителя.
Цена указана с учетом НДС:
ожение ОПН — вертикальное. Допускае
Класс напряжения сети, кВ: | 10 |
Наибольшее длительно допустимое рабочее напряжение (Uнр), кВ | 12 |
Упаковка: | картонный ящик |
Масса ограничителя: | 2,7 кг |
Габаритные размеры ограничителя ОПН-10: | 132мм х 226мм |
Гарантийный срок: | 5 лет с момента ввода в эксплуатацию |
Примечание: При транспортировке ОПН-10 устанавливаются на плиту из пенопласта и укрепляются сверху такой же плитой, что дает возможность при транспортировке избежать повреждения продукции.mОграничители перенапряжения ОПН-10 в обязательном порядке комплектуются паспортом и дополнительно руководством по эксплуатации по требованию клиента.
Ограничители перенапряжений ОПН-10 в полимерном корпусе на основе оксидно-цинковых варисторов без искровых промежутков — аппарат, предназначенный для защиты изоляции электрооборудования от грозовых и коммутационных перенапряжений.
Особенно заметна эта зависимость при длинах фронта импульсов тока менее 50 мкс, характерных для грозовых перенапряжений, что определяет для ОПН-10 более высокий уровень грозовых перенапряжений, ограничиваемых ОПН-10, по сравнению с коммутационными. Высокая нелинейность ОПН-10 приводит к значительному уменьшению длины импульса тока при срабатывании аппарата от коммутационных перенапряжений.
Ограничители перенапряжений ОПН применяются для защиты:
Ограничители перенапряжений ОПН предназначены для работы в сетях:
О — ограничитель; П — перенапряжений; Н — нелинейный; п — полимерный корпус; 10 – класс напряжения сети, кВ; UHP (11,5; 12;12,7)– наибольшее длительно допустимое рабочее напряжение, кВ; 10 – номинальный разрядный ток, кА; 400(1);550(2) – ток пропускной способности, А.
Наибольшее длительно допустимое рабочее напряжение — это наибольшее действующее значение напряжения промышленной частоты, которое может быть приложено к ОПН в течение всего срока его службы, и не приводит к повреждению или термической неустойчивости при нормированных воздействиях.
Номинальный разрядный ток — это ток по которому классифицируется защитный уровень ОПН в грозовом режиме при импульсе 8/20 мкс.
Также при выборе ОПН немаловажными характеристиками являются:
Устойчивость ОПН к медленно изменяющемуся напряжению — это свойство ограничителя перенапряжения, дающее возможность выдерживать завышенный уровень напряжения и при этом не разрушаться на протяжении определенного времени.
Ограничители перенапряжения являются защитными аппаратами. В состав входят последовательно соединенные между собой высоконелинейные оксидноцинковые сопротивления – варисторы (из ОПН исключены искровые промежутки). Заключены варисторы в полимерный синтетический корпус.
Во время эксплуатации, чтобы не допустить теплового пробоя, время от времени проверяется значение тока проводимости.
Кроме того, использование ограничителей перенапряжения дает возможность избавиться от ряда недостатков, присущих разрядникам:
Перед тем как ввести в эксплуатацию ОПН должны подвергаться профилактическим осмотрам.
Ограничители перенапряжения могут эксплуатироваться в условиях открытого воздуха или внутри помещений при температуре окружающей среды:
Ограничители перенапряжения не подлежат ремонту эксплуатирующими организациями и не требуют какого-либо обслуживания и контроля в эксплуатации.
Источник: http://www.ooo-stk.org/ogranichiteli-perenapryazheniy-opn-10.html
Ограничитель перенапряжения предназначены для защиты от импульсных перенапряжение в результате грозовых разрядов или работой устройств с большой индуктивной нагрузкой (высоковольтные трансформаторы, большие электродвигатели с короткозамкнутым ротором)
Принцип действия ограничителя ( УЗИП ) основан на способности материала варистора при многократном увеличении напряжения пропускать электрический ток.
Основные типы/классы УЗИП
Тип 2 — используются в местах, в которых отсутствует угроза прямого удара молнии в непосредственной близости от места установки. По сравнению с Тип 1 имеют меньшую способность к защите от импульсных перенапряжений, рекомендуется устанавливать на воде электроустановок и вводе в жилые помещения в качестве второго уровня защиты.
