Что такое ограничитель перенапряжения?

Ограничители перенапряжения ОПН

Без зазрения совести можно сказать, что нелинейные ограничители перенапряжений ОПН не зря увенчаны ореолом популярной славы, лаврами, кимвалами, орденами, лентами и аттестатами.

И в настоящее время нелинейные ограничители перенапряжений ОПН являются основными аппаратами защиты электрооборудования электрических сетей от грозовых и коммутационных перенапряжений, повсеместно заменяющими вентильные разрядники.

Улучшенные характеристики ограничителей перенапряжений по сравнению с вентильными разрядниками обусловлены заменой материала рабочего сопротивления – вилит был заменён варистором – полупроводником на основе окиси цинка (ZnO).

Обратите внимание

Так как варистор обладает гораздо более нелинейной зависимостью тока от приложенного напряжения (вольт-амперной характеристикой) (рисунок 1) это позволило отказаться от использования искровых промежутков, что в свою очередь устранило все связанные с ними недостатки.

В итоге, в отличие от своего предшественника вентильного разрядника, ограничитель перенапряжения электрически постоянно включён в сеть.

Рисунок 1. ВАХ варистора, тервита, вилита, тирита

Основные параметры. Конструкция

К основным параметрам ограничителя перенапряжений относятся:

  • Наибольшее длительно допустимое рабочее напряжение Uнр – наибольшее действующее значение напряжения промышленной частоты, которое может быть непрерывно приложено к ОПН в течении всего срока его службы и не приводит к повреждению ограничителя.
  • Номинальный разрядный ток Iн – амплитудное значение грозового импульса тока 8/20 мкс.
  • Пропускная способность Iпр (ток пропускной способности) – максимальное значение прямоугольного импульса тока длительностью 2мс. Без возникновения повреждений ограничитель перенапряжений ОПН должен выдерживать последовательность из 18 таких импульсов.
  • Удельная энергия, кДж/кВ – рассеиваемая ограничителем энергия, полученная при прохождении одного импульса тока пропускной способности, отнесённая к величине наибольшего длительно допустимого рабочего напряжения.
  • Остающиеся напряжения при нормированных токах – максимальное значение напряжения на ограничителе перенапряжений ОПН при прохождении через него импульса тока заданной величины и длительности.

Конструктивно ограничители перенапряжений ОПН состоят из колонки варисторов, заключённой в герметизированный полимерный корпус – стеклопластиковый цилиндр, механически удерживающий колонку варисторов, и нанесённое на поверхность цилиндра трекинг-эрозийное покрытие из кремнийорганической резины. Корпус в совокупности с покрытием дает возможность ОПН чувствовать себя комфортно при вынужденных променадах на колесах.

Именно колонкой варисторов – набором варисторных дисков – и определяются электрические характеристики ограничителей перенапряжений.

Пропускная способность. Классификационный ток

Классификация ограничителей перенапряжений ОПН производится по двум параметрам:

  • по величине номинального разрядного тока – 5000 А, 10000 А, 20000 А;
  • по току пропускной способности и удельной энергии.

Таблица 1. Классы пропускной способности ОПН

Класс пропускной способности Пропускная способность, А Удельная энергия, кДж/кВ, не менее
1 От 250 до 400 включ 1,0
2 От 401 до 750 включ. 2,0
3 От 751 до 1100 включ. 3,2
4 От 1101 до 1600 включ. 4,5
5 Св. 1601 7,1

ООО Северная Торговая Компания производит ограничители перенапряжений с пропускной способностью 1-го и 2-го классов и номинальным разрядным током 5 кА и 10 кА.

Также обязательным является нормирование классификационного тока ограничителя перенапряжения.
Классификационный ток Iкл – амплитудное значение активной составляющей тока промышленной частоты, которое используется для определения классификационного напряжения.

Измерение классификационного напряжения проводится на каждом ограничителе перенапряжений при приёмосдаточных испытаниях.

Действующее значение напряжения промышленной частоты, при котором через ограничитель протекает классификационный ток, и называется классификационным напряжением.

При этом рекомендованный диапазон классификационного тока – от 0,05 до 1 мА на 1 см2 площади варистора одноколонкового ОПН. Полученные измеренные значения должны быть не ниже, чем заявленные производителем.

Структурное обозначение ограничителя перенапряжений ОПН-10

Возможные комбинации электро-механических характеристик предлагаемых ограничителей перенапряжений можно уточнить на страницах, посвящённых этим ОПН.

Однако достаточно часто с точки зрения электрических параметров сети не обладают какими-то особенностями и поэтому выбор ограничителя перенапряжения может быть основан лишь на таком параметре, как класс сети. Преимущественно это касается сетей среднего напряжения.

Важно

Например, выбирая ограничитель перенапряжения ОПН-6 (класс напряжения 6 кВ) можно больше не указывать дополнительных параметров. То же касается и выбора ограничителя перенапряжения ОПН-10 (класс напряжения 10 кВ) – достаточно лишь одного параметра.

Но если установка ограничителя перенапряжения производится в сеть класса напряжения 35 кВ (ограничитель перенапряжения ОПН-35), вероятнее всего нужно будет указать необходимо ли наличие изолированного вывода.

