Инструкция по эксплуатации ограничителей перенапряжения (ОПН)


СЛУЖБА ЭКСПЛУАТАЦИИ И РЕМОНТА ПС И ЛЭП 35-110 KB

ТИПОВАЯ ИНСТРУКЦИЯ
ПО ЭКСПЛУАТАЦИИ ОГРАНИЧИТЕЛЕЙ
ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЯ НЕЛИНЕЙНЫХ
6 -110 KB

1. ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ.

 Требования данной инструкции распространяется на ограничители перенапряжения нелинейные (далее – ОПН) 6-110 кВ, изготовленные в полимерном
корпусе производства фирм: «Raychem», «Таврида Электрик», «ABB» и др., находящиеся в эксплуатации на объектах электроэнергетической системы.

2. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ.

ОПН на сегодняшний день являются одним из эффективных средств защиты оборудования электрических сетей. Данные аппараты обладают достаточно высокими
эксплуатационными свойствами и надежностью.
Нелинейные ограничители перенапряжений предназначены для использования в качестве основных средств зашиты электрооборудования станций и сетей среднего и высокого классов напряжения переменного тока промышленной частоты от коммутационных и грозовых перенапряжений. При их разработке были использованы последние технологические достижения и опыт эксплуатации ОПН в отечественной и зарубежной практике. Ограничители рекомендуется применять вместо вентильных разрядников соответствующих классов напряжения при проектировании, эксплуатации, техническом перевооружении и реконструкции электроустановок.
ОПН 6-110 кВ с полимерной изоляцией, по сравнению с вентильными разрядниками, обладают целым рядом преимуществ:

  1. варисторы, применяемые в ОПН, обладают высокой стабильностью, которая
    не изменяется в процессе длительной эксплуатации;
  2. большое быстродействие срабатывания ОПН при коммутационных и
    грозовых перенапряжениях;
  3. отличные пиковые характеристики ОПН в широком диапазоне рабочей
    температуры;
  4. применение варисторов в одно колонковом исполнении позволяет
    обеспечить особенно глубокое ограничение напряжений и, соответственно, более
    высокую надежность работы оборудования и улучшение параметров сети;
  5. уменьшение габарита и веса ОПН в 10 — 20 раз позволяет установить их
    непосредственно вблизи защищаемого оборудования;
  6. высокая механическая прочность и малая масса ОПН позволяет
    устанавливать их на ВЛ 6-110 кВ без усиления конструкции опор;
  7. ОПН в полимерном корпусе не требуют специального обслуживания, не
    повреждаются при транспортировке и хранении;
  8. малые массо-габариты ОПН позволяют легко выполнять их монтаж при
    минимальном использовании техники.

Под рабочим напряжением через ОПН протекает ток величиной доли миллиампер. Ток носит емкостной характер, вследствие чего в ОПН не выделяется активная мощность, и он может неограниченно долго находиться под рабочим напряжением. В результате ОПН не требует обслуживания и контроля параметров в процессе эксплуатации. Повышение напряжения, при появлении импульса перенапряжения, вызывает снижение активного сопротивления резисторов ОПН. Ток через ОПН возрастает до сотен ампер при появлении коммутационных перенапряжений и до тысяч ампер при воздействии грозовых перенапряжений. Резисторы ограничителя переходят в проводящее состояние и ограничивают дальнейшее нарастание перенапряжения до уровня, безопасного для изоляции защищаемого электрооборудования. Когда перенапряжение снижается, ограничитель вновь возвращается в непроводящее состояние.

