Ограничитель перенапряжения ОПН-10

Ограничитель перенапряжения ОПН-10 – это нелинейный ограничитель перенапряжений, разработанный для защиты электрооборудования в сетях с номинальным напряжением 10 кВ от импульсных перенапряжений, вызванных грозовыми разрядами и коммутационными процессами. Он представляет собой современную альтернативу устаревшим вентильным разрядникам, обладая улучшенными характеристиками и большей надежностью.

Основные характеристики ОПН-10 (значения могут варьироваться в зависимости от конкретной модели и производителя):

• Класс напряжения сети: 10 кВ (действующее значение)
• Наибольшее длительно допустимое рабочее напряжение (Uнр): Как правило, составляет 12 кВ, но может быть и другим значением (например, 11.5 кВ, 11.9 кВ, 12.7 кВ). Этот параметр определяет максимальное рабочее напряжение, которое ОПН может выдерживать длительное время без деградации.
• Номинальный разрядный ток (Iн): Определяет способность ОПН выдерживать импульсные токи, имитирующие воздействие грозовых разрядов. Обычно составляет 5 кА или 10 кА (импульс 8/20 мкс).
• Ток пропускной способности (Iпр): Характеризует способность ОПН пропускать длительные импульсные токи, возникающие при коммутационных перенапряжениях. Может составлять 250 А, 400 А, 500 А, 550 А и более.
• Остающееся напряжение (Uост): Максимальное напряжение на выводах ОПН при протекании через него импульсного тока определенной формы и амплитуды. Этот параметр является ключевым при оценке защитных свойств ОПН. Значения остающегося напряжения указываются для различных импульсных токов (например, при Iн и при Iпр). Для импульса 1/10 мкс и Iн=10 кА остающееся напряжение может быть в диапазоне 30-45 кВ в зависимости от модели.
• Длина пути утечки: Минимальное расстояние по поверхности изолятора между токоведущими частями. Этот параметр важен для обеспечения надежной работы в условиях загрязнения и увлажнения. Для ОПН-10 может составлять от 300 до 500 мм и более, особенно для полимерных изоляторов.
• Климатическое исполнение и категория размещения: Обычно УХЛ1 или УХЛ2, что означает возможность эксплуатации на открытом воздухе в умеренном и холодном климате.
• Частота сети: 50 Гц.
• Масса: Зависит от конструкции и материала изолятора. Полимерные ОПН обычно легче фарфоровых и могут весить от 1 до 3 кг.

Конструкция и принцип работы:

Основным элементом ОПН является металлооксидный варистор (ZnO) – полупроводниковый резистор с нелинейной вольт-амперной характеристикой.

• В нормальном режиме работы сети: Варистор обладает очень высоким сопротивлением, и через ОПН протекает лишь незначительный ток утечки.
• При возникновении импульса перенапряжения: Напряжение на ОПН резко возрастает, что приводит к многократному снижению сопротивления варистора. Это обеспечивает быстрое отведение тока перенапряжения на землю, ограничивая тем самым напряжение на защищаемом оборудовании до безопасного уровня.
• После спада импульса перенапряжения: Сопротивление варистора восстанавливается до первоначального высокого значения, и ОПН возвращается в исходное состояние, готовый к следующему воздействию.

Корпус ОПН-10 может быть выполнен из фарфора или полимерных материалов (например, кремнийорганической резины). Полимерные ОПН (ОПНп) обладают рядом преимуществ:

• Меньший вес: Упрощает транспортировку и монтаж.
• Лучшие гидрофобные свойства поверхности: Обеспечивают более высокую стойкость к загрязнениям и утечкам тока, особенно в условиях высокой влажности и запыленности.
• Повышенная механическая прочность: Более устойчивы к механическим воздействиям и вибрациям.
• Взрывобезопасность: В случае повреждения полимерный корпус не разлетается на осколки.

Конструктивно ОПН-10 представляет собой колонку из последовательно соединенных варисторов, заключенную в герметичный изоляционный корпус с металлическими фланцами для крепления и подключения к сети и заземлению.

Применение:

Ограничители перенапряжения ОПН-10 используются для защиты электрооборудования в сетях 10 кВ с изолированной или компенсированной нейтралью, включая:

• Подстанции 10 кВ (распределительные устройства).
• Воздушные и кабельные линии электропередач 10 кВ.
• Силовые трансформаторы 10/0,4 кВ и 10/Х кВ.
• Электродвигатели высокого напряжения (10 кВ).
• Конденсаторные установки.
• Измерительные трансформаторы.

Маркировка (пример): ОПН-П-10/12/10 УХЛ1

• ОПН: Ограничитель Перенапряжений Нелинейный
• П: Полимерный изолятор (может отсутствовать для фарфорового исполнения)
• 10: Класс напряжения сети, кВ
• 12: Наибольшее длительно допустимое рабочее напряжение, кВ
• 10: Номинальный разрядный ток, кА
• УХЛ1: Климатическое исполнение и категория размещения

Преимущества использования ОПН-10:

• Более глубокий уровень ограничения перенапряжений: Лучшая защита оборудования по сравнению с вентильными разрядниками.
• Отсутствие сопровождающего тока: После прекращения импульса перенапряжения ток через ОПН прекращается, что снижает вероятность коротких замыканий.
• Высокая надежность и стабильность характеристик: Длительный срок службы без значительной деградации параметров.
• Устойчивость к загрязнениям и воздействию окружающей среды: Обеспечивает надежную работу в различных климатических условиях.
• Простота установки и эксплуатации: Не требуют регулярного обслуживания.
• Меньшие габариты и вес (особенно полимерных ОПН): Упрощают монтаж и транспортировку.
• Взрывобезопасность (для полимерных ОПН): Повышает безопасность эксплуатации.

При выборе ОПН-10 необходимо учитывать параметры защищаемой сети (номинальное напряжение, режим нейтрали), ожидаемые уровни перенапряжений, характеристики защищаемого оборудования и условия эксплуатации. Правильный выбор и установка ОПН-10 являются важным фактором обеспечения надежной и безопасной работы электроустановки 10 кВ.