Длина пути утечки внешней изоляции

Ещё одним важным параметром ограничителя перенапряжения есть длина пути утечки внешней изоляции. Требования к величине данного параметра зависят от степени загрязнения условий на работу в которых рассчитан ограничитель. Рекомендуемые значения приведены в таблице 2.

Таблица 2.

Длина пути утечки внешней изоляции

Степень загрязнения Длина пути утечки/наибольшее рабочее напряжение сети, см/кВ, не менее
I 1,8
II 2,0
III 2,5
IV 3,1

Ограничители, производимые Северной Торговой Компанией, выполняются с запасом по длине пути утечки внешней изоляции для степени загрязнения IV.

Контроль состояния ОПН и подключение регистратора срабатываний

Со временем от нагреваний и токовых пробоев происходит старение и разрушение оксид цинкового варистора, при этом значение классификационного тока (тока проводимости) значительно возрастает при неизменном классификационном напряжении – то есть полупроводник теряет свои нелинейные, а значит – защитные, свойства. Что бы осуществлять непрерывный контроль состояния ограничителя перенапряжений к нему подключают измерительные приборы – регистраторы срабатываний. Северная Торговая Компания предлагает два типа регистраторов срабатываний – с миллиамперметром и без.

Первый, помимо стандартного отображения количества срабатываний, ещё и показывает ток проводимости.

Для подключения требуются ограничители перенапряжений специального исполнения – с изолированным выводом. Северная Торговая Компания изготавливает такой тип ограничителей также.

Как производители ограничителей, мы предоставляем гарантийный срок эксплуатации – 3 года со дня ввода в эксплуатацию.

Источник: http://sev-torg.com/ogranichiteli-perenapryazheniy-opn.html

Ограничитель перенапряжения что это такое

Применение ограничителей перенапряжения (ОПН)

Назначение ограничителей перенапряжения (ОПН)

Ограничители перенапряжения (ОПН) относятся к высоковольтным аппаратам, предназначенным для защиты изоляции электрооборудования от атмосферных и коммутационных перенапряжении.

В отличие от традиционных вентильных разрядников с искровыми промежутками и карборундовыми резисторами/они не содержат искровых промежутков и состоят только из колонки нелинейных резисторов на основе окиси цинка, заключенных в полимерную или фарфоровую покрышку.

Оксидно-цинковые резисторы позволяют применять ОПН для более глубокого ограничения перенапряжений по сравнению с вентильными разрядниками и способны выдерживать без ограничения времени рабочее напряжение сети. Полимерная или фарфоровая покрышка обеспечивает эффективную защиту резисторов от окружающей среды и безопасность эксплуатации.

Габариты ОПН и их вес значительно меньше по сравнению с вентильными разрядниками.

Нормативные документы по использованию ограничителей перенапряжения (ОПН)

В настоящее время существуют следующие нормативные документы, которые в той или иной мере рассматривают вопросы защиты электропитающих установок от перенапряжений:

Инструкция по устройству молниезащиты зданий и сооружений (РД 34.21.122-87)

Временные указаниях по применению УЗО в электроустановках зданий (Письмо Госэнергонадзора России от 29.04.97 № 42-6/9-ЭТ разд.6, п. 6.3)

ГОСТ Р 50571.18-2000, ГОСТ Р 50571.19-2000, ГОСТ Р 50571.20-2000.

Технические характеристики ограничителей перенапряжения (ОПН)

Наибольшее длительно действующее рабочее напряжение (Uc) – это наивысшее эффективное значение напряжения переменного тока, которое может быть подведено к зажимам ОПН без ограничения времени.

Номинальное напряжение – это нормативный параметр согласно МЭК99-4, определяющий значение переменного напряжения, которое ОПН должен выдерживать в течение 10 секунд при рабочих испытаниях.

Совет

Ток проводимости – это ток, текущий через ОПН под влиянием напряжения, приложенного к зажимам ОПН в условиях эксплуатации. Этот ток состоит из активной и емкостной составляющих и его величина составляет несколько сот микроампер, По этому току в эксплуатации производится оценка качества работы ОПН.

Устойчивость ОПН к медленно изменяющемуся напряжению -это способность ОПН выдерживать повышенный уровень напряжения промышленной частоты без разрушения в течение заданного времени. По этому значению напряжения производится настройка защитного отключения ОПН по истечению заданного времени.

Номинальный разрядный ток – это ток по которому классифицируется защитный уровень ОПН в грозовом режиме при импульсе 8/20 мкс.

Расчетный ток коммутационного перенапряжения – это ток, по которому классифицируется защитный уровень при коммутационных пере напряжениях с параметрами импульса 30/60 мкс.

Предельный разрядный ток – это пиковое значение грозового разрядного тока формой 4/10 мкс, который применяется для проверки прочности ОПН в случае прямого удара молнии в месте его установки.

Токовая пропускная способность – это норматив ресурса ОПН за весь срок эксплуатации при наиболее неблагоприятных случаях ограничения как грозовых, так и коммутационных перенапряжений. Эквивалентом пропускной способности является класс разряда линии, который по МЭК99-4 имеет 5 классов.