Высоколинейные резисторы объемного типа (варисторы), применяемые в ОПН, выполнены из оксидно-цинковой или металлооксидной керамики – нелинейного материала, получаемого в результате высокотемпературного обжига (до 1300 °С) специальной смеси. Смесь состоит из окиси цинка и некоторого количества оксида другого металла, например висмута, сурьмы, кобальта, марганца и т.п. Масса основной добавки составляет менее 4% массы оксида цинка. Коэффициент не линейности оксидно–цинковой керамики одного и того же образца составляет 0,02 - 0,06 и зависит от сочетания добавок к оксиду цинка и температуры обжига материала. Зависимость между напряжением, приложенным к образцу такого материала, и током в нем определяется общей для рассматриваемых материалов формулой. Коэффициент не линейности растет с увеличением значения тока, а при больших напряжениях начинает увеличиваться активная .масса составляющего тока через оксидно-цинковый нелинейный рабочий резистор (НРР).
Вольт-амперная характеристика НРР из металлооксидной керамики зависит от температуры окружающей среды: при повышении температуры остаточное напряжение уменьшается, температурный коэффициент тока и коэффициент не линейности увеличиваются. Уменьшение остаточного напряжения при коротких импульсах несколько меньше, чем при длинных, например, отношение остаточного напряжения при длительности воздействия, равной одной микросекунде, к остаточному напряжению при длительности воздействия, равной восьми микросекундам, составляет 1,07.
Параметры материала НРР в значительной степени определяют срок службы ОПН. Основное значение имеют градиент напряжения, температурный коэффициент тока, температура окружающей среды, условия теплоотдачи, приложенное напряжение. В процессе старения возрастает активная составляющая
тока и соответственно активная мощность. НРР выбирается из того или иного числа единичных дисковых резисторов, соединенных последовательно или последовательно-параллельно. Надежный электрический контакт между ними обеспечивается металлизацией их торцевых поверхностей и контактным нажатием.
При последовательном соединении единичных высоко нелинейных резисторов напряжение между ними распределяется очень неравномерно, что обуславливается не только емкостным распределением напряжения, но и различной электрической проводимостью отдельных резисторов, градиентом напряжения при заданном токе, тангенсом угла дельта диэлектрических потерь резисторов.
Градиент напряжения при гарантированной пропускной способности резистора при импульсе тока с максимальным значением 70 А и длительностью 3/8 мкс составляет 1,45-1,8 кВ/см, а тангенс диэлектрических потерь равен (или меньше) 0,09 увеличение числа последовательно соединенных резисторов уменьшает неравномерность распределения напряжения. Неравномерность проявляется в случае, когда заданное напряжение (градиент) приложено к небольшому числу единичных резисторов (ЕР); если же оно приложено к числу ЕР, в десять раз большему, то оно соответственно и распределяется на большее число объектов с уменьшением напряжения, приходящегося на каждый ЕР, с учетом активных утечек которого неравномерность снижается. Выравнивание его по высоте аппарата достигается посредством трубчатого экранного кольца, закрепляемого на верхней крышке элемента, что существенно облегчает работу НРР.
Диски из оксидно – цинковой керамики помещается в специальную термоусаживаемую трубку ( трубка полиэтиленовая радиационно – модифицированная), которая при нагревании вместе с дисками до температуры 170-180°С плотно облегает колонку из дисков, создавая продольное и поперечное давление. Продольное давление обеспечивает электрический контакт между отдельными дисками, а поперечное создает из разрозненных дисков одно конструктивное целое — колонку.
Пропускная способность НРР определяется площадью поперечного сечения ЕР и градиентом напряжения. Увеличение ее достигается увеличением диаметра дисков. Толщина диска ЕР определяется специальными расчетами, где решающее значение имеет обеспечение наибольшего теплоотвода с целью предотвращения прогорания материала диска по цепи протекания сопровождающего тока. Этот размер НРР определяется при разработке ОПН.

Устройство и принцип действия - Инструкция по эксплуатации ограничителей перенапряжения (ОПН)


3. УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ОПН 6 – 110 КВ.

3.1. Устройство и принцип действия ОПН фирмы "АВВ".
  ОПН фирмы «ABB» в полимерном корпусе могут состоять из одного или нескольких модулей, каждый из которых содержит одну колонку варисторов. Варисторы не обладают "кумулятивным" эффектом, т.е. их вольт-амперная характеристика не зависит от числа срабатываний ОПН. Силиконовая покрышка наносится на активную часть методом непосредственного вакуумного литья в специальной холдинговой машине. Фланцы соединены друг с другом двумя или более усиливающими элементами из стекловолокна, что придает ОПН высокие механические характеристики. Благодаря тому, что силиконовая изоляция наносится непосредственно на вариаторы, внутри нет воздуха и, как следствие, отсутствуют внутренние частичные разряды. Кроме того, улучшаются условия охлаждения варисторов, что улучшает энергопоглащающую способность ОПН.
ОПК фирмы «ABB» состоит из внешнего изолятора, выполненного из негаллогенированной силиконовой резины с концевыми фланцами и выводами, выполненными из нержавеющей стали, алюминия или меди. Внутренняя часть ОПН состоит из металлооксидных варисторов, стальных прокладок, алюминиевыхкомпонентов, стекловолоконных стяжек и арамидных волокон. Металлоксидные варисторы представляют собой агломератные «таблетки», состоящие в основном из ZnO (90%) и др. веществ (более 1%): Bi2O3, Sb2O3, NiO, Cr2O3. Металлоксидные варисторы покрыты слоем тонкого стекла (<0,1 % веса), содержащим РbО.
Силиконовая резина, используемая для внешней изоляции, обладает значительно более высокой гидрофобностью и стойкостью к воздействию ультрафиолетовой радиации, чем фарфоровая изоляция. Кроме того, применение полимерной изоляции снижает массогабаритные параметры ОПН, что расширяет возможность их применения. ОПН «ABB» серии PEXL1Mмогут монтироваться по так называемой «перевернутой» схеме, когда подвод напряжения осуществляется снизу.