Ограничители перенапряжения предназначены для защиты от импульсных перенапряжений в результате грозовых разрядов или работы устройств с большой индуктивной нагрузкой (высоковольтные трансформаторы, большие электродвигатели с короткозамкнутым ротором)
В большинстве серий УЗИП имеется возможность визуально проверить работоспособность варистора в индикаторном окне. В конструкцию ограничителя зачастую включен предохранитель для защиты от сверхтоков.
Основные типы/классы УЗИП
Тип 2 (С) — используются в местах, в которых отсутствует угроза прямого удара молнии в непосредственной близости от места установки. По сравнению с Тип 1 имеют меньшую способность к защите от импульсных перенапряжений, рекомендуется устанавливать на воде электроустановок и вводе в жилые помещения в качестве второго уровня защиты.
Тип 3 (D) защита оборудования от остаточных токов перенапряжения, защита от несимметричных дифференциальных токов, защиты от высокочастотных помех.
Источник: http://www.elektro-portal.com/series/show/ogranichitel-perenaprjazhenija-ovr
Молния — природный электрический разряд. Чтобы защитится от этого явления, нужно создать два контура обороны. Если говорить о защите многоквартирных домов, то об этом думают госучреждения. Но вот защита частного дома — дело рук самих обладателей собственности.
К первому контуру относится внешняя защита. Для этого устанавливают молниеотвод. Тема первого контура заземления очень интересная, обширная и многогранная. Она требует тщательного исследования, поговорим о ней в другом посте. Предлагаю рассмотреть подробно второй контур – внутренняя защита, которая обеспечивается специальными устройствами – ограничителями перенапряжения (ОПН).
Как уже стало ясно, от прямого попадания в дом молнии защищает громоотвод. Но опасный разряд молнии может оказаться в нашем доме с неожиданной стороны. “Синий дракон” может проникнуть в сеть за сотни метров, а то и в километре от дома, и примчаться по воздушным проводам.
За фатальный исход дорогого оборудования придется платить самим. Вот почему так активно рекомендуется во время грозы отключать от электросети все электроприборы.
Применяются во вводно-распределительных устройствах, главных распределительных щитах, квартирных щитах. Устанавливаются на DIN-рейку в металлических распределительных щитовых.
ОПН надежно защищает от скачков напряжения, коммутационных перенапряжений, дифференциальных перенапряжений и высокочастотных помех. Для того чтобы был сброс импульсного перенапряжения, необходимо иметь наличие защитного заземления, такие системы как TN-C-S, TN-S, TT.
ОПН класса В:
ОПН класса С:
ОПН класса D:
Как видно из классовых назначений ОПН, погашение импульсного перенапряжения происходит поэтапно.
Недостаточно установить ОПН только класса D и на этом успокоится. Последняя ступень способна погасить остатки, которые проскочили через В и С.В одиночку он неспособен отвести сотни, а то и тысячи ампер.
Источник: http://electric-tolk.ru/ogranichiteli-perenapryazhenij-zashhita-ot-molnii/
Эксплуатационные вопросы ограничителей перенапряжений.
Характеристика аппаратов 0,4 – 27,5 кВ
Характеристика | Тип ОПН | |||
ОПН-04УХЛ2,ОПН-0,64 УХЛ2, ОПН-0,7УХЛ2, ОПН-1,23 УХЛ2,ОПН-1,28УХЛ2, ОПН-1,8 УХЛ2, ОПНП-0,64УХЛ2,ОПНП-1,23 УХЛ2, ОПНП-1,28 УХЛ2 | ОПН-1,5 УХЛ1, ОПН-2,2 УХЛ1, ОПН-3 УХЛ1, ОПНТМ-1,5 УХЛ1, ОПНТМ-3,3 УХЛ1 | ОПН-3,3 КС УХЛ1 | ОПН-27,5 КС УХЛ1 | |
Номинальное напряжение кВ | 0,4-1,8 | 1,5 – 3,3 | 3,3 | 27,5 |
Наибольшее рабочее напряжение кВ | 0,5-2,2 | 1,5 – 4,0 | 4,0 | 30 |
Расчетный ток коммутационных перенапряжений, А | 1000 | 250 | 800 | 800 |
Uост при расчетном токе коммутацион. перенапряжений, кВ, не более | 1,15-5,1 | 4,1 – 8,2 | 13,2 | 77,8 |
Номинальный разрядный ток, кА | Не нормируется | 1,0 – 5,0 | 10 | 10 |
Uост при номиналь-ном разрядном токе, кВ, не более | Не нормируется | 4,6 — 10 | 19,3 | 102 |
Пропускная способ-ность при волне 1,2/ 2,5 мс (2 мс) – 20 воздействий, А | 400 | 200-500 | 350 | 350 |
Взрывобезопасность, кА | Не требуется | 16 | 20 | 20 |
Назначение | Вторичные обмотки тяговых трансформаторов электровозов переменного тока | Устройство электроснабжения электрофицированных ж/д переменного тока, электро-оборудования и тяговые электродвигатели, вспомогательные машины электроподвижного состава постоянного тока | Контактная сеть постоянного тока | Контактная сеть переменного тока |
Примечание: Расчетный ток коммутационных напряжений в скобках с учетом высших гармоник.