Устойчивость к короткому замыканию в ОПН – это способность поврежденного ограничителя выдерживать без взрыва покрышки токи короткого замыкания сети в месте установки ОПН.

Конструкция ограничителей перенапряжения (ОПН)

Большинство крупных фирм производителей электротехнической продукции при разработке и выпуске ОПН используют те же конструкторские решения, технологии и дизайн, что и для производства других электроустановочных изделий.

Обратите внимание

Это касается габаритных размеров, материала корпуса, применяемых технических решений для установки изделия в электроустановку потребителя, внешнего вида и других параметров.

Дополнительно к конструкции ограничителей перенапряжений могут быть предъявлены следующие требования:

Корпус устройства должен быть выполнен с соблюдением требований по защите от прямого прикосновения (класс защиты не ниже IP20)

Отсутствие риска возгорания устройства защиты или короткого замыкания в линии в случае его выхода из строя в результате перегрузки

Наличие простой и надежной индикации выхода из строя, возможность подключения дистанционной сигнализации

Удобство монтажа на объекте (установка на стандартную DIN рейку, совместимость с автоматическими предохранителями большинства европейских производителей: ABB, Siemens, Schrack и др.)

Школа молодого опнщика, назначение и принцип действия ОПН

На сайт Балтэнерго поступает много вопросов, связанных с ОПН. Часть из них носит конкретный характер, например, по дополнительным данным на приобретённый ограничитель. На подобные вопросы мы стараемся отвечать незамедлительно. Но часть вопросов носит общий характер.

К примеру, по параметрам ограничителей, в том числе и по толкованию самих терминов, которые приведены в документации производителей ОПН.

Это связано с тем, что в настоящее время практически не издаётся популярная научно-техническая литература по электротехнике, к тому же дешёвая, подобно широко известной в то время “Библиотеке электромонтёра” или “Массовой библиотеке инженера”. А несмотря на свою кажущуюся конструктивную простоту, ОПН – сложный электротехнический аппарат.

Важно

Скажем так: ОПН – это просто, но не очень… И у теоретиков и у практиков есть много нерешенных вопросов. Достаточно сказать, что до сих пор не принят основополагающий документ по ОПН – ГОСТ, а целый ряд существующих документов имеют разночтения.

Читайте также:  Как подключить 2 нагрузки с выдержкой времени на включение?

Тем не менее, активное внедрение ограничителей в практику, тем более учитывая их роль в энергосистемах, ставит вопрос о более глубокой теоретической и практической подготовке обслуживающего персонала.

Поэтому мы пришли к выводу о необходимости поместить на нашем сайте ряд взаимосвязанных статей по основам теории и практике ОПН, не особо теоретизируя и в то же время не упрощая подачу материала с тем, чтобы он был доступен широкому кругу практиков.

Но так как большинству читателей –практиков основы защиты энергетических систем от перенапряжений известны ( по применению, например, вентильных разрядников), то общеизвестных истин повторять не будем. Конечно, при указанном подходе возможны некоторые упрощения, могут быть и неточности. Но мы открыты для любой критики, тем более конструктивной. Особенно ценны предложения по тематике будущих статей. По возможности, будем ссылаться на используемые источники- учебные пособия, статьи, документы и др. но если вдруг кто-то из авторов не найдёт ссылки на свой труд – не обвиняйте нас в плагиате – ведь никаких коммерческих выгод от этих публикаций мы не получим.

Этот цикл статей назовём непритязательно – “ Школа молодого опнщика”. И так – урок первый. Начнём с назначения и принципа действия.

Урок 1. Назначение и принцип действия ОПН

Ограничители перенапряжений нелинейные (ОПН)-электрические аппараты, предназначенные для защиты оборудования систем электроснабжения от коммутационных и грозовых перенапряжений. Основным элементом ОПН является нелинейный резистор – варистор ( varistor. от англ. Vari ( able ) ( Resi ) stor – переменное, изменяющееся сопротивление).

Основное отличие материала нелинейных резисторов ограничителей от материала резисторов вентильных разрядников состоит в резко нелинейной вольт-амперной характеристики (ВАХ) и повышенной пропускной способности. Применение в ОПН высоконелинейных резисторов позволило исключить из конструкции аппарата искровые промежутки, что устраняет целый ряд недостатков, присущих вентильным разрядникам.

Основной компонент материала резисторов ОПН – оксид (окись) цинка ZnO. Оксид цинка смешивают с оксидами других металлов – закисью и окисью кобальта, окисью висмута и др.

Технология изготовления оксидно-цинковых резисторов весьма сложна и трудоёмка и близка к требованиям при производстве полупроводников – применение химически чистого исходного материала, выполнение требований по чистоте и т. д.

Основные операции при изготовлении – перемешивание и измельчение компонентов, формовка ( прессование) и обжиг. Микроструктура варисторов включает в себя кристаллы оксида цинка (полупроводник n – типа) и междукристаллической прослойки ( полупроводник p – типа).

