Грозозащита подстанций 6-35 кВ: схема, ОПН и типичные ошибки

Подстанции среднего напряжения массово питаются по воздушным линиям без троса, и почти каждая гроза на трассе дает волну перенапряжения, которая уходит в РУ. Грозозащита подстанций 6-35 кВ должна принять эту волну и ограничить ее до уровня, безопасного для изоляции. Разберем элементы схемы и места, где чаще всего допускают ошибки.

Из чего состоит грозозащита подстанций 6-35 кВ

• защита от прямых ударов молнии: стержневые молниеотводы на порталах или отдельно стоящие, для подстанций 35 кВ также грозозащитный трос на подходах ВЛ;
• защита от набегающих волн: ОПН на вводах линий, на шинах и у силовых трансформаторов;
• заземляющее устройство: общий контур с малым сопротивлением растеканию и короткими спусками от ОПН и молниеотводов;
• защищенный подход: участок ВЛ перед подстанцией, на котором снижают вероятность прорыва молнии и обратных перекрытий.

Почему опасны волны с воздушной линии

Удар молнии в провод или опору ВЛ рождает волну, которая бежит к подстанции. Изоляция линии частично срезает ее амплитуду, но крутой фронт сохраняется. На подстанции волна многократно отражается от оборудования, и без ограничителей напряжение на трансформаторе может превысить его импульсную прочность. Задача ОПН: принять ток и удержать напряжение на шинах и вводах на безопасном уровне.

Где ставить ОПН на подстанции 6-35 кВ

1. У силового трансформатора: на стороне ВН и, при связи с воздушной сетью, на стороне НН.
2. На шинах РУ: прежде всего для защиты трансформаторов напряжения и оборудования, удаленного от трансформатора.
3. На вводах ВЛ и на переходах ВЛ-КЛ: если подстанция питается кабельной вставкой.
4. В КТП 6-10/0,4 кВ: на стороне 6-10 кВ и на стороне 0,4 кВ.

Допустимое расстояние между ОПН и защищаемым оборудованием зависит от класса напряжения, числа линий, длины защищенного подхода и характеристик ограничителя. Оно нормируется ПУЭ и проверяется расчетом. Подробнее о защите трансформатора в составе подстанции написано в статье об ОПН для силовых трансформаторов.

Выбор ОПН для грозозащиты подстанции

Для сетей 6-35 кВ с изолированной или компенсированной нейтралью рабочее напряжение ОПН выбирают с учетом длительного однофазного замыкания на землю. Номинальный разрядный ток и остающееся напряжение при грозовом импульсе проверяют по уровню изоляции оборудования, а энергоемкость по коммутационным режимам. Для открытых РУ нужен ограничитель категории размещения УХЛ1 с длиной пути утечки под степень загрязнения площадки.

Пример исполнения для открытой установки: ОПН 35 кВ УХЛ1 в полимерном корпусе. Для РУ 6-10 кВ подходят аппараты в исполнениях УХЛ1 и УХЛ2 из того же каталога.

Типичные ошибки в грозозащите подстанций

• ОПН стоят только на шинах, а трансформатор находится за пределами зоны защиты;
• длинные заземляющие спуски от ОПН с изгибами и петлями;
• сопротивление заземляющего устройства не проверялось после реконструкции;
• вентильные разрядники отработали ресурс и не заменены ограничителями;
• не учтены линии, подходящие к подстанции, и защита их опор на подходе.

Защита самих линий и роль УЗПН на опорах разобраны в материале о грозозащите воздушных линий с помощью ОПН.

Частые вопросы

Какие аппараты нужны для грозозащиты подстанции 35 кВ?

Молниеотводы для защиты от прямых ударов, ОПН у трансформаторов, на шинах и вводах линий, а также заземляющее устройство с малым сопротивлением. Для подходов ВЛ 35 кВ дополнительно применяют грозозащитный трос.

Достаточно ли поставить ОПН только на шины?

Не всегда. Если трансформатор удален от шин больше допустимого расстояния, ограничители ставят непосредственно у его вводов.

Нужен ли ОПН на стороне 0,4 кВ КТП?

Да, если от КТП отходят воздушные линии 0,4 кВ или к ней подключено чувствительное оборудование. Для этого применяют ОПН до 1 кВ.

АО «ЗЭУ» выпускает ограничители перенапряжений для подстанций 6-35 кВ в полимерном и фарфоровом корпусе, а также ОПН до 1 кВ для КТП. Пришлите однолинейную схему подстанции, и инженеры завода помогут подобрать аппараты и места их установки.