В сетях 3, 6, 10, 15, 25, 27,5 кВ должны быть защищены трансформаторы, секции, сборная шина комплектом ограничителей перенапряжений, в сетях 35, 110 и 220 кВ – ограничителями в присоединениях обмоток трансформаторов, сборных шин, в том числе резервных.
Нелинейные ограничители перенапряжений к сетям 3, 6, 10, 15, 25, 27,5 кВ подключаются в ячейке трансформаторов напряжения через свои предохранители или наглухо, а также в свободных (резервных) ячейках через выключатель. В этом случае аппарат считается включенным к сборным шинам (секциям).
Эксперименты показали, что такие предохранители выдерживают максимально возможные коммутационные токи порядка 400 – 800 А, формой 1,2/2,5 мс. Аппараты 3 – 27,5 кВ к секциям ВН должны быть подключены проводами сечением ~20 кв.
В сетях 3, 6 и 10 кВ в первую очередь должны быть защищены генераторы, синхронные компенсаторы и высоковольтные электродвигатели (если нейтраль этих машин не выведена, то тремя нелинейными ограничителями перенапряжения, в противном случае, четырьмя ОПН). Кроме того, эти защитные аппараты должны быть подключены к секциям ГРУ, ТП, РП сетей собственных нужд электростанций.
При условии подключения ОПН-3, ОПН-6, ОПН-10, ОПН-15, ОПН-25 и ОПН-27,5 в ячейках ТН аппараты должны иметь собственные предохранители с вставками порядка 15 – 20А (см.
Аппараты 3 – 27,5 кВ к сетям должны быть подключены проводами сечением ~20 кв.мм и изоляцией, рассчитанной на 20 – 70 кВ.
Нелинейные ограничители перенапряжений 35, 110 и 220 кВ к ОРУ соответствующего класса напряжения могут подключаться взамен существующих штатных вентильных разрядников или в линейных ячейках на соответствующих конструкциях, отвечающих правилам техники безопасности и устройства электроустановок.
При нормальном режиме без перенапряжений через ОПН течет ток, величина которого составляет доли миллиампера.
Полагаем, что проводник плавкой вставки из меди. Удельное сопротивление ro такой проволоки при температуре Тo = 200С равно ro = 1,78 х 10-8 Ом х м, при плавлении меди (Тпл = 10830С) оно растет до величины rт = rо [1+a ( Тпл — Тo) = 1,78 х 10-8 [1 + 3,8 x 10-3(1083 – 20)] = 8,9 х 10-8 Ом х м.
Таблица 3.3.
Результаты расчета характеристик плавких вставок
Диамер вставк, мм | 0,05 | 0,10 | 0,15 | 0,20 | 0,25 | 0,30 | 0,35 | 0,4 | 0,5 |
Imax 8/20 мкс при rо, кА | 0,30 | 1,18 | 2,65 | 4,72 | 7,37 | 10,6 | 14,4 | 17,8 | 29,5 |
Imax 8/20 мкс при rт, кА | 0,13 | 0,53 | 1,19 | 2,12 | 3,31 | 4,77 | 6,5 | 8,5 | 13,2 |
Imax 1,2/2,5 мкс при rо, А | 34 | 136 | 306 | 544 | 830 | 1224 | 1666 | 2176 | 3400 |
Imax 1,2/2,5 мкс при rт, А | 15,3 | 61 | 137 | 244 | 381 | 549 | 747 | 976 | 1526 |
По данным таблицы 3. 3 можно решить прямую или обратную задачи.