Таким образом, варисторы на основе оксида цинка ZnO являются системой последовательно – параллельно включённых p – n переходов. Эти p – n переходы и определяют нелинейные свойства варисторов, то есть нелинейную зависимость величины тока, протекающего через варистор, от приложенного к нему напряжения.

В настоящее время варисторы для ограничителей изготовляются как цилиндрические диски диаметром 28 – 150 мм, высотой 5 – 60 мм (рис 1). На торцевой части дисков методом металлизации наносятся алюминиевые электроды толщиной 0.05-0.30 мм. Боковые поверхности диска покрывают глифталевой эмалью, что повышает пропускную способность при импульсах тока с крутым фронтом.

Рис. 1. Нелинейный резистор – варистор

Совет

Диаметр варистора ( точнее – площадь поперечного сечения ) определяет пропускную способность варистора по току, а его высота – параметры по напряжению.

При изготовлении ОПН то или иное количество варисторов соединяют последовательно в так называемую колонку. В зависимости от требуемых характеристик ОПН и его конструкции и имеющихся на предприятии варисторов ограничитель может состоять из одной колонки (состоящей даже из одного варистора) или из ряда колонок, соединённых между собой последовательно/ параллельно.

Для защиты электрооборудования от грозовых или коммутационных перенапряжений ОПН включается параллельно оборудованию (рис. 2 ).

Рис .2

Защитные свойства ОПН объясняются вольт–амперная характеристикой варистора.

Вольт – амперная характеристика конкретного варистора зависит от многих факторов, в том числе от технологии изготовления, рода напряжения – постоянного или переменного, частоты переменного напряжения, параметров импульсов тока, температуры и др.

Типовая вольт- амперная характеристика варистора с наибольшим длительно допустимым напряжением 0.4 кВ в линейном масштабе приведена на рис. 3.

Рис. 3. Вольт – амперная характеристика варистора

На вольт – амперной характеристике варистора можно выделить три характерных участка: 1) область малых токов 2) средних токов и 3) больших токов.

Область малых токов – это работа варистора под рабочим напряжением, не превышающим наибольшее допустимое рабочее напряжение. В данной области сопротивление варистора весьма значительно. В силу неидеальности варистора сопротивление хотя и велико, но не бесконечно.

поэтому через варистор протекает ток, называемый током проводимости. Этот ток мал – десятые доли миллиамперметра.

Обратите внимание

При возникновении грозовых или коммутационных импульсов перенапряжений в сети варистор переходит в режим средних токов.

На границе первой и второй областей происходит перегиб вольт – амперной характеристики, при этом сопротивление варистора резко уменьшается (до долей Ома). Через варистор кратковременно протекает импульс тока, который может достигать десятков тысяч ампер.

Варистор поглощает энергию импульса перенапряжения, выделяя затем её в виде тепла, рассеивая в окружающее пространство. Импульс перенапряжения сети “ срезается” (рис. 4).

Рис. 4

В третьей области ( больших токов) сопротивление варистора снова резко увеличивается. Эта область для варистора является аварийной.

Ограничители импульсных перенапряжений

Перенапряжением называется любое превышение напряжения относительно максимально допустимого для данной сети. К этому виду сетевых помех относятся как перенапряжения достаточно большой длительности, например, связанные с перекосом фаз, так и перенапряжения с длительностью от десятков до сотен микросекунд, вызванные, например, грозовыми разрядами.

Под импульсным перенапряжением понимается кратковременное, чрезвычайно высокое напряжение между фазами или фазой и землей с длительностью, как правило, до 1 мс.

По своей природе импульсные перенапряжения делятся на внешние и внутренние.

Внешние (атмосферные) возникают при ударе молнии в объект или вблизи объекта, поэтому делятся на индуцированные перенапряжения и перенапряжения прямого удара молнии.

Внутренние перенапряжения возникают при различных изменениях схемы сети или параметров установки (коммутационные перенапряжения).

И соответственно, ограничитель импульсных перенапряжений предназначен:

    – для защиты от грозовых импульсных перенапряжений – для защиты от коммутационных импульсных перенапряжений.

Проявление угрозы

Источники: http://electricalschool.info/main/elsnabg/220-primenenie-ogranchitelejj.html, http://baltenergo.spb.ru/articles_5.php, http://xn—23-qddzevhjx8i.xn--p1ai/opn

Комментариев пока нет!

Поделитесь своим мнением

Источник: http://restart24.ru/chto/ogranichitel-perenaprjazhenija-chto-jeto-takoe-2.html

Ограничитель импульсных перенапряжений

Содержание:

Среди множества защитных устройств широко известен такой высоковольтный аппарат, как ограничитель импульсных перенапряжений. Импульсные перенапрежения возникают в результате нарушений в атмосферных или коммутационных процессах и способны нанести серьезный вред электрооборудованию.

Основным средством защиты дома при попадании молнии служит громоотвод или молниеотвод. Но он не способен справиться с разрядом, проникшим в сеть через воздушные линии.

Поэтому проводник, принявший на себя этот импульс, становится основной причиной выхода из строя электрооборудования и домашней аппаратуры, подключенной к данной сети. Чтобы избежать подобных неприятностей рекомендуется их полное отключение на период грозы.

