Ограничитель перенапряжений для воздушных линий опн-л.

В России в 1999 году вышло «Руководство по защите электрических сетей 6−1150 кВ от грозовых и внутренних перенапряжений», в котором рекомендуется для защиты опор с ослабленной изоляцией вместо трубчатых разрядников и искровых промежутков применять ограничители перенапряжений (ОПН).

Промышленность России начала выпуск ограничителей перенапряжений для воздушных линий ОПН-Л.

Рис. 8. Ограничитель перенапряжений ОПН-Л

Таблица 13 В. Вольт-амперная характеристика ОПН-10 кВ

lg(I)	U(В)	I(А)
-5	9032,3	1,00E-5
-4,52	11033	3,00E-5
-4	12533	0,0001
-3	14833	0,001
-2	16034	0,01
-1	17034	0,1
0	18034	1
1	19535	10
2	21535	100
3	25035	1000
4	30036	10000
4,7	35036	50000

Рисунок 13В. Вольт-амперная характеристика ОПН-10 кВ.

В России, несмотря на высокое число отключений при грозовых воздействиях (11%) от общего числа отключений в сетях ВЛ 330-750 кВ за 1998-2003 г.г. крупных отечественных проектов до 2004 года не было.

У воздушной линия 400 кВ «Линке − 1,2» в МЭС «Северо-Запада» России отключались одновременно две цепи в среднем 1-2 раза в год. В 2004 году на «проблемных» участках линии были установлены ОПН на всех трех фазах обеих цепей на одной опоре. В течение 4 лет с момента установки грозовые отключения на данной линии и повреждения ОПН зафиксированы не были.

Опыт применения опн-л в оао «Тюменьэнерго»

В ОАО «Тюменьэнерго» в 2007 году реализован самый крупный на сегодняшний день отечественный проект по применению ОПН-Л для грозозащиты ВЛ 110 кВ. Для реализации проекта были определены наиболее часто отключаемые двухцепные ВЛ-110 кВ:

• в Сургутских ЭС (ХМАО) — «Контур-Ай-Пимская 1,2»;

• в Ноябрьских ЭС (ЯНАО) — «Губкинская-Новогодняя 1,2».

При выборе типа аппарата проектной организацией было отдано предпочтение ОПН с искровым промежутком (ОПН-ЛИ). Для этого проекта специалистами ЗАО «Феникс-88» были разработаны аппараты с двумя типами искровых промежутков. Модули ОПН были выполнены на основе серийных модулей ОПН-110 с использованием варисторов фирмы «EPCOS».

Первый тип аппаратов (ОПН-ЛИр) с внешним искровым промежутком, организованным между электродом в форме рога и проводом, предназначен для установки на поддерживающих опорах (рис. 10).

Рис. 10. ОПН–ЛИр с искровым промежутком в форме рога

Второй тип аппаратов (ОПН-ЛИт) с внешним искровым промежутком, организованным между электродами тороидального типа, закрепленными на подвесном полимерном изоляторе (рис.11), предназначен для установки на анкерных опорах.

Рис. 11. ОПН –ЛИт с искровым промежутком тороидального типа.

Итоги грозового сезона 2008 года приведены в таблице 1.

Таблица 1. Общее число грозовых отключений ВЛ «Губкинская — Новогодняя 1,2», «Контур -Ай- Пимская 1,2» 2006 — 2008 годах (отношение общего числа отключений к числу двухцепных отключений).

Наименование ВЛ - 110 кВ/Годы	2006	2007	2008
Губинская - Новогодняя 1,2 (2х48 км)	18/10	5/4	1/0
Контур – Ай – Пимская 1,2 (2х81 км)	14/14	12/12	3/2

В России для защиты воздушных линий применяются принципиально новые защитные аппараты, разработанные ОАО «НПО Стример» г. Санкт-Петербург:

• длинно-искровые разрядники (РДИП, РДИМ, РДИШ);

• мультикамерные разрядники (РМК);

• мультикамерные изоляторы-разрядники (ИРМК).

Это российское изобретение и в мире они пока малоизвестны. Вполне вероятно, что если бы данная технология была известна в Европе, она была более популярной, чем ОПН.

Рассмотрим эти защитные аппараты.

Длинно-искровые разрядники.

К ним относятся разрядники РДИП, РДИМ, РДИШ. Буквы расшифровываются так: РД – разрядник длинно-искровой; П – петлевой; М – модульный; Ш – шлейфовый.

Рассмотрим работу этих разрядников.

Длинно-искровые петлевые разрядники РДИП-10.

Разрядники РДИП-10 защищают электрические сети от дуговых замыканий, а установленное на них оборудование от грозовых перенапряжений и повреждений.

Применение длинно-искровых разрядников РДИ признано перспективным Постановлением Научно-Технического Совета РАО «ЕЭС России» от 24.03.00. Эксплуатация длинно-искровых разрядников РДИП-10 петлевого типа рекомендована для грозозащиты на высоковольтных линиях с защищенными и голыми проводами ВЛ 6, 10 кВ. Продукция сертифицирована на соответствие требованиям ТУ и безопасности в Системе Госстандарта России.

Рис. 13. Разрядник РДИП-10-4 УХЛ1

Разрядник РДИП-10-4 УХЛ1 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 воздушной линии, напротив металлической трубки разрядника, закрепляется универсальный зажим для создания необходимого искрового промежутка S.

Рис. 14. Конструкция разрядника РДИП-10-4 УХЛ1

При возникновении на проводе линии индуктированного грозового импульса искровой воздушный промежуток S между проводом линии и металлической трубкой разрядника РДИП 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 развивается скользящий заряд. После прохождения импульсного тока молнии разряд гаснет, не переходя в силовую дугу, что предотвращает возникновение короткого замыкания, повреждение провода и отключение ЛЭП.

Рис. 15. Принцип работы разрядника РДИП-10-4 УХЛ1

Вследствие эффекта скользящего разряда вольт-секундная характеристика разрядника РДИП расположена ниже, чем вольт-секундная характеристика изолятора, т.е. при воздействии грозового перенапряжения разрядник перекрывается, а изолятор нет.

Рис. 16. Вольт-секундные характеристики изолятора (1) и разрядника (2).

Таблица 2. Технические характеристики петлевых разрядников РДИП-10

Класс напряжения, кВ	10
Длина перекрытия поверхности, см	78
Внешний искровой воздушный промежуток, см	2-4
Импульсное разрядное напряжение, кВ	110
Импульсное выдерживаемое напряжение не менее, кВ	300
Выдерживаемое напряжение коммутационного импульса не менее, кВ	60
Выдерживаемое напряжение промышленной частоты в сухом состоянии не менее, кВ	42
Выдерживаемое напряжение промышленной частоты под дождем не менее, кВ	28
Ток гашения при номинальном напряжении, А	200

Рис. 17. Схема установки разрядников РДИП-10-4 УХЛ1

РДИП-10 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.