При известных токах коммутационных Iк и грозовых Iи перенапряжений можно найти требуемый диаметр плавкой вставки. Так, например, независимо от класса напряжения ОПН при токе Iк = 400 А, Iи = 5кА диаметр проволоки должен быть по требованиям грозовых токов dи = 0,33 мм, коммутационных токов dк = 0,27 мм, поэтому с некоторым запасом принимаем d ~ 0,4 мм. Если, наоборот, известен диаметр проволоки (например, d = 0,2 мм), можно найти пределы токов, при которых плавкая вставка может перегорать (Iк = 244 – 544 А, Iи = 2,12 – 4,72 кА), поэтому расчетный ток должен быть ниже левой границы упомянутых токов.
В ряде случаев, в условиях эксплуатации, ограничители перенапряжений повреждаются. Анализ таких случаев показывает, что выход из строя ограничителей высших и средних классов напряжения в основном связан с несоответствием технических параметров защитных аппаратов и технических условий их эксплуатации. Вкратце рассмотрим эти случаи:
Как показывает опыт эксплуатации, расчеты и анализ литературы, наблюдались случаи разрушения ОПН, установленных в таких районах. Проанализируем причину выхода из строя аппаратов.
При увлажнении загрязненной поверхности аппарата по ней течет ток утечки, который может достигать нескольких десятых долей ампера. Это приводит к подсушке поверхности покрышки с образованием узких поперечных зон, ширина которых ограничивается межреберным расстоянием.
Наличие DU значительной величины приводит к протеканию токов смещения между поверхностями покрышки и варисторов, что вызывает увеличение тока через варисторы, их дополнительный нагрев и ускоренное старение.
В ряде случаев на подстанциях всех классов напряжения, в том числе средних, одновременно на работе находятся вентильные разрядники и нелинейные ограничители перенапряжений. Это вызвано одной из следующих причин:
На эффективность нелинейных ограничителей перенапряжений указывалось выше. Здесь лишь приведем общие выводы об эффективности ОПН при организации грозозащиты и при собственных полевых измерениях неограниченных и ограниченных внутренних перенапряжений, возникающих в сетях 6, 10 и 35 кВ различных энергосистем и промышленных предприятий России.
При использовании этих защитных аппаратов в каскадных схемах грозозащиты подстанций, показатель надежности возрастает больше.
В первой из них возбуждались дуговые и коммутационные перенапряжения, во второй – дуговые, а в третьей – коммутационные и феррорезонансные перенапряжения.
В этой схеме сети 6 кВ при коммутациях ненагруженного силового трансформатора неограниченные перенапряжения имели максимальную кратность более 6,0, в то же время ограниченные, с помощью ОПН-6, перенапряжения имели максимальную кратность не более 2,7, где максимально проявилось эффективность защитных аппаратов.
35 кВ показали еще большую эффективность нелинейных ограничителей перенапряжений при глубоком ограничении перенапряжений.
Источник: http://polymer-apparat.ru/articles/mats/1/33/
prorabkin.com
Ограничитель перенапряжений это часто недооцениваемый, но очень важный элемент домашнего электрощитка. Этот элемент рекомендован к установке производителями электрооборудования, в то время как среди самих электриков мнения разделены. Давайте разберёмся с этим делом. Наиболее частые вопросы про ограничитель выглядит следующим образом: Каковы классы разрядников? Из чего он состоит и как работает? Как подключить ограничитель перенапряжений? Действительно ли он защищает электрические устройства?
В области напряжения ниже 1000 В ограничители делятся на 4 класса, обозначенные буквами алфавита: A, B, C и D.
Каждое устройство защиты ограничивает электрический потенциал только определенным уровнем. Чем ближе оборудование к А классу — тем более высокая мощность. Например:
Поэтому ограничители отдельных классов следует применять каскадно, постепенно снижая уровень предельного напряжения. То есть если одно распределительное устройство в доме — используем защитные устройства класса как B, так и C (есть сразу 2 в 1 защитные устройства B + C).
Если здание многоэтажное, в главном распределительном щитке должны использоваться защитные устройства класса B, а ограничители класса C следует использовать в распределительных щитках в отдельных квартирах.