Гарантированная защита обеспечивается путем установки ограничителей перенапряжения (ОПН).

Преимущества в использовании ОПН

В обычных средствах защиты установлены карборундовые резисторы, а также соединенные последовательно искровые промежутки.

В отличие от них в ОПН устанавливаются нелинейные резисторы, основой которых является окись цинка. Они объединяются в общую колонку, помещенную в фарфоровый или полимерный корпус.

Важно

Таким образом, обеспечивается их эффективная защита от внешних воздействий и безопасная эксплуатация устройства.

Особенности конструкции оксидно-цинковых резисторов позволяют выполнять ограничителям перенапряжения более широкие функции. Они свободно выдерживают, независимо от времени, постоянное напряжение электрической сети. Размеры и вес ОПН значительно ниже, чем у стандартных вентильных разрядников.

Технические характеристики ОПН

Основной величиной, характеризующей работу ограничителя перенапряжения ОПН, является максимальное действие рабочего напряжения, которое может подводиться к клеммам прибора без каких-либо временных ограничений.

Ток, проходящий через защитное устройство под действием напряжения, называется током проводимости. Его значение измеряется в условиях реальной эксплуатации, а основными показателями служит активность и емкость. Общая величина такого тока может составлять до нескольких сотен микроампер. По этому параметру оцениваются рабочие качества ОПН.

Все импульсные ограничители способны устойчиво переносить медленно изменяющееся напряжение. То есть, они не должны разрушаться в течение определенного времени при повышенном уровне напряжения. Значения, полученные при испытаниях, позволяют настроить защитное отключение прибора по истечению установленного срока.

Величина предельного разрядного тока является максимальным значением грозового разряда. С ее помощью устанавливается предел прочности импульсного ограничителя при прямом попадании молнии.

Нормативный ресурс ОПН определяется и токовой пропускной способностью. Он рассчитывается для работы в наиболее тяжелых условиях, когда присутствуют максимальные грозовые или коммутационные перенапряжения.

Устройство ограничителей импульсных перенапряжений

Производители электротехники пользуются технологией и конструкторскими решениями, которые применяются в других электроустановочных изделиях. Прежде всего, это материал корпуса и габаритные размеры, внешний вид и прочие параметры. Отдельно решаются технические вопросы, связанные с установкой ОПН и его подключением к общим электроустановкам потребителей.

Существуют отдельные требования, предъявляемые именно этому классу устройств. Корпус ограничителя перенапряжений должен обеспечивать защиту от прямых прикосновений. Полностью исключается риск возгорания защитного устройства из-за перегрузок. При его выходе из строя на линии не должно быть коротких замыканий.

Современный ограничитель импульсных перенапряжений оборудуется простой и надежной индикацией. К нему может подключаться сигнализация дистанционного действия.

Защита от импульсных перенапряжений

Источник: https://electric-220.ru/news/ogranichitel_impulsnykh_perenaprjazhenij/2015-02-26-841

Ограничитель напряжения – что это такое?

Сложно представить любой объект без электроприборов. Если напряжение и ток в сети увеличивается сверх нормы, это моментально приводит к выходу из строя всего оборудования. Именно поэтому в ряде случаев применяется ограничитель перенапряжения, но о том, что это такое, на сегодняшний день знают немногие.

Это устройство представляет собой усовершенствованный вариант устаревших разрядников и защищает электрическую технику от напряжения, которое превышает номинальное значение. Обычно оно носит импульсный характер, в связи с чем такое устройство имеет и другое название – ограничитель импульсных перенапряжений.

Как функционирует ограничитель перенапряжений и его виды

В основу ограничителя положена ВАХ (вольтамперная характеристика) нелинейного типа. Когда на прибор поступают большие токи высокого напряжения, то электросопротивление резко понижается до нуля. Импульс напряжения в несколько киловольт уходит через сеть, которая была заземлена.

Читайте также:  Можно ли подключить трехфазный помехоподавляющий фильтр к 220в?

Ограничитель импульсных напряжений отличается малым временем срабатывания на понижение показателей сопротивления, а также восстановления в начальное состояние. Такая особенность позволяет реагировать на целую серию скачков. Данные приборы представлены в нескольких модификациях. Они могут быть:

  • фарфоровыми;
  • полимерными;
  • одно- или многоколонковыми.

Основным элементом, который содержит ограничитель перенапряжения (ОПН), является варистор. Прибор содержит несколько элементов, соединяемых последовательно в «колонку».      

Зная, как работает ограничитель перенапряжения, можно понять, зачем необходима установка такого приспособления в частном доме. В нормальном рабочем режиме ток, проходящий через устройство, отличается емкостным характером и малыми показателями. Когда напряжение повышается, прибор переходит в проводящее состояние, ограничивая прогрессию. При снижении он возвращается в исходное положение.

Как подобрать правильный ограничитель перенапряжения?

