Ограничитель перенапряжений нелинейный (опн)
На основе оксида цинка, имеющего резко выраженную нелинейность вольт-амперной характеристики, разработана серия нелинейных ограничителей перенапряжений (ОПН) на номинальное напряжение 110—500 кВ.
ОПН представляет собой нелинейный резистор с высоким коэффициентом нелинейности α=0,04 (против 0,1 —0,2 для вилита). Он включается параллельно защищаемому объекту (между потенциальным выводом и землей) без разрядных промежутков. Благодаря высокой нелинейности при номинальном фазном напряжении через ОПН протекает ничтожный ток 1 мА. При увеличении напряжения сопротивление ОПН резко уменьшается, ток, протекающий через него, растет. При напряжении 2,2Uф через ОПН протекает ток 104 А. После прохождения импульса напряжения ток в цепи ОПН определяется фазным напряжением сети.
Рис.12. Вольт-амперная характеристика ограничителя ОПН-500
ОПН ограничивают коммутационные перенапряжения до уровня 1,8Uф и атмосферные перенапряжения до (2-2,4)Uф. Из вольт-амперной характеристики ОПН-500 (рис.12) видно, что при снижении перенапряжений с 2Uф до Uф ток, протекающий через резисторы, уменьшается в 106 раз. Сопровождающий ток, протекающий после срабатывания аппарата, невелик (миллиамперы), так же как и невелика мощность, выделяемая в резисторах. Это позволяет отказаться от последовательного включения нескольких искровых промежутков и дает возможность присоединять ОПН непосредственно к защищаемому оборудованию, что значительно повышает надежность работы.
Высокая нелинейность резисторов ОПН (для области больших токов α≈0,04) позволяет значительно снизить перенапряжения и уменьшить габариты оборудования, особенно при напряжении 750 и 1150 кВ.Габаритные размеры и масса ОПН намного меньше, чем у обычных вентильных разрядников того же класса напряжения.
Область применения
Ограничители перенапряжений ОПНп (ОПН) применяются для защиты:
- кабельных сетей;
- электрооборудования подстанций открытого и закрытого типа;
- воздушных линий электропередач;
- генераторов, синхронных компенсаторов и электродвигателей сетей собственных нужд электростанций и промышленных предприятий;
- батарей статических конденсаторов и фазокомпенсирующих устройств;
- оборудования электроподвижного состава;
- контактной сети переменного и постоянного тока электрифицированных железных дорог;
- устройств электроснабжения электрифицированных железных дорог;
- электрооборудования специализированных промышленных предприятий (химической , нефтяной, газовой и др. промышленности).
Ограничители перенапряжений ОПНп (ОПН) предназначены для работы в сетях:
- общего назначения, работающих в режиме эффективного заземления нейтрали;
- распределительных, работающих в режиме с изолированной, компенсированной и резестивно заземленной нейтралью;
- генераторного напряжения;
- собственных нужд электростанций;
- распределительных промышленных предприятий, имеющих специфику производства.
Разрядник постоянного тока
Рис.13. Разрядник постоянного тока
Для защиты установок от перенапряжений постоянного тока могут быть применены вентильные разрядники. Однако гашение дуги постоянного тока значительно сложнее, чем переменного. Для использования околоэлектродного падения напряжения требуется очень большое число искровых промежутков, так как на каждой паре электродов напряжение не должно превышать 20—30 В.
Для гашения дуги целесообразно использовать магнитное дутье с помощью постоянных магнитов. Возникающая при этом электродинамическая сила с большой скоростью перемещает дугу в узкой щели из дугостойкого изоляционного материала. В результате интенсивного охлаждения дуги ее сопротивление увеличивается и ток прекращается.
Вентильный разрядник для сети с напряжением 3 кВ постоянного тока показан на рис.7. Рабочий резистор 1 состоит из двух вилитовых дисков, соединенных с двумя искровыми промежутками 2 с магнитным гашением дуги. Надежное контактирование промежутков и дисков достигается с помощью пружины 3, одновременно являющейся токоподводящим элементом. Основные элементы разрядника располагаются в фарфоровом кожухе 6, который закрыт снизу крышкой 7. Герметизация разрядника осуществляется крышкой 4 с резиновым уплотнением 5.