Если подключенное к розетке устройство чувствительно к скачкам напряжения, можем также использовать ограничители класса D. К ограничителям класса А у нас нет доступа, это забота энергетической компании.
Поскольку рассматривать будем домашнюю проводку, статья будет посвящена защитным устройствам класса B и класса C (типа I и II).
Основные символы, используемые при обозначении разрядников перенапряжения, следующие:
Стандартный разрядник B или C (возможно, B + C) состоит из двух компонентов:
Основание защитного устройства установлено на DIN-рейке TS35. Оно имеет два хомута. Подключите провод фазы ( L ) или нейтральный ( N ) на котором может появиться слишком большой электрический потенциал. С другой стороны подсоедините защитный провод PE, который подключен к защитной линии распределительного устройства.
Защитный проводник должен иметь минимальное поперечное сечение 4 мм2, но не повредит взять ещё больше. В конце концов есть вероятность, что будет течь очень высокий ток.
Есть 3 контакта под терминалом PE. По стандарту в комплект входит вилка, которая вставлена в нужное место и позволяет соединять провода. Благодаря этим зажимам есть возможность удаленного уведомления в случае повреждения вставки или ее перегорания. Этот сигнал может быть подключен, например, к входу блока управления сигнализацией (смотрите схему). В этом случае панель управления будет проинформирована о повреждении вставки размыканием электрической цепи между красным и зеленым проводами.
Вставка содержит все наиболее важные элементы, благодаря которым защитник правильно функционирует:
Защитой обеспечиваются устройства, питаемые от шнуров сети 220V, подключенных к разряднику в распределительной коробке. Это касается как фазных, так и нейтральных проводников (в зависимости от выбранного типа защиты).
Общее правило заключается в том, что на одной стороне защитного устройства соединяем фазные проводники и, возможно, нейтральный проводник, а с другой стороны — защитный провод.
Когда напряжение в системе в норме, сопротивление между проводами очень велико, порядка нескольких ГигаОм. Благодаря этому ток не течет через разрядник.
Когда происходит скачок напряжения в сети, ток начинает протекать через ограничитель на землю.
В защитных устройствах класса B основным элементом является искровой промежуток. При нормальной работе сопротивление его очень велико. В случае искрового промежутка это сопротивление является гигантским, поскольку искровой промежуток это фактически разрыв цепи. Когда молния ударяет в элемент электрической установки напрямую, сопротивление искрового промежутка падает почти до нуля благодаря электрической дуге. Из-за появления очень большого электрического потенциала в искровом промежутке между ранее разделенными элементами создается электрическая дуга.
Благодаря этому, например, фазовый провод, в котором имеется большой всплеск напряжения и защитный провод, создают короткое замыкание и большой ток протекает прямо на землю, минуя внутреннюю электрическую установку. После разряда искровой промежуток возвращается в нормальное состояние — то есть разрывает цепь.
Ограничитель класса C имеет внутри варистор. Варистор представляет собой специфический резистор, который обладает очень высоким сопротивлением при низком электрическом потенциале. Если в системе происходит скачок напряжения из-за разряда, его сопротивление быстро уменьшается вызывая протекание тока на землю и аналогичную ситуацию, как в случае искрового промежутка.
Разница между классом B и классом C заключается в том, что последний способен ограничивать всплески напряжения с меньшим потенциалом, чем прямой удар молнии. Недостатком этого решения является довольно быстрый износ варисторов.
Главным в ограничителях перенапряжений, независимо от используемого класса, является установка заземления с очень хорошими параметрами, то есть с очень низким электрическим сопротивлением. Если это сопротивление слишком велико — ток перенапряжения (вызванный ударом молнии) вместо протектора может протекать через электрическую систему и оставить на пути сгоревшее оборудование, включенное в данный момент к розеткам 220 вольт.
Как подключить ограничитель к домашнему щитку? Начнем с основ. У нас есть однофазная сеть и одномодульный разрядник. Мы хотим защитить им фазовый провод. Тип сети — TN-S.
Подключаем фазный проводник питания непосредственно к разряднику и подключаем разрядник с другой стороны к клеммной колодке PE.
Но в этом домашнем коммутаторе больше ничего, кроме импульсного ограничителя. Добавим недостающие элементы.
Как видите, установка ограничителя перенапряжений не влияет на дальнейшую организацию компонентов в домашнем коммутационном щитке. Соединение устройства остаточного тока и автоматических выключателей осуществляется так же.
