Область применения и принцип работы ограничителей перенапряжения (ОПН)
Классы защиты ограничителей
В области напряжения ниже 1000 В ограничители делятся на 4 класса, обозначенные буквами алфавита: A, B, C и D.
- Ограничитель класса А не используется в бытовых установках, а применяется для защиты линий электропередач.
- Протектор класса B используется для защиты от высоковольтовых скачков напряжения, например, вызванных ударом молнии к линии электропередач.
- Ограничитель класса C предназначен для защиты от перенапряжений со слегка более низкими значениями напряжения в сети. Защитные устройства класса B и C обычно устанавливаются в бытовых распределительных устройствах.
- Протектор класса D используется для прямой защиты выбранных электроустройств, чувствительных к импульсным помехам и всплескам в 220 В сети. Он монтируется в распределительном щите, за розеткой в электрической коробке или непосредственно в защищаемом устройстве.
Каждое устройство защиты ограничивает электрический потенциал только определенным уровнем. Чем ближе оборудование к А классу — тем более высокая мощность. Например:
- Класс A уменьшит уровень напряжения до 6 кВ,
- Класс B уменьшит уровень напряжения до 2,5 кВ,
- Класс C уменьшит уровень напряжения до 1,5 кВ,
- Класс D уменьшит уровень напряжения до 0,8 кВ.
https://www.youtube.com/watch?v=ytabouten-GB
Если здание многоэтажное, в главном распределительном щитке должны использоваться защитные устройства класса B, а ограничители класса C следует использовать в распределительных щитках в отдельных квартирах.
Если подключенное к розетке устройство чувствительно к скачкам напряжения, можем также использовать ограничители класса D. К ограничителям класса А у нас нет доступа, это забота энергетической компании.
Поскольку рассматривать будем домашнюю проводку, статья будет посвящена защитным устройствам класса B и класса C (типа I и II).
Область применения ограничителей напряжения
Ограничители перенапряжения (ОПН) — это высоковольтные аппараты, широко применяемые в промышленности. Область их применения распространяется на сети среднего и высокого классов напряжения переменного тока промышленной частоты. ОПН используются для защиты от повышенного сетевого и атмосферного напряжения
ОПН широко используются для защиты:
- двигателей
- трансформаторов
- подстанций подвижного состава
- компенсаторов напряжения
- различных электроустановок и электрических машин
В электрических сетях часто возникают импульсные всплески напряжения, вызванные коммутациями электроаппаратов, атмосферными разрядами или иными причинами. Несмотря на кратковременность такого перенапряжения, его может быть достаточно для пробоя изоляции и, как следствие, короткого замыкания, приводящего к разрушительным последствиям.
Обозначение
Основные символы, используемые при обозначении разрядников перенапряжения, следующие:
- Общее обозначение разрядника
- Разрядник трубчатый
- Разрядник вентильный и магнитовентильный
- ОПН
Как подключить ограничитель к домашнему щитку? Начнем с основ. У нас есть однофазная сеть и одномодульный разрядник. Мы хотим защитить им фазовый провод. Тип сети — TN-S.
Подключаем фазный проводник питания непосредственно к разряднику и подключаем разрядник с другой стороны к клеммной колодке PE.
Но в этом домашнем коммутаторе больше ничего, кроме импульсного ограничителя. Добавим недостающие элементы.
Как видите, установка ограничителя перенапряжений не влияет на дальнейшую организацию компонентов в домашнем коммутационном щитке. Соединение устройства остаточного тока и автоматических выключателей осуществляется так же.
Вообще в распределительных устройствах разрядники перенапряжения класса B, C или B C устанавливаются перед автоматическим выключателем (или автоматическими выключателями) и предохранителями токовой защиты. Но ограничитель является первым элементом, лежащим в основе защиты дома или квартиры.
Тем не менее редакция 2Схемы.ру настоятельно рекомендует оснастить сеть этим оборудованием. Если он защитит даже одно ценное устройство, расходы сразу окупятся и даже с избытком!
