Устройство защиты от импульсных перенапряжений в сети НН КТП

10.12.2020

Ограниченные возможности изоляции электрооборудования низкого напряжения противостоять грозовым перенапряжениям обуславливают необходимость применения устройств защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП). В частности, проблема ограничений грозовых перенапряжений возникает при эксплуатации электрооборудования 0,4 кВ комплектных трансформаторных подстанций (КТП). Причиной грозовых перенапряжений в этом случае являются удары молнии, как непосредственно в КТП, так и в отходящие (0,4 кВ) и питающие (6–20 кВ) линии. В результате исследований показана возможность возникновения опасных перенапряжений в сети 0,4 кВ трансформатора путём их передачи с высоковольтной обмотки. Для защиты от данного вида перенапряжения даны рекомендации по выбору и применению УЗИП.

Введение

УЗИП – это устройство, предназначенное для ограничения перенапряжений и отвода импульсных токов, которое может быть выполненное на основе разрядника (УЗИП коммутирующего типа), диода или варистора (УЗИП ограничивающего типа), либо содержащее одновременно ограничивающие и коммутирующие элементы (УЗИП комбинированного типа). В зависимости от метода испытаний УЗИП делятся на классы: УЗИП класса I актуальны для защиты от прямых ударов молнии в систему молниезащиты объекта или воздушную линию электропередач; УЗИП класса II не испытываются импульсом тока 10/350 мкс, они обеспечивает защиту от индуцированных перенапряжений; УЗИП класса III предназначены для защиты потребителей от остаточных перенапряжений после срабатывания УЗИП первой и второй ступеней защиты при применении каскадной схемы защиты объекта.

В настоящее время не существует установившейся точки зрения в отношении применения УЗИП в сетях 0,4 кВ. При этом в технических решениях можно встретить, как формальное применение УЗИП, не учитывающее особенностей сети и размещения КТП, так и отказ от какой-либо защиты от грозовых перенапряжений. Вместе с тем ограниченное число вариантов исполнения КТП, а также их относи- тельная компактность делают целесообразными попытки выработки общих подхо- дов по разработке грозозащиты сетей 0,4 кВ.

Грозовые перенапряжения в сети 0,4 кВ могут появиться в результате каждого из следующих событий:

  • удар молнии в отходящие ВЛ 0,4 кВ;
  • удар молнии в КТП;
  • удар молнии в ВЛ 6–20 кВ.
Далее будет рассмотрен каждый случай в отдельности.

Удар молнии в отходящие ВЛ 0,4 кВ

В зависимости от числа грозочасов для типовых высот опор ВЛ 0,4 кВ в 1 км линии на открытом пространстве ожидается от 1 до 10 ударов молнии за 30 лет эксплуатации (табл. 1, оценка выполнена по методике [1]). В случае если ВЛ экра- нирована объектами аналогичной высоты, поражаемость уменьшится в 2 и более раз. Таким образом, для КТП, имеющих отходящие ВЛ 0,4 кВ на открытом пространстве (здесь и далее подразумевается, что на расстоянии до 3 высот опоры отсутствуют объекты с сопоставимой высотой), удар молнии в ВЛ считается расчётным случаем. 

 Высота опоры, м        Количество грозочасов  

 10  20 40   60  80
6 0,8   1,7 3,3    5,0 6,6
7 1,0  1,9 3,8 5,7    7,6
8 1,1   2,1 4,3 6,4 8,6   
9  1,2  2,4 4,8 7,1    9,5
10  1,3  2,6 5,2 7,8 10,4


Оценка грозопоражаемости 1 км ВЛ 0,4 кВ за 30 лет 


Согласно Правилам устройства электроустановок [2] величина сопротивления ЗУ опор ВЛ с повторным заземлением PEN проводника или аппаратами составляет на грунте с хорошей проводимостью 30 Ом, а в остальных случаях не нормируется. При данных условиях даже при малых токах молнии потенциал опоры относительно проводов ВЛ будет настолько большим, что электрической прочностью изоляции на пораженной опоре можно пренебречь. Необходимо отметить, что последнее обстоятельство, с точки зрения применения УЗИП в сетях TN, делает оптимальным использование схемы подключения 3-0 (все фазы – заземление), так как воздей- ствие одинаково для всех проводников линии, изолированных от заземляющего устройства.