Вообще в распределительных устройствах разрядники перенапряжения класса B, C или B + C устанавливаются перед автоматическим выключателем (или автоматическими выключателями) и предохранителями токовой защиты. Но ограничитель является первым элементом, лежащим в основе защиты дома или квартиры.
В трехфазной схеме увеличивается ширина ограничителя и количество защищаемых соединений. Однако принцип функционирования ограничителя остается неизменным. Наиболее часто используемые трехслойные системные защитные устройства, работающие в системе 4 + 0, что означает присоединение к разряднику следующих линий:
Каждый из проводов подлежащих защите имеет равные права, то есть возможные перенапряжения устраняются путем подачи тока на защитную установку и, как результат, на землю.
Конечно для установок TN-C (установка без отдельного защитного провода) можно приобрести защитные устройства только с 3 защищаемыми разъемами. Затем с нижней стороны подключите ограничитель к полосе PEN (нейтральная защита).
Каждый производитель рекомендует использовать дополнительный предохранитель защищающий сеть, в случае повреждения разрядника и короткого замыкания в фазовом проводе с защитным проводником.
В бытовых установках это не часто практикуется, потому что защита от короткого замыкания существует в виде прерывателя или предохранителя, а его малый номинальный ток безопасно защищает сеть от сбоев.
Перед тем как пойти в магазин и купить это устройство, нужно знать следующее:
Каждый электрик размышляет стоит ли вообще покупать разрядник. Ведь это не самый дешевый элемент электромонтажа. Теоретически, во время ремонта или строительства проводки с нуля в квартире или доме расходы 3000 рублей (в случае 4-модульного протектора) — капля в океане расходов. На практике у защитного блока не всегда будет возможность доказать, что он нужен. Даже если он сработает, снижение напряжения может не всегда защитить чувствительные электронные устройства (лучше обстоит дело с защитой класса D).
Тем не менее редакция 2Схемы.ру настоятельно рекомендует оснастить сеть этим оборудованием. Если он защитит даже одно ценное устройство, расходы сразу окупятся и даже с избытком!
2shemi.ru
В наше время практически в каждом доме имеется та или иная техника, причем не в единичном экземпляре. В особенности ее много в большинстве административных зданий, торговых центров и прочих заведений. Как всем известно, любое отклонение рабочего напряжения от нормы не идет на пользу электрооборудованию. В лучшем случае это приведет к ремонту, а в худшем - к полному выходу из строя. Поэтому с целью обеспечения защиты электрических приборов целесообразно использовать ограничитель перенапряжений (ОПН).
Жилые дома и административные здания в этом плане защищены при поддержке обслуживающих организаций. Владельцам же частной собственности приходится самостоятельно справляться с этой распространенной проблемой. Но что такое ОПН, не каждый себе представляет, хотя, скорее всего, слышали все о нем нередко.
ОПН, как можно понять из названия, являются высоковольтной аппаратурой, которая предназначена для защиты электрических приборов от отклонений напряжения в сторону значительно превышающей номинальные показатели. Как правило, эти сильные отклонения носят импульсный характер, поэтому такие устройства называются ограничителями импульсных напряжений (ОИН).
Ранее для этой цели использовали вентильные разрядники – устройства, которые были основаны на технологии искрового промежутка. В настоящее время технологии значительно улучшились, и теперь успешно применяется ограничитель перенапряжений, который тоже можно назвать разрядником. Только в нем уже отсутствует искровой промежуток.
Чтобы более точно представить всю картину, рассмотрим, какие могут быть причины таких перепадов напряжения.
Причин, по которым происходит перенапряжение, может быть несколько. Прежде всего стоит отметить, что к электросети подключено немалое количество потребителей, включая объекты промышленного и строительного назначения. Казалось бы, какое это имеет значение? Но дело в том, что если, к примеру, тысяча человек одновременно включит приборы высокой мощности, к которым относятся чайники, СВЧ-печи, кондиционеры, стиральные машины и ряд некоторой техники, то случится скачок напряжения.
Иногда по вечерам можно наблюдать такое явление, о чем сигнализируют лампочки. Однако при этом серьезной опасности для техники не существует. Совсем иначе обстоит дело, если на всем заводе или крупном строительном объекте сразу будут включены или отключены все приборы.
