Ограничители перенапряжения – Как работает ограничитель перенапряжения: механизм действия — Мир Антенн

Содержание

Сходство и отличия разрядника и ограничителя перенапряжения

В соответствии с правилами эксплуатации электроустановок обязательным условием является обеспечение защиты оборудования от напряжения, которое превышает номинальные показатели. Для этого используют разрядники и ограничители перенапряжения нелинейного типа.

Вентильные разрядники, несмотря на усовершенствованную конструкцию, со временем исчерпали свои эксплуатационные возможности и на сегодняшний день практически вытеснены ОПН – современными устройствами, состоящими из варисторов, помещенных в герметичную оболочку.

В чем схожесть этих устройств?

Традиционные разрядники, как и новые ограничители перенапряжения, предназначены для защиты оборудования и приборов от воздействия пиковых токов, которые могут возникать вследствие коммутационных процессов или атмосферных явлений – грозы.

Аппаратура вентильного типа используется на подстанциях, трубчатые устройства – на линиях электропередач. ОПН в зависимости от вида могут быть использованы как в бытовых, так и в производственных условиях.

В плане конструкции, принципа действия и эффективности эти приспособления имеют определенные отличия.

Характерные отличия разрядника от ОПН

На сегодняшний день ограничители являются самыми эффективными устройствами, обеспечивающими надежную защиту электроустановок от воздействия сверхнапряжения. По сравнению с вентильными аппаратами у них отсутствуют искровые промежутки, основу конструкции составляют варисторы — сопротивления, которые находятся в герметичном корпусе.

Для наглядного сравнения приведем основные недостатки стандартных разрядников:

значительный вес и хрупкая структура изолятора;
небольшое число срабатываний – до 20 раз;
при загрязнении поверхности срабатывание может происходить при номинальных значениях;

сложность подбора параметров настройки;
изменение первоначальных характеристик после множественных срабатываний;
несоответствие уровня качества современным требованиям за счет применения устаревшей технологии производства;
частые поломки устройства вследствие негерметичной крышки.

В то же время современные ограничители имеют такие преимущества:

постоянство настроек и параметров в течение эксплуатации;
компактный размер и небольшая масса;
повышенная электрическая прочность и устойчивость к нагрузкам;
гарантированно высокое качество.

armatura-sip.su

7. Разрядники и ограничители перенапряжений.

В отличие от выключателей разрядники и ограничители перенапряжений не являются коммутационной аппаратурой, а предназначены для защиты линии, оборудования от атмосферных и коммутационных перенапряжений.

Разрядники предназначены для защиты от перенапряжений при атмосферных явлениях (гроза) и неправильных оперативных переключениях персонала. При грозовых разрядах напряжение достигает 10 млн. Вольт, что может вывести из строя любую электроустановку. От прямых ударов молнии защищают стержневые и тросовые молниеотводы. Разрядник представляет собой элемент, изменяющий свое сопротивление в зависимости от уровня напряжения. При нормальном рабочем напряжении его сопротивление — большое и разрядник является изолятором. При увеличении напряжения выше допустимого в разряднике происходит пробой и он становится проводником, по которому электрический разряд от проводов воздушной линии уходит в землю, т.к. разрядник одним концом присоединен к проводу а другим к заземлителю. При уменьшении напряжения до нормального, разрядник опять становится изолятором.

В разрядниках применяются в качестве рабочего элемента воздушные промежутки и специальные диски из материалов, изменяющих свое сопротивление в зависимости от напряжения:(вилит, гирит, тервит, карбид кремния с миканитовыми, фарфоровыми или слюдяными прокладками).

Величина воздушных промежутков зависит от напряжения:

6 кВ — 10 мм ; 10 кВ — 15 мм ; 35 кВ — 100 мм .

Разрядники бывают вентильные (РВ) и трубчатые (РТ). Вентильные применяют на станциях (С) и подстанциях (П), трубчатые – на линиях. На ВЛ разрядники устанавливают в конце и в начале линий и через 150 м от начала и от конца ВЛ.

Типы разрядников:

РВО-6 — разрядник вентильный облегченный, на 6 кВ

РВП-10 — подстанционный на 16 кВ, масса 2,5 кг

РВС-220 – станционный, на 220 кВ (масса 400 кг)

РВМ-35-вентильный с магнитным дутьем на 35 кВ; масса 220 кг, до 110 кВ

РВРД-10 – вентильный с растягиванием дуги, до 10 кВ

РТВ-6 – трубчатый винипластовый, на 6 кВ

РТФ-110 – трубчатый фибробакелитовый на 110 кВ асса 11 кг

ОПНК-6(10) – ограничитель перенапряжения карьерный на 6 (10) кВ

Содержит варисторы, т.е. нелинейные сопротивления (вилит, карборунд, графит).

Рисунок 26 – Разрядник РВО — 10

6.1 Ограничители перенапряжения нелинейные (ОПН). Ограничители перенапряжения являются аппаратами для глубокого (до 1,6 – 1,85 U_ф) ограничения коммутационных перенапряжения с несколько лучшими грозозащитными характеристиками, чем у традиционных разрядников. Ограничители представляют собой высоконелинейное сопротивление на основе оксида цинка. Ограничители ОПН и ОПНИ отличаются схемой соединения. Ограничители с искровыми промежутками (ОПНИ) ограничивают также междуфазные перенапряжения (ОПНИ – 500 – до 1260 кВ при токе 1200 кВ). длина пути утечки изоляции ограничителей – не менее 1,8 см / кВ.

Пробивные напряжения искрового элемента ограничителя ОПНИ – 500 составляет не менее 800 – 1200 мкс /100 кВ.

Ограничители типа ОПНО (облегчённые) устанавливаются только в тех точках распределительного устройства, которые при любых коммутациях не могут оказаться на разомкнутом конце односторонней питаемой линии.

Рисунок 27 — Электрические схемы ограничителей перенапряжения ОПН и

Реакторы — Электрические аппараты и оборудование выше 1000В

8. РЕАКТОРЫ

Реакторы предназначены для ограничения величины тока КЗ в мощных сетях, когда ток отключения выключателя меньше расчетной величины то КЗ сети, а также для ограничения величины пусковых токов мощных электродвигателей.

Реактор уменьшает скорость нарастания тока К3, как бы растягивая его во времени. Реактор представляет катушку с малым активным сопротивлением и большой индуктивностью, за счет чего и происходит «торможение» нарастания тока КЗ или пускового тока в каждой фазе.

Рисунок 28 — Схема устройства реактора РБАН — 10

Типы реакторов:

РБ — реактор бетонный с медным проводом, вертикальный;

РБА — алюминиевый вертикальный

РБУ (Г) — ступенчатый, Г-горизонтальное расположение;

РБД — с принудительным охлаждением:

Реакторы выбирают по напряжению, току, индуктивному сопротивлению, термической стойкости и динамической стойкости в режиме КЗ.

studfile.net

Ограничитель перенапряжений. Ограничитель импульсных перенапряжений

Ограничитель импульсных перенапряжений — это один из наиболее широко известных высоковольтных приборов, использующийся для защиты сети.

Описание приспособления

Для начала стоит объяснить, из-за чего, в принципе, возникают импульсные перенапряжения и чем они опасны. Причиной появления этого процесса является нарушение в атмосферном или коммутационном процессе. Такие дефекты вполне способны нанести огромный ущерб электрическому оборудованию, которое подвергнется такому воздействию.

Тут стоит привести пример на громоотводе. Это устройство отлично справляется с отводом сильного разряда, бьющего в объект, однако оно никак не сможет помочь, если разряд попадет в сеть через воздушные линии. Если такое происходит, то первый же проводник, который попадется на пути у такого разряда, выйдет из строя, а также может стать причиной поломки другого электрического оборудования, которое подключено к этой же электрической сети. Элементарная защита — отключение всех приборов во время грозы, однако в некоторых случаях это невозможно, а потому были изобретены такие устройства, как ограничители перенапряжений ОПН.

Что даст использование устройства

Если говорить об обычных средствах защиты, то их конструктивное исполнение несколько хуже, чем у ОПН. При обычном исполнении устанавливаются карборундовые резисторы. Дополнительной конструкцией являются искровые промежутки, которые соединены между собой последовательным образом.

В ограничителях импульсных перенапряжений же имеются такие элементы, как нелинейные транзисторы. Основой для этих элементов стал оксид цинка. Таких деталей имеется несколько, и все они объединяются в одну колонку, которая помещается в специальный корпус из такого материала, как фарфор или полимер. Это обеспечивает полностью безопасное использование таких устройств, а также надежно защищает их от любых внешних воздействий.

Тут важно отметить, что основная особенность ограничителя перенапряжения — это конструкция оксидно-цинковых резисторов. Такое исполнение позволяет сильно расширить функции, которые может выполнять устройство.

Технические параметры

Как и у любого другого устройства, у ОПН имеется основная характеристика, которая определяет его работоспособность и качество. В данном случае таким показателем стала величина рабочего напряжения, которое может подводиться к клеммам устройства без какого-либо ограничения в плане времени.

Имеется еще одна характеристика — ток проводимости. Это значение тока, который проходит через прибор под воздействием напряжения. Измерить данный показатель можно лишь в условиях реального использования устройства. Основными числовыми показателями данного параметра являются емкость и активность. Общий показатель этой характеристики может достигать нескольких сотен микроампер. По полученному значению этой характеристики оценивается работоспособность ограничителя перенапряжений.

Описание устройства ОПН

Для того чтобы изготовить данное устройство, производители используют те же электротехнические и конструкторские методы, которые применяются в изготовлении других продуктов. Это наиболее заметно при осмотре размеров и материалов, использующихся для изготовления корпуса. Внешний вид также имеет некоторую схожесть с другими устройствами. Однако стоит отметить, что отдельного внимания удостаиваются такие вещи, как установка ограничителя перенапряжения, а также его дальнейшее подключение к общим электроустановкам потребительского типа.

Имеется несколько требований, которые предъявляются именно к этому классу устройств. Корпус ОПН должен быть полностью защищен от прямого прикосновения человека. Должен быть полностью исключен риск того, что устройство загорится из-за возможных перегрузок. Если элемент выйдет из строя, то это не должно повлечь за собой короткого замыкания в линии.

Назначение и применение ОПН

Основное предназначение нелинейных ограничителей перенапряжения — это защита изоляции электрического оборудования от атмосферных или коммутационных перенапряжений. Данное устройство относится к группе высоковольтных приборов.

В этих аппаратах отсутствует такой раздел, как искровой промежуток. Если сравнивать диапазон действия ОПН и обычного вентильного разрядника, то ограничитель способен выдерживать более глубокие перепады напряжения. Основная задача данного устройства — выдерживать эти нагрузки без ограничения по времени. Еще одно существенное отличие ограничителя перенапряжения от обычного вентильного заключается в том, что размеры, а также физический вес конструкции в данном случае гораздо ниже. Наличие такого элемента, как крышка из фарфора или полимеров, привело к тому, что внутренняя часть устройства надежно защищена от внешних воздействий окружающей среды.

ОПН-10

Устройство этого прибора несколько отличается от обычного ОПН. В данном варианте применяется колонка варисторов, которые заключены в покрышку. Для создания покрышки в данном случае используется уже не фарфор или полимеры, а стеклопластиковая труба, на которую опрессована оболочка из трекингостойкой кремнийорганической резины. Кроме того, колонка варисторов имеет алюминиевые выводы, которые поджаты с двух сторон, а также ввернуты внутрь трубы.

Ограничитель перенапряжений ОПН-10 относится к полимерной группе устройств. Основная задача данного прибора — это защита электрического оборудования распределительных устройств. Также применяются для защиты сетей элементы с классами 150 кВ, с изолированной или компенсированной нейтралью. Использовать эти приспособления можно на открытом воздухе в умеренных и холодных поясах. Диапазон рабочей температуры от минус 60 до плюс 60 градусов по Цельсию. Проводить монтажные работы, а также дальнейшую эксплуатацию оборудования можно лишь в соответствии с правилами техники безопасности.

Ограничитель импульсных перенапряжений ОПС1

Серия ограничителей импульсных напряжений ОПС1 используется также для защиты от грозовых или коммутационных перенапряжений. Устанавливается такой прибор в месте ввода электрической энергии на объект. Также может монтироваться на вводе главного распределительного щита объекта.

Существует несколько классов защиты. Агрегаты класса В применяются для того, чтобы защитить электрическую сеть от перенапряжения после прямого удара молнии. Место установки — на входе в здание, до ВРУ.

Класс С — специализируется на защите непосредственно электрического оборудования от таких процессов, как остаточное атмосферное и коммутационное воздействие. Место установки ограничителя — это местные распределительные щитки.

fb.ru

Защита от перенапряжения сети для дома (220 и 380 вольт)

В современных бытовых приборах используется чувствительная электроника, что делает эти устройства уязвимыми перед перепадами напряжения. Поскольку устранить их не представляется возможным, необходима надежная защита. К сожалению, ее организация не входит в сферу обязанностей службы ЖКХ, поэтому заниматься этим вопросом приходится самостоятельно. Благо защитные устройства приобрести сегодня не проблема. Прежде чем перейти к описанию и принципу действия таких приборов, кратко расскажем о причинах, вызывающих скачки напряжения, и их последствиях.

Что такое перепад напряжения и его природа?

Под этим термином подразумевается краткосрочное изменение амплитуды напряжения электросети, с последующим восстановлением, близким к первоначальному уровню. Как правило, длительность такого импульса исчисляется я миллисекундами. Существует несколько причин для его возникновения:

Атмосферные явления в виде грозовых разрядов, они способны вызвать перенапряжение в несколько киловольт, что не только гарантированно выведет электроприборы из строя, а и может стать причиной пожара. В данном случае жителям многоэтажек проще, поскольку организация защиты от таких предсказуемых явлений входит в обязанности поставщиков электричества. Что касается частных домов (особенно с воздушным вводом), то их жильцы должны самостоятельно заниматься этим вопросом или обращаться к специалистам.

Скачки при коммутационных процессах, когда происходит подключение-отключение мощных потребителей.
Электростатическая индукция.
Подключение определенного оборудования (сварка, коллекторный электродвигатель и т.д.).

На рисунке ниже наглядно продемонстрирована величина грозового (U_гр) и коммутационного импульса (U_к) по отношению к номинальному напряжению сети (U_н).

Грозовой и коммутационный импульсы перенапряжения

Для полноты картины следует упомянуть и о долгосрочном повышении и понижении напряжения. Причиной первого является авария на линии, в результате которой происходит обрыв нулевого провода, что вызывает повышение до 380 вольт. Нормализовать ситуации никакими приборами не получится, потребуется ждать устранения аварии.

Длительное снижение напряжения можно часто наблюдать в сельской местности или дачных поселках. Это связано с недостаточной мощностью трансформатора на подстанции.

В чем заключается опасность перепадов?

В соответствии с допустимыми нормами, допускается отклонение от номинала в диапазоне от -10% до +10%. При скачках напряжение может существенно выйти за установленные границы. В результате блоки питания бытовой техники подвергаются перегрузке и могут выйти из строя или существенно сократить свой ресурс. При высоких или длительных перепадах велика вероятность возгорания проводки, и, как следствие, пожара.

Пониженное напряжение также грозит неприятностями, особенно к этому критичны компрессоры холодильных установок, а также многие импульсные блоки питания.

Защитные устройства

Существует несколько видов защитных устройств различающихся как по функциональности, так и по стоимости, одни из них обеспечивают защиту только одному бытовому прибору, другие – всем имеющимся в доме. Перечислим хорошо зарекомендовавшие себя и наиболее распространенные защитные устройства.

Сетевой фильтр

Наиболее простой и доступный по деньгам вариант защиты маломощного бытового оборудования. Отлично зарекомендовал себя при бросках до 400-450 вольт. На более высокие импульсы устройство не рассчитано (в лучшем случае оно примет удар на себя, спасая дорогостоящую аппаратуру).

Фильтр удлинитель Swen Fort Pro

Основной элемент защиты у такого устройства – варистор (полупроводниковый элемент изменяющий сопротивление в зависимости от приложенного напряжения). Именно он выходит из строя при импульсе более 450 В. Вторая важная функция фильтра – защита от высокочастотных помех (возникают при работе электродвигателя, сварки и т.д.) отрицательно влияющих на электронику. Третьим элементом защиты является плавкий предохранитель, срабатывающий при КЗ.

Не следует путать фильтры с обычными удлинителями, которые не обладают защитными функциями, но похожи по внешнему виду. Чтобы различить их достаточно посмотреть паспорт изделия, где приведены полные характеристики. Отсутствие такового должно само по себе вызывать подозрение.

Стабилизатор

В отличие от предыдущего типа приборы этого класса позволяют нормализовать напряжение в соответствии с номинальным. Например, установив границу в пределах 110-250 В, на выходе устройства будет стабильные 220 В. Если напряжение выйдет за пределы допустимого, прибор отключит питание и возобновит его подачу после нормализации работы электросети.

Стабилизатор EDR-1000 от производителя Luxeon

В некоторых случаях (например, в сельской местности) установка стабилизатора является единственным способом повысить напряжение до необходимой нормы. Бытовые стабилизаторы выпускают двух модификаций:

Линейные. Они предназначены для подключения одного или нескольких бытовых приборов.
Магистральные, устанавливаются на входе электросети здания или квартиры.

И первые, и вторые следует подбирать исходя из мощности нагрузки.

Источники бесперебойного питания

Основное отличие от предыдущего типа является возможность продолжения подачи питания подключенного устройства после срабатывания защиты или полного отключения электричества. Время работы в таком режиме напрямую зависит от емкости аккумуляторной батареи и мощности нагрузки.

Бесперебойный блок питания APC, модель SC-420

В быту эти устройства в основном используются для подключения стационарных компьютеров, чтобы при проблемах с электросетью не потерять данные. При срабатывании защиты ИБП будет продолжать подачу питания в течение определенного времени, как правило, не более получаса (зависит характеристик устройства). Этого времени вполне достаточно, чтобы сохранить необходимые данные и корректно отключить компьютер.

Современные модели ИБП могут самостоятельно управлять работой компьютера через USB интерфейс, например, закрыть текстовый редактор (предварительно сохранив открытые документы), после чего произвести отключение. Это довольно полезная функция, если пользователь при срабатывании защиты не находился рядом.

Устройства защиты от импульсных перенапряжений

Все перечисленные выше приборы обладают общим недостатком, у них не реализована действенная защита от импульса высокого напряжения. Если таковой произойдет, он, практически гарантированно выведет такие устройства из строя. Следовательно, защита должна быть организована таким образом, чтобы после срабатывания можно было оперативно привести ее в рабочее состояние. Этому требованию, как нельзя лучше отвечают УЗИП. На их основе организуется многоуровневая система защиты внутренних линий частного дома.

Одна из принятых классификаций таких устройств показана в таблице.

Таблица 1. Классификация УЗИП

Категория	Применение
В (I)	Обеспечивают защиту при прямом попадании грозового разряда по системе молниезащиты. Место установки – вводно-распределительное устройство или главный распределительный щит. Основная нормирующая характеристика – величина импульсного тока.
С (II)	Защищают токораспределительную сеть от коммутационных импульсов, а также играют роль второго защитного уровня при грозовом разряде. Место установки – распределительный щит.
D (III)	Обеспечивают последний уровень защиты, при которой к потребителям не допускаются остаточные броски напряжения и дифференциальные перенапряжения. Помимо этого обеспечивается фильтрация высокочастотных помех. Установка производится перед потребителем. Могут быть выполнены в виде модуля под розетку, удлинителя и т.д.

Пример организации трехуровневой защиты продемонстрирован ниже.

Организация трехуровневой защиты от перенапряжения

Конструктивные особенности УЗИП.

Устройство представляет собой платформу (С на рис. 6) со сменным модулем (В), внутри которого находятся варисторы. При их выходе из строя индикатор (А) изменит цвет (в приведенной на рисунке модели на красный).

УЗИП Finder (категория II)

Внешне устройство напоминает автоматический выключатель, крепление – такое же (под DIN рейку).

Особенностью УЗИП является необходимость замены модулей при выходе варисторов из строя (что довольно просто). Конструкция модулей выполнена таким образом, что установить их на платформу с другим номиналом невозможно. Единственный серьезный недостаток связан с характерными особенностями варисторов. Им необходимо время, чтобы остыть, многократное попадание грозового разряда существенно усложняет этот процесс.

Защитное реле

В завершении рассмотрим реле контроля напряжения (РКН), эти устройства способны обеспечить защиту бытовых приборов от коммутационных импульсов, перекоса фаз, а также пониженного напряжения. С грозовыми импульсами они не справятся, поскольку на это не рассчитаны. Их сфера применения – защита внутренней сети квартиры, то есть там, где обеспечение грозозащиты входит в обязанности электрокомпаний.

Приборы могут устанавливаться во входном щитке, непосредственно, после электросчетчика, для этого предусмотрено крепление под DIN рейку.

РКН можно подключать после счетчика

Помимо этого выпускаются модификации приборов в виде удлинителей питания и модулей под розетку.

РКН в виде удлинителя и розеточного модуля

Данные устройства могут произвести только защитное отключение сети, при выходе напряжения за указанные пределы (устанавливается кнопками управления), после нормализации электросети производится ее подключение. Стабилизация и фильтрация не производятся.

Предостережения

Не следует доверять защиту своего дома самодельным конструкциям, в бытовых условиях бывает проблематично настроить собранную схему и протестировать ее работу в критических режимах.

Не имея практического опыта в организации грозозащиты, не стоит пытаться реализовать ее самостоятельно, эту работу лучше доверить профессионалам. Рекомендуем рассматривать эту часть статьи как информационную.

Все манипуляции с электрощитом, приборами и проводкой необходимо проводить только при отключенном электропитании.