13.03.02 Электроэнергетика и электротехника / ТВН_практика / ещё пример стр 37

2. Отсутствие сопровождающего тока после затухания волны перенапря-

жения (нет тока гашения Iгаш, напряжения гашения Uгаш, нет искрового проме-

жутка, нет износа контактов).

3.Простота конструкции и высокая надежность в эксплуатации.

4.Стабильность характеристик и устойчивость к старению.

5.Способность к рассеиванию больших энергий (при правильном выборе по классу номинального напряжения по зонам).

6.Непрерывное подключение к защищаемой сети (гарантированное его срабатывание).

7.Стойкость к атмосферным перенапряжениям.

8.Малые габариты и вес.

Основные параметры ОПН.

Номинальное напряжение – действующее значение напряжение ПУ, ко-

торое ОПН может выдерживать в течение 10 с в процессе рабочих испытаний.

Номинальное напряжение должно быть не менее 1,25 наибольшего длительного допустимого рабочего напряжения.

Наибольшее длительное допустимое напряжение ОПН – это установлен-

ное максимально допустимое действующее значение напряжения ПУ, которое может быть приложено непрерывно между выводами ОПН и не приводит к по-

вреждению при нормированных воздействиях.

Номинальный разрядный ток ОПН – максимальное значение грозового импульса тока 8/20 мкс, используемое для классификации ОПН.

Остающееся напряжение ОПН – амплитудное значение напряжения на выводах ОПН во время прохождения разрядного грозового или коммутацион-

ного тока с амплитудой I.

Ток пропускной способности ОПН – способность выдержать 18 раз пря-

моугольный импульс тока длительностью 2000 мкс.

Удельная энергоемкость – отношение выделившейся в ОПН энергии при прямоугольном импульсе I 8/20 к наибольшему рабочему напряжению.

Величина тока срабатывания противовзрывного устройства.

71

Длина пути тока утечки внешней изоляции.

Импульс - униполярная волна напряжения или тока, возрастающая без за-

метных колебаний с большой скоростью до максимального значения и умень-

шающаяся до нуля.

Условное время фронта импульса Т1 – время, выраженное в мкс, опреде-

ляемое умножением на 1,25 времени в мкс, необходимого для увеличения мак-

симального значения импульса от 10 – 90 %.

Условная длительность импульса Т2 – время, выраженное в мкс, между условным началом импульса и моментом, когда напряжение или ток опускается до половины максимального значения.

Разрядный ток ОПН – импульс тока, который течет через ОПН.

Импульс тока большой длительности – прямоугольный импульс, кото-

рый повышается до максимального значения, остается практически постоян-

ным в течение некоторого периода времени, а затем падает до нуля.

Условная длительность прямоугольного импульса – время, в течение ко-

торого мгновенное значение импульса больше 10% его максимального значе-

ния.

Крутой импульс тока ОПН – импульс разрядного тока с условной дли-

тельностью фронта 1 мкс и условной длительностью до полуспада не более

20 мкс.

Грозовой импульс тока ОПН – импульс разрядного тока 8/20 мкс при длительности фронта импульса в диапазоне от 7 до 9 мкс.

Импульс большого тока ОПН – максимальное амплитудное значение раз-

рядного тока, имеющего форму импульса 4/10 мкс, который используется для проверки устойчивости ОПН прямым разрядом молнии.

Пропускная способность ОПН – нормируемое изготовлением максималь-

ное значение прямоугольного импульса тока длительностью 2000 мкс.

Коммутационный импульс тока ОПН – максимальное амплитудное зна-

чение тока с условной длительностью фронта не менее 30 мкс, но не более

100 мкс.

72

Классификационный ток ОПН – амплитудное значение активной состав-

ляющей тока, которое используется для определения напряжения ОПН.

Комплектовочное напряжение ОПН – нормируемое изготовлением оста-

ющееся напряжение ОПН при максимальном значении тока грозового импуль-

са в диапазоне 0,01 – 2 номинального разрядного тока ОПН.