Важно правильно подобрать ограничитель перенапряжения. От этого зависит безопасность любого объекта. В связи с тем, что вид определяется несколькими параметрами, необходимо обращать на них внимание. Это непосредственно:

  • тип изоляции;
  • конструктивные особенности;
  • величина рабочего напряжения;
  • место расположения.

Грамотный и комплексный подход – гарантия бесперебойного функционирования приборов и безопасности как электрооборудования, так и всего сооружения. 

Источник: https://Groze.net/ogranichitel_napryazheniya_chto_eto_takoe.html

Ограничитель импульсных перенапряжений

27.06.2017

Виды и принцип работы ограничителя перенапряжения

Ограничители перенапряжения – это самый лучший и надежный способ обеспечения безопасности при доставке электрической энергии с сохранением ее параметров в норме.

Известно, что наиболее опасной ситуацией являются повторяющиеся краткосрочные превышения номинального показателя напряжения (перенапряжение). Причины таких ситуаций – природные явления (грозы) и процессы коммутации в электроустановках.

Ограничители перенапряжения ОПН являются отличным способом борьбы со скачками в напряжении.

Совет

Их использованием нельзя пренебрегать, поскольку с их помощью можно избежать поломки и выхода из строя бытового и промышленного электрооборудования, а также минимизировать риск воспламенений.

Ограничители импульсного перенапряжения подразделяются на виды по типу изоляции, конструкции, а также на основе показателя рабочего напряжения и места монтажа. При этом все ограничители ОПН функционируют по единому принципу.

Применение ограничителя перенапряжения (ОПН)

Ограничители перенапряжения используются с целью обеспечения защиты электрического оборудования от периодически возникающих в напряжении высоких импульсов.

Современные ОПН быстро вытеснили устаревшие вентильные крупногабаритные разрядники (предшественники ОПН). Работа новых моделей ограничителя перенапряжения не берет за основание искровые промежутки.

Основным рабочим элементом ограничителя импульсного перенапряжения является нелинейный резистор. Основой материала изготовления резистора в ОПН служит окись цинка.

Конструктивные особенности ограничителя перенапряжения (ОПН)

Главный элемент любого ОПН – варистор. Он и служит нелинейным переменным резистором в ограничителе перенапряжения. Размещаются варисторы либо в фарфоровом, либо в высокопрочном полимерном корпусе.

Устройство ограничителя перенапряжения разработано таким образом, что обеспечивается полная безопасность, исключена возможность взрывов в ситуации КЗ и перенапряжений.

Стоит отметить, что ограничители импульсного перенапряжения, применяемые в защите ЛЭП и промышленного оборудования, имеют контактный болт (на крышке) для подсоединения к электросети. Вместе с ОПН выпускаются специальные изолированные плиты основания для ограничителя.

Обратите внимание

Ограничители перенапряжений для квартир и частных домов отличаются небольшими размерами и лаконичным дизайном. Их монтаж осуществляется на DIN-рейку. Такие устройства различаются между собой уровнем сложности, который служит основанием для наличия индикации и дистанционного управления.

Как работает ограничитель перенапряжения?

Вольтамперные характеристики (ВАХ) варисторов и их нелинейный характер – объяснение принципа работы ограничителей импульсных перенапряжений.

В производстве варисторов используется материал, состоящий из смеси окиси цинка с другими оксидами металлов. Варисторы собраны в единую колонку, что представляет собой комбинацию параллельных и последовательных включений (p-n переходы) и служит основой ВАХ.

Ограничитель импульсных перенапряжений при удержании уровня номинального напряжения находится в непроводящем состоянии. Показатель тока варисторов отличается очень маленькими значениями, почему и характеризуется емкостью.

В момент возникновения в электрической сети импульсов напряжения (нередко возникают пробои в изоляционном материале) в резисторах ограничителя перенапряжения возникают значительные импульсные токи.

Последние напрямую зависят от вольтамперных характеристик. Именно благодаря данной схеме снижается показатель перенапряжений до безопасных значений.

После нормализации напряжения в электросети, ограничитель перенапряжения снова входит в непроводящее состояние.

Виды ограничителей импульсных перенапряжений (Виды ОПН)

Современные модели ОПН разнообразны и различаются по таким признакам, как тип изоляции, конструкция, показатель рабочего напряжения, место монтажа.

Ограничители перенапряжения на DIN-рейке (способ установки) бывают одно- и трехфазными.

Также ограничители модульного тока делятся по типам B, C, D.

Важно

Ограничитель перенапряжения класса B монтируется на вводе в помещение, класса C – внутри распределительного щита, класса D – на отдельном оборудовании.

Важные характеристики ограничителей перенапряжения

Выбирая ОПН, необходимо обращать внимание на следующие свойства:<\p>

  • максимальный показатель действующего напряжения – наибольшая величина напряжения, которая позволяет ОПН остаться в рабочем состоянии без временных ограничений в момент перенапряжения;
  • номинальный показатель напряжения, которое устройство может выдерживать около 10 мин;
  • проводимость токов – показатель тока, который соответствует цепи варисторов в ситуации воздействия напряжения номинальных показателей;
  • номинальный показатель разрядного тока определяет классификацию ОПН во время гроз;
  • показатель тока (расчетный ток) в момент коммутационных перенапряжений;
  • пропускная способность токов (аналогична классу разряда электролинии);
  • степень устойчивости к КЗ с сохранением изоляции.

