Устройство защиты от перенапряжения УЗПН в Южноуральске

Грозозащита ВЛ 6-10 кВ с помощью устройств защиты от перенапряжений типа УЗПН производства ЗАО «МЗВА»
Актуальность: По данным РАО «ЕЭС России», общая протяженность находящихся в эксплуатации в Российской Федерации ВЛ 6 и 10 кВ превышает 1200 тыс. км.
Надежность электроснабжения потребителей в значительной мере определяется надежностью работы ВЛ 6 и 10 кВ. В силу ряда причин надежность работы ВЛ 6 и 10 кВ является относительно низкой.

Одной из основных причин аварий и нарушений питания на ВЛ 6 – 10 кВ являются грозовые воздействия, которые составляют до 40% от общего числа их отключений. Они вызывают повреждения изоляторов, опор, проводов, приводят к замыканиям на землю, дуговым перенапряжениям и автоматическим отключениям. Вследствие низкого уровня импульсной прочности линейной изоляции ВЛ 6 – 10 кВ являются весьма подверженными грозовым отключениям, так как практически все перенапряжения от прямых ударов молний и значительная часть индуктированных перенапряжений приводят к перекрытиям изоляторов, с большой вероятностью переходящим в силовую дугу напряжения промышленной частоты.

Кроме того, внедрение в нашей стране распределительных воздушных линий с защищенными изоляцией проводами (ВЛЗ), которые имеют ощутимые эксплуатационно-технические преимущества перед ВЛ с неизолированными проводами по меньшей повреждаемости, надежности электроснабжения потребителей, безопасности, габаритам, предопределяет необходимость применения какой-либо системы их грозозащиты для предотвращения пробоев изоляции и пережога проводов силовым током короткого замыкания. Особенностью проблемы грозозащиты ВЛЗ является то, что в случае отсутствия специальных мер, при грозовом перекрытии изоляторов линии, сопровождаемом пробоем изоляции провода, образующаяся с большой вероятностью дуга промышленной частоты не имеет возможности перемещаться по проводу и горит в месте пробоя изоляции до момента отключения линии. Это зачастую приводит к повреждению изоляторов, обжигу изоляции провода, а в случае больших токов короткого замыкания – к пережогу проводов.

Применение средств грозозащиты ВЛ 6 –10 кВ целесообразно для особо ответственных линий, к которым предъявляются повышенные требования по надежности (например, ВЛ, питающие объекты нефте–газо–добычи), или же для линий, проходящих в районах с повышенной интенсивностью грозовой деятельности.

В настоящее время основной технической мерой, призванной снижать ущерб от грозовых отключений ВЛ 6 – 10 кВ, в России служит автоматическое повторное включение, эффективность которого в среднем не превышает 50 %. АПВ к тому же негативным образом отражается на коммутирующем и другом высоковольтном оборудовании. Поэтому АПВ эффективно далеко не везде. Также само по себе автоматическое повторное включение не защищает от пережога провода ВЛЗ.

Устройства предназначены для снижения числа грозовых отключений воздушных линий и предотвращения пережога изолированных проводов ВЛЗ дугой сопровождающего грозовой импульс тока промышленной частоты.
 
Описание конструкции и принцип действия

• Ограничитель перенапряжений.
• Электрод 1.
• Электрод 2.
• Прокалывающий зажим.
• Провод.
• Кронштейн.
• Искровой промежуток.

Устройство состоит из:
– ограничителя перенапряжений нелинейного (ОПН) специальной конструкции;
– искрового промежутка (ИП) между фазным проводом и ОПН.
 
Нелинейный ограничитель перенапряжений представляет собой защитный аппарат, состоящий из одной колонки последовательно соединенных варисторов, заключенной в герметичный полимерный корпус. ОПН с помощью специальной арматуры крепится на опорах (как анкерных, так и промежуточных) воздушных линий электропередачи.
 
При воздействии на провода индуктированных перенапряжений, вызванных грозовыми разрядами вблизи ВЛ или при прямых ударах молнии в провода ВЛ, искровой промежуток УЗПН пробивается и подсоединяет к проводу нелинейный ограничитель перенапряжений, который благодаря снижению собственного сопротивления в этот момент осуществляет эффективный сброс перенапряжения на заземленные части опор через электроды, минуя изоляторы, что предохраняет их от перекрытия и повреждения, а провод от пережога.
После снятия индуктированного перенапряжения при воздействии напряжения промышленной частоты ток через ОПН за счет возврата сопротивления ОПН до исходных значений ограничивается до величины, при которой существование дуги в искровом промежутке невозможно, и дуга гаснет.
Устройства предназначены для защиты изоляции ВЛ от индуктированных перенапряжений и перенапряжений при прямых ударах молнии в провода ВЛ с амплитудами до 65 кА. Прямое воздействие молнии с большей амплитудой может вызвать повреждение («спекание») ОПН, но благодаря особенности УЗПН – наличию внешнего искрового промежутка в цепи ОПН – это не приведет к постоянному замыканию провода на землю.
 
Доля прямых ударов молнии в совокупности опасных для изоляции ВЛ перенапряжений в зависимости от степени экранирования составляет от 0 до 10 %. Кроме того, по данным ОАО «НИИПТ», вероятность удара молнии с амплитудой, превышающей 65 кА, – 0,2. Таким образом, вероятность повреждения УЗПН не велика (не более 2 %). Например, на ВЛ 10 кВ длиной 100 км, расположенной в Ленинградской области, можно ожидать повреждение одного устройства не чаще одного раза в 2 года. Один раз в год перед началом грозосезона рекомендуется совершать обход ВЛ, защищенной УЗПН, и заменять поврежденные аппараты, если такие имеются.
 
Устройства устанавливаются по одному на каждую опору с последовательным чередованием фаз. Установка необходимой величины искрового промежутка (L) производится на стадии монтажа в соответствии с «Руководством по эксплуатации».

Основные технические параметры УЗПН

• Класс напряжения сети, кВ: 10
• Остающееся напряжение при грозовых импульсах тока 8/20 мкс, кВ с амплитудой:

     -5000 А: 38,9
     -10000 А: 42,1
     -20000 А: 47,5

• Количество воздействий импульсов большого тока 4/10 мкс с максимальным значением 65 кА, не менее: 2
• Способность к рассеиванию энергии, кДж, не менее: 12,4
• Искровой промежуток, мм: 60
• Импульсное 50%-процентное разрядное напряжение, кВ: 92
• Масса, кг, не более: 2,49

ПРИМЕЧАНИЕ:
При использовании на ВЛ с нестандартным уровнем изоляции защитные характеристики УЗПН легко координируются изменением длины искрового промежутка. В этом случае длина искрового промежутка должна выбираться и быть проверена с точки зрения координации обеспечиваемого защитного уровня и необходимого уровня изоляции для конкретных ВЛ.

• Устройства взрывобезопасны. Срок службы устройств – не менее 30 лет.
• Устройство соответствует требованиям технических условий ТУ 3414-008-15207362-2003.
• Устройство УЗПН сертифицировано – Сертификат соответствия № РОСС RU.ME05.Н05740. Срок действия с 28.04.2007 г. по 26.04.2010 г.
• Устройство аттестовано комиссией «ФСК ЕЭС», рекомендовано к применению.

• Ответвительный прокалывающий зажим ОАЗ-2.
• Вязки типа ВС.
• Устройства защиты от атмосферных перенапряжений УЗД-1.1, УЗД-1.2, УЗД-1.3.
• Устройства защиты от атмосферных перенапряжений УЗД-2.
• Устройства защиты от атмосферных перенапряжений УЗД-3.