На электрических принципиальных схемах в России разрядники обозначаются согласно ГОСТ 2.727—68.1. Общее обозначение разрядника2. Разрядник трубчатый3. Разрядник вентильный и магнитовентильный4. ОПН
Принцип действия ОПН
Защитная функция ограничителя перенапряжения состоит в том, что при нормальном напряжении, ограничитель перенапряжений опн пропускает минимальный ток в доли миллиампера. В случае возникновения импульсных скачков напряжения, ток через ограничитель резко возрастает, ограничивая тем самым максимальное напряжение, приложенное к электроустановке.
Принцип работы ОПН можно увидеть из вольт-амперной характеристики ограничителя.
На 1-м участке характеристики ОПН работает при нормальном напряжении, на 2-м участке ограничитель переходит в проводящее состояние при возрастании приложенного напряжения. 3-й участок является аварийным и характеризуется резким возрастанием сопротивление ОПН.
Разрядник состоит из двух электродов и дугогасительного устройства.
Электроды
Один из электродов крепится на защищаемой цепи, второй электрод заземляется. Пространство между электродами называется искровым промежутком. При определенном значении напряжения между двумя электродами искровой промежуток пробивается, снимая тем самым перенапряжение с защищаемого участка цепи. Одно из основных требований, предъявляемых к разряднику — гарантированная электрическая прочность при промышленной частоте (разрядник не должен пробиваться в нормальном режиме работы сети).
После пробоя импульсом искровой промежуток достаточно ионизирован, чтобы пробиться фазным напряжением нормального режима, в связи с чем возникает короткое замыкание и, как следствие, срабатывание устройств РЗиА, защищающих данный участок. Задача дугогасительного устройства — устранить это замыкание в наиболее короткие сроки до срабатывания устройств защиты.
Трехфазная установка
Стандартный разрядник B или C (возможно, B C) состоит из двух компонентов:
- Основа ограничителя
- Сменная вставка с защитным элементом
Основа
Основание защитного устройства установлено на DIN-рейке TS35. Оно имеет два хомута. Подключите провод фазы ( L ) или нейтральный ( N ) на котором может появиться слишком большой электрический потенциал. С другой стороны подсоедините защитный провод PE, который подключен к защитной линии распределительного устройства.
Защитный проводник должен иметь минимальное поперечное сечение 4 мм2, но не повредит взять ещё больше. В конце концов есть вероятность, что будет течь очень высокий ток.
Есть 3 контакта под терминалом PE. По стандарту в комплект входит вилка, которая вставлена в нужное место и позволяет соединять провода. Благодаря этим зажимам есть возможность удаленного уведомления в случае повреждения вставки или ее перегорания. Этот сигнал может быть подключен, например, к входу блока управления сигнализацией (смотрите схему). В этом случае панель управления будет проинформирована о повреждении вставки размыканием электрической цепи между красным и зеленым проводами.
Вставка
Вставка содержит все наиболее важные элементы, благодаря которым защитник правильно функционирует:
- Класс B (тип I) — основным элементом является просто искровой промежуток.
- Класс C (тип II) — здесь деталь варистор является основным элементом.
В трехфазной схеме увеличивается ширина ограничителя и количество защищаемых соединений. Однако принцип функционирования ограничителя остается неизменным. Наиболее часто используемые трехслойные системные защитные устройства, работающие в системе 4 0, что означает присоединение к разряднику следующих линий:
- 3-фазные провода
- 1 нейтральный провод
Каждый из проводов подлежащих защите имеет равные права, то есть возможные перенапряжения устраняются путем подачи тока на защитную установку и, как результат, на землю.
Конечно для установок TN-C (установка без отдельного защитного провода) можно приобрести защитные устройства только с 3 защищаемыми разъемами. Затем с нижней стороны подключите ограничитель к полосе PEN (нейтральная защита).
Пример выбора ограничителя перенапряжений для замены существующих разрядников на ОРУ-110 кВ тяговой подстанции железной дороги
- На подстанции установлены разрядники типа РВС-110М.