Удельная энергия – рассеиваемая ОПН энергия, полученная им при при-

ложении первого импульса тока пропускной способности, отнесенное к вели-

чине наибольшего длительно допустимого рабочего напряжения.

Перекрытие – завершенный разряд по поверхности твердого диэлектри-

ка.

Взрывобезопасность – отсутствие взрывного разрушения при внутреннем повреждении ОПН, или разрушение ОПН с разлетом осколков в нормируемой зоне.

Характеристика «напряжение-время» - выдерживаемое напряжение промышленной частоты в зависимости от времени его приложения к ОПН, ко-

торая показывает максимальный промежуток времени, в течение которого к ОПН может быть приложено напряжение промышленной частоты.

Условия выбора ОПН в сетях 110-750 кВ

1. Выбор наибольшего длительно допустимого рабочего напряжения

ОПН.

2.Выбор ОПН по условиям обеспечения взрывобезопасности

3.Выбор класса энергоемкости ОПН.

4.Выбор ОПН по условиям работы в квазиустановившихся режимах.

5.Выбор номинального напряжения ОПН.

6.Определение защитного уровня ограничителя при коммутационных перенапряжениях.

7.Определение защитного уровня ОПН при грозовых перенапряжениях.

8.Выбор длины пути утечки ОПН.

9.Выбор ОПН по механическим характеристикам.

10.Особенности выбора ОПН по условиям работы в ОРУ электростан-

73

ций.

Расстановка ОПН

Расстановка ограничителей в ОРУ определяется надежностью грозоза-

щиты электрооборудования, прежде всего трансформаторов, расчетные им-

пульсные перекрытия изоляции которых не должны превышать один раз в 800-

1000 лет.

Выбранный тип ОПН проверяют на возможность установки в ОРУ на расстоянии, обеспечивающем требуемую ПУЭ надежность грозозащиты защи-

щаемого оборудования.

При замене вентильных разрядников (РВ) на ОПН, расстояние от ОПН до защищаемого оборудования определяется по формуле:

LОПН = LРВ (UИСП – UОПН)/(UИСП - UРВ)

Допускается установка ограничителей на место заменяемых разрядников,

если значения остающихся напряжений этих ограничителей при токе 10 кА от-

личаются не более, чем на 1,5% от соответствующих параметров разрядника.

Место установки ОПН

Места установки ОПН определяются его функциональным назначением:

- в цепи трансформатора, автотрансформатора или шунтирующего реак-

тора - для защиты от грозовых и коммутационных перенапряжений при их включении или отключении;

- на конце линии - для защиты от КП при ее включении или отключении

иограничения набегающих на РУ волн грозовых перенапряжений.

Дополнительный ОПН устанавливают на линии для ее защиты от КП, ес-

ли шунтирующий реактор или трансформаторы (автотрансформаторы) присо-

единены к линии через выключатели.

При установке ОПН на шунтирующем реакторе или автотрансформаторе

(трансформаторе), подключаемым к линии без выключателей, через искровое присоединение или выключатель, дополнительный ОПН, присоединяемый непосредственно к линии, не устанавливают.

ОПН должны быть установлены без коммутационных аппаратов в цепи

74

присоединения к линии, шинам РУ или ошиновке автотрансформаторов

(трансформаторов) или шунтирующих реакторов. Спуск от ошиновки к ограни-

чителю выполняется теми же проводами, что и для остальной аппаратуры РУ.

Заземление ограничителя осуществляется присоединением к заземляющему устройству РУ.

Большинство ограничителей не требуют эксплуатационного контроля состояния, что должно быть оговорено инструкцией по эксплуатации ОПН. В

противном случае, изготовитель должен указать в инструкции необходимые виды испытаний, методы их проведения и периодичность. В связи с этим уста-

новка счетчиков срабатываний ОПН не является необходимой.

Точка присоединения ограничителя к заземляющему устройству (ЗУ)

должна быть максимально удалена от точек присоединения к этому ЗУ изме-

рительных трансформаторов.