Для металлических и железобетонных опор в результате стекания тока молнии в заземляющие устройства уровень перенапряжений снижается по мере удаления от точки удара.

Для деревянных опор данный процесс также характерен, однако имеет меньшее значение. Механизм распространения перенапряжений следующий: перекрытие изоляции на поражённой опоре, вынос потенциала поражённой опоры по провод- никам линии, перекрытие изоляции на соседних опорах за счёт большего падения потенциала на PEN/PE проводниках, чем на фазах и в конечном итоге воздействие на КТП. При ударе молнии в провод перекрываются воздушные промежутки в точке удара и изоляторы на ближайших опорах.

В статье [3] было показано, что использование СИП и экранированного кабеля в конструкции ВЛ 0,4 кВ хоть и приводит к снижению повреждений линии (уменьшается количество опор с поврежденной изоляцией), однако, удар молнии вызывает многоместные повреждения в сети 0,4 кВ.

Уровень перенапряжений значительно снижается благодаря уравниванию потенциалов между опорами и КТП за счёт протекания тока по PE/PEN проводникам, экранам КЛ (при подвеске КЛ), несущим элементам СИП.

Важным вопросом является оценка длины максимального расстояния от КТП, при ударе молнии на котором возможно повреждение изоляции в РУ 0,4 кВ. Величина перенапряжений будет зависеть от многих факторов: амплитуды тока молнии, формы импульса (в значительной мере времени фронта). Результаты оценок при типичном пролете 50 м, сопротивлении ЗУ опор 50 Ом и замещении опор сосредоточенными индуктивностями 8 мкГн приведены в табл. 2. При расчёте уровень допустимых перенапряжений в РУ принят равным 6 кВ (максимально для оборудования 0,4 кВ). ВЛ в противоположном от КТП направлении принята однородной без учёта возможности подключения ЗУ с низким сопротивлением (аналог линии освещения с односторонним питанием или линии к потребителю). Для упрощения считаем, что удары молнии происходят только в опоры. 

Im,
kA
               Время фронта,мкс
   2  3  4  5  6  7  8
 10 150 100 100    100    100 50 50 50   
 20 150    150 150    150 100    100 100 100   
40  200 150    150    150    150 150    150 150
 60 250 200  200 200    200 200    200    150   
 80 300 200     200 200 200    200    200 200
 100 300 200    200    200 200    200    200    200


Таким образом, при наличии отходящих ВЛ 0,4 кВ при принятии решения об использовании УЗИП необходимо рассматривать условия прохождения их трассы на отрезке до 300 м от КТП, что значительно по отношению к типичным длинам подобных линий.

При рассмотрении ВЛ с СИП длины опасных подходов сокращаются до 150 м.

При уменьшении длин пролетов до 30 метров протяженность опасного подхода для случая ВЛ сокращается до 200–250 м, что объясняется увеличением количества точек стекания тока молнии в грунт при множественных перекрытиях изоляции.

Увеличению уровня перенапряжений в РУ КТП способствует также повышение прочности изоляции ВЛ.

Необходимо отметить, что согласно ПУЭ (п. 7.1.22) при воздушном вводе необ- ходимо устанавливать ОПН (жилые и общественные здания), рекомендация оправдана, но требует уточнения: для открытой местности необходим УЗИП класса I, при экранированной лесом ВЛ – класса II. Во всех случаях необходимо использовать УЗИП непосредственно в РУ, так как размещение на опорах гораздо менее эффективно: увеличивается расстояние до защищаемого оборудования как по токоведущим частям, так и по проводникам заземления. В случае отсутствия соединения заземле- ния опоры с заземлением КТП эффективность применения защитных аппаратов на опоре ВЛ становится ничтожной из-за больших величин сопротивления ЗУ.




05.03.2021

О применении УЗИП для защиты сети освещения


 О применении УЗИП для защиты сети освещения

Сеть освещения с точки зрения грозозащиты обладает рядом особенностей: значительной протяженностью и низкой электрической прочностью изоляции. Функции системы освещения могут затрагивать вопросы безопасности и коммерческой эффективности предприятий. В данной статье предпринята попытка разработать систему обоснования применения УЗИП с целью защиты сетей освещения от грозовых перенапряжений. Решение такой задачи должно быть основано на экономическом расчете, исходными данными к которому является оценка рисков, связанных с повреждением оборудования.