- Выбор наибольшего длительно допустимого рабочего напряжения ОПН
Примем Uнро=83 кВ.
- Выбор класса энергоемкости ОПН
По методике (2), на объектах, где возможно частичное разземление нейтрали трансформаторов, ограничитель должен иметь энергоемкость не менее 5,0-5,6 кДж/кВ*Uнро, что соответствует 4 классу пропускной способности.
- Проверка номинального разрядного тока.
По линейке ОПН одного из производителей, ограничители с параметрами U нро=83 и 4-м классом пропускной способности имеют значение номинального разрядного тока, равное 20 кА. Других модификаций не производится.
- Проверка остающегося напряжения при нормируемом токе коммутационных перенапряжений.
, где .
Uисп нормируется ГОСТ 1516.3-96 и для сетей 110 кВ электрооборудования класса напряжения 110 кВ равняется 200 кВ. Значит,
https://www.youtube.com/watch?v=ytpressen-GB
. Тогда , или
Для ОПН одного из производителей с указанными выше параметрами максимальное значение остающегося напряжения при коммутационном импульсе равняется 210 кВ. Условие соблюдается.
- Проверка расстояния до защищаемого оборудования.
Предположим, что разрядник установлен на расстоянии 50 м. (LРВ) до силового трансформатора. Необходимо изменить топографию ОРУ и установить ограничитель на расстоянии 83 м. Uисп по ГОСТ 1516.3-96 принято равным 480 кВ. Так как в каталоге производителя остающееся напряжение на ОПН при токе 5 кА не указано, используем значение U опн при токе 10 кА, равное 240 кВ. Uрв РВС-110М равняется 367 кВ, при токе 10 кА.
Следовательно, ОПН можно установить на новом месте.
- Выбор по условиям взрывобезопасности.
ОПН одного из производителей с выбранными параметрами имеет категорию взрывобезопасности А по ГОСТ 16357-83 (ток срабатывания противовзрывного устройства 40 кА). Этого достаточно, так как токи короткого замыкания на ОРУ-110 кВ в основном не превышают этого значения.
- Выбор длины пути утечки.
Предположим, что оборудование ОРУ-110 имеет степень загрязнения II (длина пути утечки 250 см/кВ). По требованию (2) выбираем ОПН с длиной пути утечки на 20% больше остального оборудования, то есть со степенью загрязнения III (длина пути утечки 315 см/кВ).
Таким образом, выбран ограничитель ОПН-П1-110/83/20/4 III УХЛ1.
Трубчатый разрядник
Вентильный разрядник РВМК-1150
Вентильный разрядник состоит из двух основных компонентов: многократного искрового промежутка (состоящего из нескольких однократных) и рабочего резистора (состоящего из последовательного набора вилитовых дисков). Многократный искровой промежуток последовательно соединен с рабочим резистором. В связи с тем, что вилит меняет характеристики при увлажнении, рабочий резистор герметично закрывается от внешней среды.
Во время перенапряжения многократный искровой промежуток пробивается, задача рабочего резистора — снизить значение сопровождающего тока до величины, которая сможет быть успешно погашена искровыми промежутками. Вилит обладает особенным свойством — его сопротивление нелинейно — оно падает с увеличением значения силы тока.
https://www.youtube.com/watch?v=ytdeven-GB
РВМГ состоит из нескольких последовательных блоков с магнитным искровым промежутком и соответствующего числа вилитовых дисков. Каждый блок магнитных искровых промежутков представляет собой поочередное соединение единичных искровых промежутков и постоянных магнитов, заключенное в фарфоровый цилиндр.
При пробое в единичных искровых промежутках возникает дуга, которая за счет действия магнитного поля, создаваемого кольцевым магнитом, начинает вращаться с большой скоростью, что обеспечивает более быстрое, по сравнению с вентильными разрядниками, дугогашение.