Если ОПН имеют противовзрывные клапаны с отводящими соплами, то они должны быть установлены так, чтобы сопла были расположены по про-

дольной оси ячейки. Тогда безопасное расстояние от путей обхода до ограни-

чителя будет примерно соответствовать расстоянию от него до границ ячейки при применении электрооборудования с нормальной изоляцией по ГОСТ

1516.1-83.

При отсутствии противовзрывных устройств расстояние до путей обхода удваивается и устанавливаются таблички с предупреждающими надписями.

При установке ОПН взамен разрядника с использованием его стойки,

ОПН, с помощью переходной конструкции, крепят так, чтобы верхний зажим находился на той же высоте, что и у разрядника. При монтаже ОПН с увеличе-

нием длины спусков от ошиновки необходимо провести дополнительные рас-

четы по определению изгибающих моментов, действующих на верхний фланец.

Место установки ОПН в сетях 3-35 кВ

В КЛ 6-10 кВ ОПН устанавливают только при отсутствии возможности возникновения резонансных перенапряжений (емкостный ток замыкания на землю больше 1 мА или есть НАМИ).

75

При защите СТ от грозовых перенапряжений ОПН устанавливается на защищаемом СТ до коммутационного аппарата.

В РУ 3-10 кВ при выполнении связи трансформаторов с шинами при по-

мощи кабелей расстояние от ОПН до трансформатора и аппаратов не ограничи-

вается.

При применении воздушной связи с шинами РУ расстояние от ОПН до трансформатора и аппаратов не должно превышать 60 м при ВЛ на деревянных и 90 м при ВЛ на металлических и железобетонных опорах в РУ 35 кВ расстоя-

ние по ошиновке включая ответвления от ОПН до защищаемого объекта выби-

рается в соответствии с рекомендациями ПУЭ как для вентильных разрядников.

При установке ОПН в РУ должны сохраняться расстояния до заземлен-

ных и находящихся под напряжением элементов РУ в соответствии с рекомен-

дациями ПУЭ.

Схемно-режимные мероприятия по повышению надежности работы

ОПН

Если в нормальных режимах работы сети ее наибольшее рабочее напря-

жение может превышать длительно допустимое рабочее напряжение ОПН,

обеспечить условия его работы можно следующими мероприятиями, вводимы-

ми на летний сезон:

а) переключением РПН трансформатора с целью постоянного снижения напряжения на той его обмотке, где относительное повышение напряжения по отношению к номинальному выше, что эффективно при соизмеримых индук-

тивных сопротивлениях примыкающих систем;

б) при незагруженных трансформаторах подстанций сети на каждой под-

станции одной части сети установить повышенный, а на другой части - пони-

женный коэффициент трансформации, чтобы повысить степень компенсации зарядной мощности сети за счет увеличения потерь реактивной мощности вследствие протекания уравнительного тока.

Для подстанций 110-220 кВ с разземленными нейтралями трансформато-

ров применять заземление нейтрали выключателем, управляемым от автомати-

76

ки повышения напряжения, включенной на обмотку электромагнитного транс-

форматора напряжения, соединенного по схеме разомкнутого треугольника,

вручную или дистанционно. Для трансформаторов 110-330 кВ, работающих без выключателей на стороне высшего напряжения, в которых квазиустановивши-

еся напряжения превышают допустимую для ограничителей величину, приме-

нять закорачивание выключателей или короткозамыкатели на обмотках низше-

го напряжения, включаемых от пофазной автоматики от повышения напряже-

ния.

1. Выбор наибольшего длительно допустимого рабочего напряжения.

Наибольшее допустимое напряжение ОПН должно быть больше наибольшего рабочего напряжения сети или оборудования

,

где . - (1,02 – 1,05) – коэффициент, учитывающий гармоники выс-

шего напряжения.

2. Выбор класса энергоемкости ОПН.

Практическим критерием оценки энергоемкости ОПН является его спо-

собность пропускать нормируемые импульсы тока коммутационного перена-

пряжения без потери рабочих качеств.

По энергоемкости выпускаемые ОПН делят на несколько классов.

Таблица 2 - Классы энергоемкости ОПН

где А1 – амплитуда испытательного импульса тока 1,2/2,5 мс или прямоуголь-

ного, длительностью 4 мс на 25 – 30 % меньше.

