§4.3. Нелинейные ограничители перенапряжений
Основной недостаток вентильных разрядников связан с тем, что резисторы на основе карборунда обладают сравнительно невысокой нелинейностью. Снижение защитного отношения вентильных разрядников достигается ценой значительного усложнения искровых промежутков, которые в разрядниках I группы принимают часть напряжения гашения.
Разработанные резисторы на основе окиси цинка обладают значительно большей нелинейностью, чем резисторы на основе карборунда. Это позволило создать новый тип защитного аппарата – нелинейный ограничитель перенапряжения (ОПН).
Преимуществами ОПН являются: возможность глубокого ограничения перенапряжения, в том числе междуфазных, малые габариты, позволяющие использовать их в качестве опорных изоляционных колонн, большая пропускная способность.
Уровень ограничения коммутационных перенапряжений с помощью ОПН составляет (1,65-1,80)UФ. Уровень ограничения грозовых перенапряжений составляет (2,2-2,4)UФ в сетях 110 кВ и снижается до 2UФ для ЛЭП 750 кВ.
ОПН комплектуются в виде параллельно соединенных колонок из дисков диаметром 28 и высотой 8 мм. Торцы дисков металлизированы и обеспечивают контакт между дисками. В соответствии с пропускной способностью число параллельных колонок резисторов в ОПН варьируется от 4 в ограничителе перенапряжений на 110 кВ до 30 в ограничителе перенапряжений на 750 кВ.
Коэффициент нелинейности резисторов в области ограничения коммутационных перенапряжений имеет значения 0,03-0,05. При ограничении грозовых перенапряжений, когда токи, протекающие через ОПН, достигают значений нескольких килоампер, коэффициент нелинейности увеличивается до 0,07-0,10. Такая высокая нелинейность обуславливает прохождение при рабочем напряжении или резонансных перенапряжениях через нелинейные резисторы тока порядка долей миллиампер на одну параллельную колонку. Это позволяет исключить искровой промежуток и подключить резистор ОПН непосредственно к сети.
Применительно к ОПН отсутствует понятие напряжения гашения. Однако длительное воздействие резонансных перенапряжений, связанных с прохождением через ОПН больших токов, может нарушить тепловую устойчивость аппарата и привести к аварии. В связи с этим для ОПН установлены допустимые длительности приложения повышенных напряжений, которые должны быть скоординированы с действием релейной защиты.
Применение ОПН позволяет глубоко ограничивать также и междуфазные перенапряжения. Для этого может быть использована схема с искровыми промежутками (рис. 5.10). В нормальном режиме каждый резистор НР1 – НР2 включен на фазное напряжение. При коммутационных перенапряжениях, которые всегда несимметричны, пробиваются искровые промежутки. Вследствие этого резисторы НР2 соединяются параллельно, а резисторы НР1 включаются попарно на междуфазное напряжение. С восстановлением нормального режима ток в искровых промежутках уменьшается до миллиампер и дуга в них гаснет.
Рис. 5.10. Схема включения ОПН для ограничения перенапряжений
междуфазных и относительно земли