Читать далее
06.11.2020

Применение УЗИП для защиты сети освещения


Применение УЗИП для защиты сети освещения

Руководитель направления низковольтных защитных устройств Нататья Кутузова, совместно с коллегами из других компаний и образовательных учереждений написала подробную статью о применение УЗИП для защиты сети освещения для журнала Электроэнергия

Читать далее
19.08.2020

Особенности разработки переходных пунктов для соединения высоковольтных воздушных и кабельных ЛЭП


Особенности разработки переходных пунктов для соединения высоковольтных воздушных и кабельных ЛЭП

В состав каждого переходного пункта входит набор необходимого электротехнического оборудования, от правильности выбора которого зависит надежность и безопасность дальнейшей эксплуатации. Применение унифицированных решений, например, комплектных переходных пунктов ПКПО-КВ, позволяет исключить ошибки при проектировании и избежать аварийных ситуаций при эксплуатации.

Читать далее
28.01.2020

Supply Chain и логистика


Supply Chain и логистика

Логист Стримера, Александр Лесман рассказывает о Supply Chain, логистике в НПО Стример и Streamer AG и планах на будущий год.

Читать далее
04.12.2019

Опасности молнии на линиях электропередачи: китайский опыт


Опасности молнии на линиях электропередачи: китайский опыт
В статье описан опыт борьбы с молнией в Китае. Что такое эффективность молниезащиты, по каким показателям она измеряется? Как повысить грозоустойчивость воздушных линий и какие бывают устройства молниезащиты.
Читать далее
24.11.2019

Современное решение для соединения высоковольтных воздушных и кабельных линий


Современное решение для соединения высоковольтных воздушных и кабельных линий

Инновационные комплектные переходные пункты для соединения ВЛ и КЛ на опоре появились в портфеле продукции АО «НПО «Стример» в середине 2017 года и активно внедряются на линии электропередачи классов напряжения 35 и 110 кВ.

Читать далее
20.11.2019

Финансирование следующего глобального инвестиционного цикла T & D: 2020-2040


Финансирование следующего глобального инвестиционного цикла T & D: 2020-2040
Предлагаем вам отредактированную версию отчета Goulden Reports - известной консалтинговой компании, проводящей исследования и собирающих данные по нескольким отраслям.
Читать далее
01.11.2019

Разрядники в сравнении с ОПН (УЗПН). Основные различия


Разрядники в сравнении с ОПН (УЗПН). Основные различия

Удары молнии в элементы воздушных линий электропередачи (ВЛ) или рядом с ними могут приводить к перекрытиям линейной изоляции, и как следствие, повреждениям элементов ВЛ и отключениям линий. В настоящее время, для защиты ВЛ от негативных последствий грозовых воздействий применяют разрядники (длинно-искровые и мультикамерные) и нелинейные ограничители перенапряжений (ОПН), в исполнении для установки на ВЛ -УЗПН. 

Читать далее
28.10.2019

Интервью с Хенриком Нордборгом (Nordborg Henrik)


Интервью с Хенриком Нордборгом (Nordborg Henrik)
Хенрик Нордборг - профессор физики и руководитель программы бакалавриата «Возобновляемые источники энергии и экологические технологии» в Университете прикладных наук в Рапперсвиле, Швейцария.
Читать далее
11.10.2019

Где испытывают продукцию “Стримера”?


Где испытывают продукцию “Стримера”?
В Санкт-Петербурге у компании «Стример» есть собственный испытательный центр, в котором находится уникальная испытательная установка  ГИН-300К. Она позволяет одновременно воспроизводить два типа абсолютно разных воздействий - импульс молнии и напряжение, которым подвергаются  молниезащитные разрядники. Благодаря ей мы можем испытывать разрядники в условиях, максимально приближенных к реальным.
Читать далее
06.09.2019

Заземление экранов кабеля на переходном пункте, выполненном на опоре: опыт заземления экранов на ПКПО-КВ


Заземление экранов кабеля на переходном пункте, выполненном на опоре: опыт заземления экранов на ПКПО-КВ
Заземление экранов кабеля — обязательная процедура при строительстве кабельных линий электропередачи и связи.
Читать далее
29.08.2019

Концевая кабельная муфта в составе комплектного переходного пункта для соединения высоковольтных воздушных и кабельных линий: особенности выбора муфт и их последующего монтажа


Концевая кабельная муфта в составе комплектного переходного пункта для соединения высоковольтных воздушных и кабельных линий: особенности выбора муфт и их последующего монтажа
В состав каждого переходного пункта входит набор электротехнического оборудования. Правильность его выбора определяет надежность и безопасность эксплуатации. Применение унифицированных решений комплектных переходных пунктов ПКПО-КВ, позволяет исключить ошибки при проектировании и избежать аварийных ситуаций при эксплуатации.
Читать далее
19.08.2019

Как отличить оригинальный разрядник от контрафактного?


Как отличить оригинальный разрядник от контрафактного?

Содержание:
Чем опасен контрафакт, самый подделываемый разрядник на рынке, негативные последствия от использования контрафактных устройств.
Почему качество контрафакта ниже, кто и как производит контрафакт, как испытывается контрафактная продукция
Как отличить оригинальный разрядник от контрафактного, особенности оригинальной упаковки, особенности исполнения деталей, маркировка и название.

Читать далее
25.07.2019

Транспортировка разрядников


Транспортировка разрядников

Содержание:

- Упаковка разрядников
- Как перевезти разрядник
- Проверка разрядников
- Хранение разрядников



Читать далее
06.06.2019

Модули TRANSEC - надежный и безопасный способ сушки твердой изоляции маслонаполненных силовых трансформаторов под напряжением.


Модули TRANSEC - надежный и безопасный способ сушки твердой изоляции маслонаполненных силовых трансформаторов под напряжением.
Силовые трансформаторы и автотрансформаторы (СТ) - важные элементы электрических сетей и энергосистем, обеспечивающие надежность и экономичность их функционирования. Большинство силовых трансформаторов в России используются с более длинным сроком службы, чем указан в ГОСТе 11677-85. Часто они вынуждены работать в 1,5-2 раза больше.
Читать далее
04.06.2019

«Умная» энергетика: комплектные переходные пункты


«Умная» энергетика: комплектные переходные пункты

Инновационные комплектные переходные пункты для соединения ВЛ и КЛ на опоре появились в портфеле продукции АО «НПО «Стример» в середине 2017 года и активно внедряются на линиях электропередачи классов напряжения 35 и 110 кВ.

Читать далее
24.05.2019

Как подключить разрядник?


Как подключить разрядник?

Содержание:
- Как правильно подключить разрядник РМКЭ-10
- Как установить разрядник РМК-10
- Установка РМКЭ-35-IV-УХЛ1
-  Выводы



Читать далее
17.05.2019

Разрядники напряжением 6 - 10 кВ


Разрядники напряжением 6 - 10 кВ

Содержание:
- Как работает разрядник
- Параметры выбора разрядников и особенности их монтажа
- Виды разрядников



Читать далее
30.04.2019

Опыт сотрудничества "Стримера" с Университетом прикладных наук Рапперсвиль в Швейцарии


Опыт сотрудничества "Стримера" с Университетом прикладных наук Рапперсвиль в Швейцарии
Александр Нефедов, руководитель Международного направления АО “НПО “Стример”  рассказал об опыте сотрудничества нашей компании с Университетом прикладных наук Рапперсвиль в Швейцарии. Университет находится в регионе Рапперсвиль-Йона, его полное название HSR Hochschule für Technik Rapperswil. HSR является частью Университета прикладных наук Восточной Швейцарии.
Читать далее
29.04.2019

Разрядники низких и средних классов напряжения: виды и принцип работы


Разрядники низких и средних классов напряжения: виды и принцип работы

Содержание:
- Для чего нужен разрядник
- Принципы работы разрядников
- Параметры выбора разрядников и особенности их монтажа

Читать далее

Пожалуйста, заполните форму

Максимальное количество символом 250