Условия выбора.

Поглощаемая ограничителем ОПН энергия не должна превосходить энер-

77

гоемкость ОПН.

.

Энергия, поглощаемая ограничителем 110 – 750 кВ

,

где – время распространения волны, мкс;

– длина линии, км;

– скорость распространения волны, м/с;

– количество последних токовых импульсов;

– удельная энергоемкость, кДж/кВ;

– энергия в сети, которая выделяется при грозовом или внутреннем перенапряжении, кДж.

где – емкость кабеля или конденсирующей батареи, Ф;

– кратность напряжений;

– наибольшее рабочее напряжение сети или оборудования, В;

– наибольшее дополнительное напряжение ОПН, В.

На напряжение 110 – 750 кВ, если ОПН установлен на шунтовых конден-

саторных батареях и КЛ присоединения, то энергия, поглощаемая ОПН,

, (107)

где – емкость батареи или кабеля, Ф;

– амплитуда наибольшего длительного допустимого рабочего напря-

78

жения, кВ;

– наибольшее рабочее напряжение ОПН, кВ.

Удельная или энергоемкость, кДж/кВ

,

где – номинальное напряжение аппарата по МЭК, кВ.

По зависимости от отношения (кВ или Т) определяют класс энер-

гоемкости ОПН.

Верхние границы для классов 1, 2, 3, 4 и 5 находятся около 1,1; 2,3;

3,5; 5,8 и 7,7 кДж/кВ () соответственно.

Классы энергоемкости находят по таблице и по зависимости энергоемко-

сти от кратности остающегося напряжения ОПН.

При возможности возникновения переходного резонанса (при отсутствии выключателей на стороне ВН, коммутациях блока линия - трансформатор) на второй или третей гармонике при установке в сетях 110 кВ с частично раззем-

ленными нейтралями трансформаторов ограничитель должен иметь энергоем-

кость не ниже 4,0 – 4,5 кДж/кВ номинального напряжения (3 класс).

В сетях напряжение до 220 кВ включительно грозовые перенапряжения являются большими по своим параметрам, чем внутренние, поэтому ОПН вы-

бираются по ним, кроме тех случаев, когда сеть выполнена кабелем.

Если линия 6 – 35 кВ выполнена воздушной, но неизолированными про-

водами, то энергия, поглощаемая ОПН, определяется как для сетей 110 кВ.

Выбор ОПН по условиям в квазиустановившихся режимах (внутренние перенапряжения).

Условия выбора.

Уровень временных перенапряжений должен быть меньше максимально-

го значения напряжения ПЧ выдерживаемого ОПН в течение времени.

,

где – уровень квазиустановившихся перенапряжений,

79

.

Выбранный ОПН проверяется на соответствие его временных допусти-

мых повышений напряжения квазиустановившимся перенапряжениям при раз-

личных видах коммутаций с учетом времени действия РЗ, линейной и противо-

аварийной автоматами. Нормируемые техническими условиями зависимости

(временно допустимое напряжение ОПН) от их допустимой длительности,

приводятся или в табличном виде для различных времен или в виде линейных зависимостей «напряжение ПЧ – время» в полулогарифмическом масштабе.

Выбор номинального напряжения ОПН.

«Допустимое напряжение – время» по этой зависимости случая «с пред-

варительным нагружением энергии» определяет значение и (значение

в о.е.) и для них рассчитывают номинальное напряжение ОПН

, кВ,

, кВ,

где – наибольшая амплитуда из рассматриваемых перенапряжений;

– соответствующая ей кратность, определяемая по времени действия выбранного перенапряжения с амплитудой ;

– перенапряжение, имеющее наибольшую длительность;

– соответствующая ему кратность перенапряжения .

Из двух полученных значений выбирается большее.

Задачи для самостоятельной проработки

Задача 1

Выбрать типы разрядников, показать их расстановку на схеме и на плане ПС напряжением 110/10/10 кВ. Схема РУ ВН - "мостик". Разрядники напряжением 10 кВ расположить внутри помещения. Показать на примере типовой ПС.

80