В этом случае только ограничитель перенапряжений и спасает ситуацию. Такое может произойти, если электросеть сообщается с каким-нибудь крупным предприятием или строительством.
Среди прочих причин можно выделить:
При этом импульсы могут достигать значения около 10 кВ по воздушным линиям. Во внутренней проводке домов оно равняется обычно примерно 6 кВ. А так как большинство электроприборов устойчиво к значению не более 1,5 кВ, поэтому установка таких защитных устройств просто необходима.
Существуют следующие типы ограничителей перенапряжения:
К классу A относятся устройства, которые обеспечивают защиту от перенапряжения, вызванного ударом молнии в ЛЭП либо в объект, стоящий недалеко от нее. Способны выдержать импульс напряжением до 6 кВ, а рабочее сопротивление не более 10 Ом. В большинстве случаев монтаж ограничителей производится снаружи в месте соединения ЛЭП с кабелем.
Ограничители класса B устанавливаются на участке ввода кабеля непосредственно в дом. Они служат защитой от импульсов номиналом 4 кВ. Также они являются своего рода 1 ступенью защиты объекта, поскольку предполагается, что ограничитель перенапряжения ОПН предыдущей категории уже установлен, что является прерогативой компании, которая обслуживает ЛЭП.
Все, что пропустила предыдущая защита, должны сбросить в заземление ограничители класса C. Только они могут выдерживать меньшее значение – лишь до 2,5 кВ. Устанавливаются уже внутри дома в электрощитах и, как правило, работают в паре.
Устройства, относящиеся к классу C, защищают от скачков напряжения не более 1,5 кВ. Они особенно актуальны для чувствительных электрических приборов. Однако если техника без электронной начинки, то можно обойтись без этих устройств. Местом их установки является монтажная коробка в квартирах. Несмотря на то что монтаж таких устройств кажется легким, лучше чтобы этим занимались квалифицированные специалисты.
Конструктивно ограничители перенапряжения 10 КВ состоят из колонки варисторов, спрятанной под изоляционной оболочкой. При этом, исходя из необходимых характеристик и конструкции устройства, таких колонок может быть несколько. В качестве оболочки обычно выступает стеклопластиковая труба, которая способна воспринимать практически любой вид механической нагрузки, тем самым обеспечивая необходимую прочность устройству.
На эту трубу путем бесшовного прессования помещена трекингостойкая кремнийорганическая резина, которая образует внешнюю защитную оболочку с ребрами. Колонку варисторов с двух сторон поджимают два вывода в виде фланцев, которые ввернуты в трубу с двух сторон. Для их изготовления используется электротехнический алюминий, стойкий к коррозии.
Чтобы ограничители перенапряжения ОПНП хорошо выполняли свою задачу, они хорошо герметизированы. Осуществляется это надежным соединением фланцев, а также заполнением внутренней полости трубы желеподобным кремнийорганическим (силиконовым) каучуком.
На случай внутреннего пробоя в трубе ограничителя предусмотрены отверстия, расположенные на определенном расстоянии друг от друга и закрытые защитной оболочкой. Это позволяет сбросить внутреннее давление устройства без разрушения на части.
Работа ограничителя основывается на вольт-амперной характеристике нелинейного характера. То есть, если на устройство поступает большое напряжение, то происходит падение электрического сопротивления практически до нулевого значения. В итоге высоковольтный импульс номиналом в несколько киловольт направляется прямиком в заземляющую цепь.
Время, которое затрачивается на падение сопротивления, а затем на восстановление до исходного значения ничтожно малое. Благодаря этому ограничитель перенапряжения ОПН способен выдерживать не один скачок напряжения, а целую серию высоковольтных импульсов.
Определяющей характеристикой ограничителя является максимальное значение действия рабочего напряжения переменного тока, который подводится к выводам устройства неограниченного временными рамками. При этом отсутствуют какие-либо повреждения или термическая неустойчивость.
К другому показателю относится ток проводимости, который проходит через ОПН. Его величина измеряется в реальных условиях эксплуатации и обычно равна нескольким сотням микроампер.
Среди прочих характеристик можно выделить:
Помимо этого, любой ограничитель перенапряжений стойко переносит медленно изменяющееся значение напряжения. Иными словами, ОПН не должен разрушаться при превышении напряжения в течение определенного промежутка времени.
www.syl.ru