ОПН 150 кВ: как выбрать ограничитель для сети с заземленной нейтралью

ОПН 150 кВ защищает изоляцию оборудования сетей 150 кВ с эффективно заземленной нейтралью от грозовых и коммутационных перенапряжений. АО «ЗЭУ» выпускает ограничители этого класса в полимерном и фарфоровом корпусах категории размещения УХЛ1: с наибольшим рабочим напряжением от 100 до 143 кВ для защиты фазной изоляции и от 58 до 82 кВ для защиты изоляции нейтрали трансформаторов (ОПНН). Рассказываем, как выбрать исполнение и на какие характеристики смотреть.

Коротко

• Для фазной изоляции сети 150 кВ выпускают ОПН с Uнро 100-143 кВ с шагом 1 кВ, для нейтрали ОПНН с Uнро 58-82 кВ.
• Ток пропускной способности: 550, 650 или 680 А у второго класса разряда линии и 850, 1000 или 1200 А у третьего и четвертого.
• Полимерный ОПН 150 кВ весит около 24 кг, фарфоровый с изолирующим основанием около 210 кг.
• Ток взрывобезопасности полимерных аппаратов 40 кА для второго класса и 65 кА для третьего и четвертого.
• Перед грозовым сезоном состояние ОПН 150 кВ проверяют измерением тока проводимости или тепловизионным обследованием.

Где применяют ОПН 150 кВ

Сети 150 кВ встречаются реже, чем 110 и 220 кВ, но подходы к их защите те же, что и для всего диапазона 110-750 кВ. Ограничитель на подстанции решает две задачи: снижает грозовые перенапряжения от волн, набегающих с воздушных линий, и ограничивает коммутационные перенапряжения при операциях выключателями. По рекомендациям завода ОПН обязательно устанавливают:

• на стороне высокого напряжения силовых трансформаторов, автотрансформаторов и шунтирующих реакторов, причем без коммутационных аппаратов между ОПН и защищаемым оборудованием;
• в непосредственной близости от кабельных муфт в местах их присоединения к ВЛ или к ошиновке РУ.

Дополнительно ограничители рекомендуют ставить на каждой присоединенной ВЛ вблизи РУ, например на ближайшей опоре, или на сборных шинах. Расстояние от ОПН до оборудования не должно превышать допустимого, а при высоком сопротивлении заземления опор на подходах к РУ нужны дополнительные аппараты.

Характеристики ОПН 150 кВ в каталоге ЗЭУ

Ниже основные параметры полимерных ограничителей 150 кВ для базового значения Uнро. При другом наибольшем рабочем напряжении остающиеся напряжения меняются пропорционально.

Номинальный разрядный ток у всех вариантов 10 кА, амплитуда импульса большого тока 4/10 мкс 100 кА. Длину пути утечки внешней изоляции выбирают по требованию потребителя: 2,25, 2,5 или 3,1 см/кВ. Расчетный срок эксплуатации 30 лет, гарантийный 5 лет.

Как проверить защиту оборудования

После выбора Uнро сравнивают остающиеся напряжения с испытательными напряжениями защищаемого оборудования. Рекомендуемый запас не менее 10%: остающееся напряжение при коммутационном импульсе 30/60 мкс должно быть не выше 0,9 от испытательного коммутационного напряжения, а грозовые перенапряжения на оборудовании не выше 0,9 от испытательного грозового импульса. Если запаса не хватает, ограничитель приближают к оборудованию, устанавливают дополнительные ОПН на входе линий или снижают Uнро там, где это допускает сеть.

Как выбрать наибольшее рабочее напряжение ОПН 150 кВ

Принцип тот же, что для других сетей с заземленной нейтралью. В первом приближении Uнро принимают немного выше фазного значения наибольшего рабочего напряжения сети. Затем сравнивают характеристику «напряжение-время» ограничителя с возможными повышениями напряжения в месте установки с учетом выдержек релейной защиты. Если хотя бы в одной точке сеть «выше» аппарата, Uнро увеличивают.

Для полимерных ОПН 150 кВ производства ЗЭУ допустимые повышения напряжения сверх Uнро таковы (без предварительного нагружения / с предварительным нагружением импульсами):

• 0,1 с: в 1,55 / 1,45 раза;
• 1 с: в 1,48 / 1,40 раза;
• 10 с: в 1,42 / 1,35 раза;
• 100 с: в 1,36 / 1,28 раза;
• 1200 с: в 1,28 / 1,20 раза.

Слишком высокий запас по Uнро тоже вреден: вместе с ним растут остающиеся напряжения, и защищенность трансформатора от грозовых волн снижается. Поэтому выбор всегда проверяют сопоставлением остающегося напряжения с испытательными напряжениями оборудования.

Полимерный или фарфоровый ОПН 150 кВ

Оба варианта предназначены для наружной установки в исполнении УХЛ1, но заметно отличаются по массе и габаритам. Полимерный ОПН 150 кВ в опорном исполнении из одного сборочного модуля имеет высоту 1150 мм, с изолирующим основанием и двумя модулями 1600 мм, масса около 24 кг. Фарфоровый ограничитель с изолирующим основанием имеет высоту 2900 мм и массу 210 кг, фарфоровый ОПНН 150 кВ 1500 мм и 115 кг.

Полимерный корпус изготавливают литьевым методом, он монолитный и герметичный, внешняя трекингостойкая изоляция выполнена на основе силикона. Рабочий диапазон температур от минус 60 до плюс 55 °C. Легкий аппарат проще перевозить и монтировать, а при внутреннем повреждении у него нет фарфоровых осколков. Фарфоровое исполнение выбирают, когда этого требует проект или нужно сохранить привычную конструкцию на действующей подстанции.

ОПНН 150 кВ: защита изоляции нейтрали

Если трансформатор работает с разземленной нейтралью, ее изоляцию защищают отдельным ограничителем ОПНН. Для сетей 150 кВ завод выпускает такие аппараты с Uнро 58-82 кВ. Важная особенность: под рабочим напряжением ОПНН продиагностировать нельзя. В нормальном симметричном режиме на разземленной нейтрали нет напряжения промышленной частоты, значит, и тока через аппарат нет. Проверку проводят только в лаборатории от постороннего источника, и устройство для измерения тока проводимости для ОПНН не требуется.

Частые вопросы

Какой ток пропускной способности выбрать для ОПН 150 кВ?

Для типовых подстанций обычно хватает второго класса разряда линии (550-680 А). Аппараты 850-1200 А выбирают, когда расчет показывает большую энергию коммутационных перенапряжений или нужен больший ток взрывобезопасности.

Выпускают ли ОПН 150 кВ в подвесном исполнении?

Ограничители с кремнеорганической изоляцией могут быть изготовлены в подвесном исполнении для всех видов сетей. Конкретное исполнение согласуют с заводом.

Как контролировать состояние ОПН 150 кВ в эксплуатации?

Для сетей 110 кВ и выше перед грозовым сезоном измеряют ток проводимости под рабочим напряжением или проводят тепловизионное обследование. Поверхность ограничителя при этом должна быть сухой и, желательно, чистой.

Чем ОПН 150 кВ отличается от ОПН 110 кВ?

Прежде всего диапазоном Uнро: у ОПН 110 кВ он 73-105 кВ, у ОПН 150 кВ 100-143 кВ. Соответственно длиннее колонка варисторов, выше корпус и остающиеся напряжения. Классы разряда линии, токи пропускной способности и материалы корпуса у двух серий совпадают.

Можно ли заказать ОПН 150 кВ с Uнро вне каталога?

Да, возможно изготовление с иным длительно допустимым рабочим напряжением; остающиеся напряжения изменятся пропорционально.

Заказ ОПН 150 кВ

Подробные таблицы и габаритные чертежи приведены на страницах ОПН 150 кВ в полимерном корпусе УХЛ1 и фарфоровых ОПН 150 кВ. Если нужен подбор под конкретную подстанцию, отправьте опросный лист специалистам АО «ЗЭУ». Сравнение корпусов подробнее разобрано в статье «Полимерный или фарфоровый ОПН», а о соседнем классе напряжения читайте в материале об ОПН 220 кВ.