Предотвратить ситуацию возникновения коротких замыканий и обеспечить безопасность своего дома или квартиры – прямая обязанность хозяев. Сегодня это не составляет никакого труда, поскольку огромное разнообразие защитного оборудования в свободном доступе продается в специализированных магазинах. В торговой сети «Планета Электрика» Вы можете приобрести ограничители перенапряжений (ОПН) от таких известных производителей, как ABB, Legrand, Schneider Electric, SIEMENS, КЭАЗ и др. 

Источник: https://www.elektro.ru/articles/detail/ogranichitel-impulsnykh-perenapryazheniy

Общие понятия про ограничители перенапряжения

Расшифруем понятие ОПН в энергетике (электрике) – ограничитель напряжения нелинейный. Это электрический аппарат, предназначенный для защиты от грозовых и коммутационных перенапряжений изоляции электроустановок в сетях низкого и высокого напряжения.

Буква Н в аббревиатуре ОПН означает нелинейный, а не напряжение.

Устройство опн

Нелинейным в устройстве ОПНа является сопротивление – переменное сопротивление (варистор).

Его переменность важна при изменении токов и видна на вольтамперной характеристике о-пэ-эн-а.

Сопротивления выпускаются в виде дисков, которые состоят из металлооксидной керамики. Они соединяются последовательно и параллельно внутри изоляционного корпуса, в зависимости от класса напряжения и пропускной способности ОПН.

Для каждого ОПН важно, чтобы все сопротивления имели одинаковые вольтамперные характеристики. В обратном случае, отдельные сопротивления будут нагреваться сильнее, что будет приводить к разрушениям самих сопротивлений и всего ОПН в целом.

Нелинейные сопротивления располагаются внутри корпуса из изоляции. Раньше для изоляции использовали фарфор, керамику. В настоящее время можно встретить ОПН, внешняя изоляции которых выполнена из полимерного изоляционного материала.

Наружная изоляция выполнена сложной формы, количество и форма ребер определяется требованием пути утечки внешней изоляции. Сама характеристика пути утечки определяет минимальный размеры ОПН.

Важной характеристикой состояния изоляции является чистота ОПНа, поэтому важно очищать его от пыли, грязи, так как эти факторы портят прочность внешней изоляции.

Совет

Внутренняя изоляции более мощная и прочная, чем внешняя.

Кроме сопротивлений и изоляции, в состав аппарата входят выводы подключения. Ограничитель подключается между фазой и землей.

опн обозначение на схеме

Ниже рассмотрим как выглядит ОПН на однолинейной схеме. Переменный резистор, который обозначается FV, как и разрядник.

Как работает опн

Принцип действия ОПН в снижении перенапряжения, за счет поглощения варисторами броска тока, выделяемого при уменьшении их сопротивления при возникновении перенапряжения. Путано написал, но думаю сейчас более подробно разберемся и станет доступнее.

Для понимания принципа работы ОПН рассмотрим обобщенную вольт-амперную характеристику переменного резистора.

Условно её можно разделить на три зоны по оси икс – зона малых токов, зона средних токов и зона высоких токов. По оси игрик также можно разбить на зону рабочего напряжения, зону низкого напряжения и зону перенапряжений.

На каждом из этих участков сопротивление ведет себя по-разному. В первой зоне ОПН находится в рабочем состоянии, сопротивление резисторов велико и по ОПНу течет малый ток.

При возникновении перенапряжения варистор переходит на участок 2 своей ВАХ. Перенапряжение создает импульс тока на ОПН, резисторы переходят в проводящее состояние, поглощают импульс тока и рассеивают его тепловой энергией.

За счет отведенного импульса тока перенапряжение уменьшается и резистор возвращается в зону 1. Аналогично и в зоне 3, но там перегиб кривой еще больше и бросок тока становится еще сильнее.

Классификация трансформаторов напряжения

Характеристики автомата АП-50

Источник: https://pomegerim.ru/electricheskie-apparaty/opn.php

Ограничитель импульсных перенапряжений и схема установки разрядника

Ограничитель перенапряжений это часто недооцениваемый, но очень важный элемент домашнего электрощитка. Этот элемент рекомендован к установке производителями электрооборудования, в то время как среди самих электриков мнения разделены.

Давайте разберёмся с этим делом.

Наиболее частые вопросы про ограничитель выглядит следующим образом: Каковы классы разрядников? Из чего он состоит и как работает? Как подключить ограничитель перенапряжений? Действительно ли он защищает электрические устройства?

Классы защиты ограничителей

В области напряжения ниже 1000 В ограничители делятся на 4 класса, обозначенные буквами алфавита: A, B, C и D.

  1. Ограничитель класса А не используется в бытовых установках, а применяется для защиты линий электропередач.
  2. Протектор класса B используется для защиты от высоковольтовых скачков напряжения, например, вызванных ударом молнии к линии электропередач.
  3. 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.
  4. 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.

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.

