Замена вентильных разрядников на ОПН: отличия, выгоды и порядок подбора

На многих подстанциях и линиях 6-110 кВ до сих пор стоят вентильные разрядники, установленные десятки лет назад. При реконструкции их заменяют нелинейными ограничителями перенапряжений (ОПН). Разберем, чем эти аппараты отличаются, что дает замена и как правильно подобрать ОПН вместо разрядника.

Как работает вентильный разрядник

Разрядник состоит из искровых промежутков и последовательно включенных нелинейных резисторов на основе карбида кремния. При перенапряжении искровой промежуток пробивается, импульс тока уходит в землю через резисторы, после чего дуга гаснет. У такой схемы есть ограничения: защита срабатывает только после пробоя промежутка, пробивное напряжение имеет разброс, а характеристики со временем меняются из-за старения и увлажнения.

Как работает ОПН

Основа ограничителя: варисторы на основе оксида цинка с сильно нелинейной вольт-амперной характеристикой. Искровых промежутков нет. При рабочем напряжении через ОПН протекает ток проводимости порядка долей миллиампера, а при перенапряжении сопротивление варисторов резко падает, и аппарат ограничивает напряжение на защищаемом оборудовании.

Что дает замена разрядников на ОПН

• более глубокое ограничение грозовых и коммутационных перенапряжений;
• отсутствие сопровождающего тока после срабатывания;
• стабильные характеристики в течение срока службы;
• защита оборудования с пониженным уровнем изоляции: вакуумных выключателей, кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена, сухих трансформаторов;
• меньшие масса и габариты, а в полимерном корпусе также взрывобезопасность и устойчивость к вандализму.

Как подобрать ОПН вместо разрядника

Просто взять ограничитель «того же класса напряжения» недостаточно. При подборе проверяют несколько параметров:

1. Класс напряжения и наибольшее рабочее напряжение сети. Например, для сети 10 кВ наибольшее рабочее напряжение составляет 12 кВ.
2. Режим нейтрали. В сетях 6-35 кВ с изолированной или компенсированной нейтралью при однофазном замыкании на землю на неповрежденных фазах длительно действует линейное напряжение. Поэтому наибольшее длительно допустимое рабочее напряжение ОПН выбирают не ниже наибольшего рабочего напряжения сети.
3. Номинальный разрядный ток и энергоемкость. Зависят от места установки: воздушная линия, кабельная вставка, длина кабеля, батареи конденсаторов.
4. Остающееся напряжение при грозовом и коммутационном импульсах. Оно должно обеспечивать координацию с уровнем изоляции защищаемого оборудования.
5. Климатическое исполнение и категория размещения. Для наружной установки в умеренном и холодном климате применяют исполнение УХЛ1.
6. Материал корпуса и длина пути утечки: полимер или фарфор, с учетом степени загрязнения атмосферы.
7. Конструктив: крепление под существующие места установки, присоединение к ошиновке и заземлению.

Общие технические требования к ограничителям перенапряжений для сетей от 3 до 750 кВ установлены ГОСТ Р 52725.

Порядок замены

1. Подготовка технического решения: выбор типа ОПН и мест установки по результатам расчета.
2. Вывод присоединения в ремонт, демонтаж разрядников.
3. Монтаж ОПН как можно ближе к защищаемому оборудованию, присоединение к заземляющему устройству кратчайшим путем.
4. Испытания перед вводом в работу по нормам объема и норм испытаний электрооборудования.
5. При необходимости установка устройств контроля, чтобы отслеживать ток проводимости и число срабатываний в эксплуатации.

Частые вопросы

• Можно ли поставить ОПН на старые кронштейны разрядника? Часто да, но крепление и расстояния до соседних фаз нужно проверить.
• Нужно ли менять все разрядники сразу? Лучше заменять комплектами по присоединению, чтобы три фазы имели одинаковые характеристики.
• Что выбрать: полимерный или фарфоровый ОПН? Это зависит от условий эксплуатации, подробнее в отдельной статье блога.

Частые вопросы

Можно ли просто поставить ОПН того же класса напряжения?

Нет, нужно проверить наибольшее рабочее напряжение сети, режим нейтрали, энергоемкость и остающееся напряжение.

Можно ли установить ОПН на кронштейны разрядника?

Часто да, но крепление и расстояния до соседних фаз нужно проверить.

Менять разрядники по одному или комплектом?

Лучше комплектами по присоединению, чтобы три фазы имели одинаковые характеристики.

Завод ЗЭУ в Санкт-Петербурге производит ограничители перенапряжений ОПН для сетей разных классов напряжения и устройства контроля ОПН. Инженеры завода помогут подобрать ограничители для замены разрядников по параметрам вашей сети: отправьте опросный лист или заявку через раздел «Как сделать заказ».