Конструкция ОПН серии PEXLIM 

1. Усиливающие элементы
2. Варисторы
3. Покрышка новой резины
4. Защитная лента
5. Фланец


Использование полимерной изоляции также повышает взрывобезопасность ОПН и позволяет избавиться от специальных устройств по сбросу давления. На внутренней стенке полимерного корпуса имеются специальные насечки, и в случае внутреннего перекрытия аппарата происходит разрыв корпуса в этих местах.

Монтаж - Инструкция по эксплуатации ограничителей перенапряжения (ОПН)


4 МОНТАЖ ОПН 6-110 KB

4.1 Общие требования

Монтаж ОПН 6-110 кВ должен производится в строгом соответствии с требованиями инструкций завода-изготовителя и указаний ГКД 34.35.512-2002. Средства защиты от перенапряжений в электроустановках 6-750 кВ. Инструкция по монтажу и эксплуатации.
После окончания монтажа проводятся приемо-сдаточные испытания ОПН в объеме согласно требованиям инструкции завода-изготовителя и ГКД 34.35.512-2002.
Перед монтажом все элементы ОПН необходимо тщательно осмотреть, причем особое внимание следует обращать на следующее:

  1. поверхности покрышек, в том числе торцы, примыкающие к фланцам, не
    должны иметь трещин, каких-либо следов удара;
  2. состояние внутренних деталей элемента проверяется слабым
    встряхиванием при проворачивании его в разные стороны под углом 20-30° от
    вертикальной оси. Наличие при этом шумов или позваниваний свидетельствует о
    повреждении внутренних деталей элемента;
  3. перед монтажом, элементы ОПН должны быть испытаны в соответствии с
    инструкцией завода-изготовителя, требованиями ПУЭ, РД 34.20.302, указаниями
    ГКД 34.35.512-2002. При монтаже используются только те элементы ОПН,
    результаты испытаний которых удовлетворяют требованиям вышеперечисленных
    НД;
  4. монтаж многоэлементных ОПН (начиная от земли) следует выполнять,
    строго соблюдая указания завода-изготовителя о размещении порядковых номеров
    элементов. Замена одних элементов другими или изменение их взаимного
    расположения в ОПН, по сравнению с предписанным заводом-изготовителем не
    допускается, за исключением случаев, оговоренных в заводских документах по
    техническому обслуживанию и эксплуатации.

После окончания монтажа все наружные металлические детали аппарата, кроме паспортных щитков, необходимо окрасит влагостойкой краской или эмалью. ОПН устанавливаются в ОРУ, ЗРУ на специальных конструкциях - стойках или на огражденных фундаментах высотой не менее 300 мм от уровня планировки ПС с учетом требований защиты от ливневых вод и высоты снежного покрова. ОПН, у которых нижняя кромка фарфорового кожуха расположена над уровнем планировки ПС на высоте не менее 2500 мм, разрешается устанавливать без постоянных ограждений. Расстояние в свету между фазами ОПН или от ОПН до заземленных или находящихся под напряжением других элементов ПС должны быть не менее значений заказанных в табл. 1.

Для ОПН-110 кВ наименьшие расстояния в свету от токоведущих частей до различных элементов СРУ должны быть:
- от токоведущих частей, от элементов оборудования и изоляции, находящихся под напряжением, до заземленных постоянных внутренних и наружных ограждений высотой не менее 2000 мм, а также стационарных межячейковых экранов и противопожарных перегородок - 600 мм;

 

Таблица 1 - Наименьшие допустимые расстояния в свету между ОПН и токоведущими и заземленными частями оборудования ПС, а также между ОПН и постоянными ограждениями


Расстояние

Изоляционные расстояния, мм, для номинального напряжения, кВ

6

10

55

110

ЗРУ

От ОПН до заземленных частей

90

120

290

700

Между ОПН и от ОПН до токоведущих частей других фаз

100

130

320

800

От ОПН до сплошных ограждений

120

150

320

730

От разрядников до сетчатых ограждений

190

220

390

800

ОРУ (для жесткой ошиновки)

От ОПН до заземленных частей или сетчатых ограждений высотой не менее 2000 мм

200

200

400

900

Между ОПН и от ОПН до токоведущих частей других фаз

220

220

440

1000

От разрядников до сетчатых ограждений высотой до 1600 мм

950

950

1150

1650

  1. от токоведущих частей или элементов оборудования и изоляции,
    находящихся под напряжением, до всех других заземленных конструкций - 600 мм;
  2. между токоведущими частями разных фаз - 750 мм;
  3. от токоведущих частей или элементов оборудования и изоляции,
    находящихся под напряжением, до постоянных внутренних ограждений высотой до
    1600 мм и транспортируемого оборудования - 1350 мм;
  4. между токоведущими частями разных цепей в разных плоскостях при
    обслуживаемой нижней цепи и не отключенной верхней - 1800 мм;
  5. от неогражденных токоведущих частей до земли или кровли зданий при
    наибольшем провисании провода - 3300 мм;
  6. от токоведущих частей до верхней кромки внешнего забора, между
    токоведущими частями и зданиями и сооружениями - 2600 мм;
  7. между токоведущими частями разных цепей в разных плоскостях, а также
    токоведущими частями разных цепей по горизонтали при обслуживании одной цепи
    и не отключенной другой - 2600 мм;
  8. от контакта и ножа разъединителя в отключенном положении до ошиновки,
    присоединенной ко второму контакту - 850 мм.

Наименьшие расстояния в свету от токоведущих частей до различных элементов ЗРУ, защищенных ОПН-110 кВ при жесткой ошиновке:

  1. от токоведущих частей до заземленных конструкций и частей здания - 600
    мм;
  2. между проводниками разных фаз - 750 мм;
  3. от токоведущих частей до сплошных ограждений - 650 мм;
  4. от токоведущих частей до сетчатых ограждений - 700 мм;
  5. между неогражденными токоведущими частями разных цепей - 2750 мм;
  6. от неогражденных токоведущих частей до пола - 3100 мм;
  7. от неогражденных выводов из ЗРУ до земли (пои выходе их на территории
    ОРУ и отсутствии проезда под выводами) - 5400 мм;
  8. от контакта и ножа разъединителя в отключенном положении до ошиновки,
    присоединенной ко второму контакту - 850 мм.

Наибольшее допустимое тяжение в горизонтальном направлении для ОПН-110 кВ - 500 Н.
ОПН опорного типа должны устанавливаться в колонны строго вертикально Их ошиновку в ОРУ необходимо выполнять гибким медным, алюминиевым или стальным проводом. Спуски должны укрепляться с рассчитанной слабиной во избежание как опасного одностороннего тяжения, так и неоправданных раскачиваний.


Техническое обслуживание - Инструкция по эксплуатации ограничителей перенапряжения (ОПН)


ОПН, как правило, не подлежат ремонту.
Эксплуатационный надзор предусматривает обязательный внешний осмотр и очистку ОПН от загрязнений, которая выполняется с лестниц, без опирания ими на корпус ОПН, либо с применением механизмов. Очистку ОПН в полимерном корпусе следует производить сухой ветошью, не оставляющей волокон, или промывать мыльным раствором. Места сильного загрязнения необходимо очищать тампоном, смоченным спиртом. Применение масел, бензина, бензола, ацетона и металлических щеток не допускается. В случае значительного загрязнения внешней изоляционной поверхности, ОПН следует заменить.
При осмотре ОПН, производимом оперативным персоналом, особое внимание необходимо обращать на:

  1. наличие загрязнений ОПН;
  2. целостность подводящих и заземляющих цепей;
  3. состояние предохранительных клапанов элементов (при наличии).
    Периодически (при ремонте основного оборудования электроустановки)

необходимо проверять качество затяжки болтовых соединений крепления и подсоединения ОПН.
Сведения об эксплуатационных работах заносятся в Журнал дефектов электроустановки.
ОПН 6-110 кВ должны оставаться под напряжением в течение всего года. Допускается, отключение ОПН, предназначенных главным образом для защиты от грозовых перенапряжений, на осенне-зимний период на подстанциях с повышенным уровнем загрязненности с требуемым уровнем изоляции 2,25 см/кВ и выше, а также в районах с регулярно отмечаемыми ураганными ветрами, сильным гололедообразованием и резкими перепадами температуры в течение суток.
Периодические испытания ОПН 6-110 кВ выполняются в соответствии с
требованиями заводской инструкции и ГКД 34.35,512-2002.