Различные ОПН
Ограничитель перенапряжения нелинейный (ОПН) — это разрядник без искровых промежутков. Активная часть ОПН состоит из последовательного набора варисторов. Принцип действия ОПН основан на том, что проводимость варисторов нелинейно зависит от приложенного напряжения. В нормальном режиме ОПН не пропускает ток, но как только на участке сети возникает перенапряжение, сопротивление ОПН резко снижается, чем и обуславливается эффект защиты от перенапряжения.
После прохождения разряда через ОПН, его сопротивление опять возрастает. Переход из «закрытого» в «открытое» состояния занимает меньше 1 наносекунды (в отличие от разрядников с искровыми промежутками, у которых это время равняется нескольким микросекундам). Кроме быстроты срабатывания ОПН обладает еще рядом преимуществ.
Как работает защитник от перенапряжений
Защитой обеспечиваются устройства, питаемые от шнуров сети 220V, подключенных к разряднику в распределительной коробке. Это касается как фазных, так и нейтральных проводников (в зависимости от выбранного типа защиты).
Общее правило заключается в том, что на одной стороне защитного устройства соединяем фазные проводники и, возможно, нейтральный проводник, а с другой стороны — защитный провод.
Когда напряжение в системе в норме, сопротивление между проводами очень велико, порядка нескольких ГигаОм. Благодаря этому ток не течет через разрядник.
Когда происходит скачок напряжения в сети, ток начинает протекать через ограничитель на землю.
В защитных устройствах класса B основным элементом является искровой промежуток. При нормальной работе сопротивление его очень велико. В случае искрового промежутка это сопротивление является гигантским, поскольку искровой промежуток это фактически разрыв цепи. Когда молния ударяет в элемент электрической установки напрямую, сопротивление искрового промежутка падает почти до нуля благодаря электрической дуге. Из-за появления очень большого электрического потенциала в искровом промежутке между ранее разделенными элементами создается электрическая дуга.
Благодаря этому, например, фазовый провод, в котором имеется большой всплеск напряжения и защитный провод, создают короткое замыкание и большой ток протекает прямо на землю, минуя внутреннюю электрическую установку. После разряда искровой промежуток возвращается в нормальное состояние — то есть разрывает цепь.
Ограничитель класса C имеет внутри варистор. Варистор представляет собой специфический резистор, который обладает очень высоким сопротивлением при низком электрическом потенциале. Если в системе происходит скачок напряжения из-за разряда, его сопротивление быстро уменьшается вызывая протекание тока на землю и аналогичную ситуацию, как в случае искрового промежутка.
Разница между классом B и классом C заключается в том, что последний способен ограничивать всплески напряжения с меньшим потенциалом, чем прямой удар молнии. Недостатком этого решения является довольно быстрый износ варисторов.
Параметры ограничителя перенапряжений
https://www.youtube.com/watch?v=ytcreatorsen-GB
Перед тем как пойти в магазин и купить это устройство, нужно знать следующее:
- Количество модулей (терминалов) — зависит от типа вашей сети. 1 модуль можно купить когда есть однофазная система TN-C. 3 модуля, когда установка находится в сети TN-C трехфазной и 4 модуля когда сеть является трехфазной в TN-S или TT.
- Класс (тип) — можно выбирать между классами B, C или B C. Если не уверены что перед вашей квартирой используется ограничитель типа B, стоит выбрать решение B C. В противном случае ограничителя типа C будет достаточно.
- Номинальное напряжение, в котором работает ограничитель.
- Uc — рабочее напряжение протектора, то есть максимальный уровень напряжения который приведет к срабатыванию.
- In — номинальный ток ограничителя, то есть какой ток в случае короткого замыкания может протекать через разрядник.
- Imax — ток, который разрядник способен принимать во время атмосферного разряда. Обратите внимание, что оба значения (In = 30 000A и Imax = 60 000A) будут относительно большими по отношению к току при нормальной работе приборов в доме.
- Up — напряжение до которого уменьшается в случае разрыва. Например если потенциал достигает напряжения 10 000 В в случае всплеска — итоговое значение снижается до 150.
Ограничители перенапряжения ОПН — что это и где применяются
Для безопасности использования большого количества электрического оборудования, которое возможно использовать в промышленных масштабах или повседневной деятельности, требуется безопасный вид доставки.
Опасным является небольшое превышение номинального напряжения электричества большое количество раз. Такая ситуация возникает, когда на линии воздействует гроза или коммутационные ситуации внутри установки. Данные скачки могут привести к поломке оборудования и спровоцировать пожар или взрыв. Ограничители перенапряжения ОПН в широком ассортименте представлены на сайте компании https://binabi.ru/opnp/.
Конструкция
Главным элементом, из которого состоит ОПН, является варистор. Он выполняет функцию нелинейного переменного резистора. Варисторы располагаются в корпусе, который сделан из материалов высокой прочности.
Ограничитель сделан с учетом всех требований, которые обеспечивают безопасность от взрывов, если возникнет короткое замыкание.
Устройства, которые используются в квартирах или дачах обладают небольшим размером, имеют стильный дизайн и специальное оборудование для крепления.
Назначение
Ограничители перенапряжения являются высоковольтными устройствами. Они необходимы, чтобы защитить изоляцию электрического оборудования от скачков напряжения. В них не включаются искровые промежутки.
В ОПН включаются колонки резисторов. Их возможно использовать для обширного ограничения излишнего напряжения, в отличие от разрядников вентильного типа.
Они могут выдержать без временных ограничений рабочее напряжение. Покрышка из полимера или фарфора обеспечит надежную защиту от влияния среды и безопасность использования. ОПН весят значительно меньше.
ОПН различаются по нескольким признакам:
- По виду изоляции они бывают фарфоровыми и полимерными.
- По конструкции они могут иметь одну или несколько колонок.
- По месту установки.
- По значению напряжения.
В зависимости от того, как устройство установлено на рейку, ОПН делятся на однофазные и трехфазные. Также ОПН могут разделяться на три класса: класс В устанавливают на вводе, класс С устанавливают в щите квартиры или дома, класс D устанавливают, когда первые два класса не смогли справиться со своей задачей.
ОПН, ограничитель перенапряжения — это… Что такое ОПН, ограничитель перенапряжения?
- ОПН, ограничитель перенапряжения
Универсальный русско-английский словарь. Академик.ру. 2011.
- ОПН острая почечная недостаточность
- ОПН, ограничитель перенапряжения нелинейный (<уточнение от Романа Бершанского>)
Смотреть что такое «ОПН, ограничитель перенапряжения» в других словарях:
Ограничитель перенапряжения — Ограничитель перенапряжений (ОПН) Разрядник электрический аппарат, предназначенный для ограничения перенапряжений в электротехнических установках и электрических сетях. Содержание 1 Применение … Википедия
ОПН — Ограничитель перенапряжений (ОПН) Разрядник электрический аппарат, предназначенный для ограничения перенапряжений в электротехнических установках и электрических сетях. Содержание 1 Применение … Википедия
ОПН — острая почечная недостаточность Словарь: С. Фадеев. Словарь сокращений современного русского языка. С. Пб.: Политехника, 1997. 527 с. ОПН острая печёночная недостаточность мед. Словарь: С. Фадеев. Словарь сокращений современного русского языка. С … Словарь сокращений и аббревиатур
ограничитель перенапряжений — нелинейный ОПН Аппарат, предназначенный для защиты изоляции электрооборудования от грозовых и коммутационных перенапряжений, представляющий собой последовательно и/или параллельно соединенные металлооксидные варисторы без каких либо… … Справочник технического переводчика
устройство защиты от импульсных перенапряжений — УЗИП Устройство, которое предназначено для ограничения переходных перенапряжений и отвода импульсных токов. Это устройство содержит по крайней мере один нелинейный элемент. [ГОСТ Р 51992 2011 (МЭК 61643 1:2005)] устройство защиты от импульсных… … Справочник технического переводчика
сопротивление — 3.93 сопротивление (resistance): Способность конструкции или части конструкции противостоять действию нагрузок. Источник: ГОСТ Р 54382 2011: Нефтяная и газовая промышленность. Подводные трубопроводные системы. Общие технические требования … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
Грозозащита — Молниезащита (громозащита, грозозащита) это комплекс технических решений и специальных приспособлений для обеспечения безопасности здания, а также имущества и людей находящихся в нем. На земном шаре ежегодно происходит до 16 и миллионов гроз, то… … Википедия
УЗИП — Молниезащита (громозащита, грозозащита) это комплекс технических решений и специальных приспособлений для обеспечения безопасности здания, а также имущества и людей находящихся в нем. На земном шаре ежегодно происходит до 16 и миллионов гроз, то… … Википедия
габарит — 3.4 габарит: Геометрическая характеристика двигателя, определяющая его размер в поперечном направлении и численно равная высоте оси вращения. Источник … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
Габарит приближения — 88. Габарит приближения Пространство, определяемое условиями безопасности при работе крана вблизи сооружений, из пределов которого может выходить лишь грузозахватный орган при выполнении рабочих операций Источник … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
габарит приближения строений — Предельное поперечное очертание (перпендикулярное оси пути), внутрь которого помимо железнодорожного подвижного состава не должны входить никакие части сооружений и устройств (за исключением устройств, предназначенных для непосредственного взаим … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
ОПН — это… Что такое ОПН?
ОПН — острая почечная недостаточность Словарь: С. Фадеев. Словарь сокращений современного русского языка. С. Пб.: Политехника, 1997. 527 с. ОПН острая печёночная недостаточность мед. Словарь: С. Фадеев. Словарь сокращений современного русского языка. С … Словарь сокращений и аббревиатур
ОПН — Ограничитель перенапряжений (ОПН) Разрядник электрический аппарат, предназначенный для ограничения перенапряжений в электротехнических установках и электрических сетях. Содержание 1 Применение … Википедия
ОПН
элемент ОПН — Полностью заключенная в корпус часть ОПН, которая может быть соединена последовательно и/или параллельно с другими элементами ОПН для выполнения конструкции ОПН на более высокое наибольшее длительно допустимое рабочее напряжение и/или ток.… … Справочник технического переводчика
элемент ОПН — 3.3 элемент ОПН: Полностью заключенная в корпус часть ОПН, которая может быть соединена последовательно и/или параллельно с другими элементами ОПН для выполнения конструкции ОПН на более высокое наибольшее длительно допустимое рабочее напряжение… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
секция ОПН — Часть ОПН, необходимая для воспроизведения поведения всего ОПН при определенном испытании. Секция ОПН необязательно является элементом ОПН [ГОСТ Р 52725 2007] EN section of an arrester complete, suitably assembled part of an arrester necessary to … Справочник технического переводчика
секция ОПН — 3.4 секция ОПН: Часть ОПН, необходимая для воспроизведения поведения всего ОПН при определенном испытании. Секция ОПН необязательно является элементом ОПН. Источник … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
комплектовочное напряжение ОПН Uком — 3.27 комплектовочное напряжение ОПН Uком: Нормируемое изготовителем остающееся напряжение ОПН при нормированном им же максимальном значении тока грозового импульса (Iком ток комплектовки) в диапазоне 0,01 2,0 номинального разрядного тока ОПН. На… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
классификационное напряжение ОПН — Uкл Максимальное (амплитудное) значение напряжения промышленной частоты, деленное на √2, которое должно быть приложено к ОПН для получения классификационного тока. Классификационное напряжение многоэлементного ОПН определяется как сумма… … Справочник технического переводчика
наибольшее длительно допустимое рабочее напряжение ОПН — Uнр Наибольшее действующее значение напряжения промышленной частоты, которое может быть приложено непрерывно к ОПН в течение всего срока его службы и не приводит к повреждению или термической неустойчивости ОПН при нормированных воздействиях.… … Справочник технического переводчика