Читайте также:  Сколько электроэнергии потребляет электрокотел

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).

Обозначение на принципиальных схемах

Основные символы, используемые при обозначении разрядников перенапряжения, следующие:

  1. Общее обозначение разрядника
  2. Разрядник трубчатый
  3. Разрядник вентильный и магнитовентильный
  4. ОПН

Установка ограничителя перенапряжений

Стандартный разрядник B или C (возможно, B + C) состоит из двух компонентов:

  1. Основа ограничителя
  2. 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.

Обратите внимание

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.

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.

Полезное:  Цветовая маркировка проводов однофазной сети

Ограничитель класса C имеет внутри варистор.

Варистор представляет собой специфический резистор, который обладает очень высоким сопротивлением при низком электрическом потенциале.

Важно

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.

Схема подключения ограничителя к сети

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.

Трехфазная установка

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).

Безопасность и эффективность ограничителя

Каждый производитель рекомендует использовать дополнительный предохранитель защищающий сеть, в случае повреждения разрядника и короткого замыкания в фазовом проводе с защитным проводником.

В бытовых установках это не часто практикуется, потому что защита от короткого замыкания существует в виде прерывателя или предохранителя, а его малый номинальный ток безопасно защищает сеть от сбоев.

Параметры ограничителя перенапряжений

Перед тем как пойти в магазин и купить это устройство, нужно знать следующее:

  1. 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.
  2. 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.
  3. Номинальное напряжение, в котором работает ограничитель.
  4. Uc — рабочее напряжение протектора, то есть максимальный уровень напряжения который приведет к срабатыванию.
  5. In — номинальный ток ограничителя, то есть какой ток в случае короткого замыкания может протекать через разрядник.
  6. 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.
  7. Up — напряжение до которого уменьшается в случае разрыва. Например если потенциал достигает напряжения 10 000 В в случае всплеска — итоговое значение снижается до 150.

Стоит ли применять ограничитель в сети

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!

25,00Загрузка…

Источник: https://2shemi.ru/ogranichitel-impulsnyh-perenapryazhenij-i-shema-ustanovki-razryadnika/

Область применения и принцип работы ограничителей перенапряжения (ОПН). Опн принцип работы

ГлавнаяРазноеОпн принцип работы

Подробности Опубликовано 28.03.2017 19:56

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

                                               ОПН для защиты трансформатора 

Конструкция ограничителя перенапряжения

Основным элементом ОПН является варистор с нелинейным сопротивлением. При нормальном напряжении сопротивление варистора высокое, поэтому он не проводит электрический ток.

В случае  скачков напряжения варистор мгновенно переключается в проводящий режим, защищая электрооборудование от высокого напряжения.

Совет

В конструкцию ОПН заложены одна или несколько последовательных/ парралельных цепочек варисторов.

Варисторы в основном состоят из окиси цинка в оболочке из глифталевой эмали для улучшения проводимости. В процессе изготовления в оксид цинка добавляют примеси других металлов образуя p-n переходы, которые обеспечивают нелинейность вольт-ампеной характеристики варистора.

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.

 

Виды ограничителей перенапряжения:

Для промышленного применения чаще всего используются два вида ОПН:

 

Ограничители перенапряжений нелинейные полимерные (опнп)

В данных аппаратах колонки варисторов расположены в полимерном корпусе из высокомолекулярного каучука. К недостаткам ОПНп относят небольшую механическую прочность и влияние перепадов температур на сопротивление изоляции.

Преимущества полимерных ограничителей перенапряжения:

  1. Высокая взрывобезопасность
  2. Высокая герметичность
  3. Небольшой вес
  4. Простота монтажа
  5. Возможность работы в загрязненных условиях
  6. Хорошие разрядные характеристики

Ограничители перенапряжений нелинейные фарфоровые (опн)

Фарфоровые ОПН состоят из колонки варисторов, прижатой к боковой поверхности стеклопластиковой трубы, внутри фарфоровой покрышки. Фарфоровые ОПН отлично переносят перепады температур и обладают прекрасными механическими харктеристиками. В последнее время фарфоровые ОПН стали заменять на полимерные из-за ряда недостатков.

Недостатки фарфоровых ограничителей перенапряжения:

  1. Высокая масса и габариты
  2. Взрывоопасность
  3. Низкая герметичность из-за низких эксплуатационных характеристик резиновых уплотнителей
  4. Худшие в сравнении с ОПНп тепловые характеристики

myelectro.com.ua

Электроприборы являются важной частью жизни каждого из нас. Ежедневно мы используем в быту стиральные машины, насосы, электрические печи, водонагреватели и другую полезную технику, благодаря которой человек имеет возможность создавать вокруг себя условия для комфортной жизни.

Но для стабильной работы такого оборудования необходимы соответствующие условия. Нужно побеспокоиться о том, чтоб техника получала питание соответствующее определенным параметрам, а способ доставки такой энергии был быстрым и безопасным. Именно эти условия и обеспечивает ограничитель напряжения – компактный потомок устаревших разрядных устройств.

Источник: https://led-set.ru/raznoe/opn-princip-raboty.html

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector