г. Санкт-Петербург
Производство ОПН всех типов
г. Санкт-Петербург
Коротко: ОПН для защиты трансформатора устанавливают как можно ближе к его вводам, на стороне высшего, а при необходимости и низшего напряжения. Ограничитель снижает грозовые и коммутационные перенапряжения до уровня, который выдерживает изоляция обмоток. Главное при выборе: наибольшее рабочее напряжение ОПН по режиму нейтрали сети, энергоемкость и расстояние до вводов.
Силовой трансформатор обычно самый дорогой элемент подстанции, а его изоляция не восстанавливается после пробоя. Поэтому ОПН для защиты трансформатора проектируют отдельно от защиты шин и линий: важны место установки, длина соединений и правильный выбор характеристик. Ниже разбираем, где ставить ограничитель и как его выбрать.
На изоляцию трансформатора действуют перенапряжения двух основных типов. Грозовые приходят с воздушной линии в виде волны с крутым фронтом. Коммутационные возникают при включении и отключении присоединений, в том числе при отключении ненагруженного трансформатора, когда выключатель обрывает ток раньше его естественного перехода через ноль.
Отдельная история: однофазные замыкания на землю в сетях 6-35 кВ с изолированной нейтралью. Напряжение здоровых фаз относительно земли поднимается до линейного и держится, пока замыкание не найдут. Это не импульс, а длительное повышение, и ОПН должен его выдержать, не перегреваясь.
Защитное действие ограничителя падает с расстоянием. Волна перенапряжения доходит до трансформатора раньше, чем ОПН успевает ее ограничить в этой точке, и напряжение на вводах оказывается выше остающегося напряжения на самом аппарате. Поэтому правило простое: ОПН ставят непосредственно у вводов или на минимальном расстоянии, которое допускает компоновка.
Один комплект ОПН на сборных шинах не заменяет ограничители у трансформатора, если расстояние до вводов велико. Допустимые расстояния нормируются ПУЭ и уточняются расчетом для конкретной схемы.
Выбор начинается с наибольшего длительно допустимого рабочего напряжения. В сетях с изолированной или компенсированной нейтралью его принимают с учетом длительного режима замыкания на землю, в сетях 110 кВ и выше с эффективно заземленной нейтралью ориентируются на наибольшее фазное напряжение и временные перенапряжения. Подробно логика расписана в статье о подборе ОПН по напряжению и энергоемкости.
Дальше проверяют остающееся напряжение при грозовом и коммутационном импульсе: оно должно быть ниже испытательных уровней изоляции трансформатора с запасом. Энергоемкость выбирают по самым тяжелым коммутационным режимам, длину пути утечки по степени загрязнения.
Часть трансформаторов 110-220 кВ работает с разземленной нейтралью, чтобы ограничить токи однофазного короткого замыкания. Изоляция нейтрали у них ослаблена по сравнению с линейными вводами, а при несимметричных режимах и грозовых волнах на нейтрали появляется заметное напряжение. Для ее защиты выпускают ограничители ОПНН с пониженным рабочим напряжением. В каталоге ограничителей перенапряжений 3-750 кВ такие аппараты представлены отдельными исполнениями, например в разделе для сетей 110 кВ.
Физику работы варисторов и отличие ОПН от вентильного разрядника мы разбирали в материале о принципе действия ограничителя. Если трансформатор стоит на подстанции 6-35 кВ, полезно посмотреть и общую схему грозозащиты подстанций среднего напряжения.
Только если трансформатор находится в пределах зоны защиты этого комплекта. Если расстояние до вводов больше допустимого по расчету и ПУЭ, ограничители ставят непосредственно у трансформатора.
Нужен, если обмотка НН связана с воздушной или протяженной кабельной сетью или проект предусматривает такую защиту. Перенапряжения могут прийти со стороны НН и передаться через трансформатор.
ОПНН рассчитан на защиту изоляции нейтрали трансформатора и имеет более низкое рабочее напряжение, чем ограничитель для фазной изоляции того же класса сети.
Для трансформатора с длительным сроком эксплуатации важно выбрать ОПН с запасом по уровню ограничения, так как прочность изоляции со временем снижается. Выбор лучше подтвердить расчетом с участием производителя.
АО «ЗЭУ» производит ограничители для защиты трансформаторов в сетях 3-750 кВ, включая ОПНН для нейтрали. Пришлите схему подстанции и данные трансформатора, и инженеры завода подберут исполнение ОПН и подскажут оптимальное место установки.