Изучение конструкции опн-500
Цель работы: изучение устройства, принципа работы ОПН-500.
Приборы и оборудование: ОПН-500.
Общие сведения
Ограничители перенапряжения нелинейные (ОПН) отличаются от вентильных разрядников отсутствием ИП и материалом НРР. Свойства материала, применяемого в НРР ограничителей, а им является оксидно-цинковая керамика и позволили отказаться от ИП. Некоторые типы ОПН имеют устройства для сброса давления. Они служат для уменьшения давления в ограничителе и предотвращения сильного разрушения корпуса, которое может произойти вследствие длительного протекания тока повреждения или к.з., а также перекрытия внутри корпуса.
Оксидно-цинковая (металлооксидная) керамика – это нелинейный материал, получаемый в результате высокотемпературного обжига (до 1300°С) смеси, состоящей из оксида цинка (ZnO) и некоторого количества оксида другого металла: висмута, сурьмы, кобальта, марганца и т.п. (масса самой весомой из добавок составляет менее 4% массы оксида цинка). Коэффициент нелинейности оксидно-цинковой керамики одного и того же образца a составляет 0,02–0,06 и зависит от тока. Чем больше ток, тем выше коэффициент нелинейности. Единой теории, объясняющей природу нелинейности оксидно-цинковой керамики, нет.
В нормальном режиме работы ОПН через его нелинейные рабочие резисторы проходит ток проводимости, обусловленный рабочим напряжением сети. Длительный ток проводимости через НРР несколько нагревает резистор и является причиной постепенного старения оксидно-цинковой керамики, выражающегося в увеличении тока проводимости. При его чрезмерном увеличении может произойти тепловой пробой НРР и выход ОПН из строя. По этой причине особое внимание при эксплуатации ОПН следует обращать на изменение во времени токов проводимости, предотвращая аварийные ситуации, вызываемые ограничителями.
В настоящее время производством ОПН занимаются очень много фирм. В зависимости от производителя диаметр варисторов может быть различным. На класс напряжения 6-35 кВ, например, выпускаются варисторы размерами 46, 60,70, 78, 99 мм.
Для класса напряжения до 500 кВ включительно ОПН представляют собой одноколонковые одноэлементные конструкции, а для класса напряжения 750 кВ–многоэлементные. Внутри элемента ОПН размещается НРР, состоящий из большого числа единичных дисковых резисторов (диаметр диска 28±0, 5 мм, а высота 10±0,5 мм) из оксидно-цинковой керамики. Для удобства сборки ОПН нелинейные резисторы разделены на несколько одинаковых блоков. При сборке ОПН блоки устанавливаются один на другой и соединяются между собой последовательно. Каждый блок состоит из нескольких параллельных колонок резисторов. Каждая такая колонка составляется из единичных дисковых резисторов, подобранных по электрическим характеристикам. оформляется в единое целое с помощью термоусаживающей трубки, которая после термообработки при температуре 150-160°С, плотно облегает резисторы (до термообработки внутренний диаметр трубки 40 мм, после термообработки – менее 28 мм).
В таблице 1 приведены количество нелинейных резисторов, применяемых в ОПН различных классов напряжения.
Таблица 1. Комплектация ОПН
| Тип ограничителя | Число блоков | Число колонок в блоке | Общее число единичных резисторов в НРР |
| ОПН-110У1, ОПН-110ХЛ1 | |||
| ОПН-150У1 | |||
| ОПН-220У1, ОПН-220ХЛ1 | |||
| ОПНИ-500У1 | |||
| ОПН-750У1 |
В ОПН в зависимости от тока коммутационных перенапряжений применяются регистраторы РР-2 (при токах до 1000 А); РР-3 при токах до 1500 А; при токах выше 1500 А применяются два Р-3, соединённые параллельно.
Достоинства ОПН перед вентильными разрядниками:
-имеют малый габарит и вес;
-защищают электрооборудование как от грозовых перенапряжений, так и от внутренних;
-высокая технологичность при изготовлении;
-возможность измерения тока проводимости под рабочим напряжением;
-высокая нелинейность:
-возможность автоматизированной системы контроля с помощью АСУТП.
Недостатки ОПН:
-ввиду отсутствия искровых промежутков по ним всегда текут токи проводимости;
-для установки устройства для защиты электрооборудования необходимо произвести правильный их выбор.
Рабочее задание
1. Изучить устройство и принцип работы ОПН.
2. Дать обоснованный ответ функции и назначение элементов, содержащие в ОПН-500.
Программа выполнения работы
3.1. Получить у преподавателя разрешение на выполнение работы.
3.2. Обработать полученные данные.
3.3. Провести анализ полученных данных.
3.4. Составить отчет с выводами и заключениями по результатам выполненной работы
4. Контрольные вопросы
4.1. Область применения ОПН.
4.2. Принцип действия ОПН.
4.3. Устройство ОПН.
4.4. Как выбираются ОПН?
Литература
1. Объём и нормы испытаний электрооборудования РД.34.45-51.300-97 / Под общ. ред. Б.А. Алексеева, Ф.Л. Когана, Л.Г. Мамиконянца. 6-е изд. М.: НЦ ЭНАС, 2002. – 255 с.
2. Методика выбора ОПН 0,4-35 кВ, работающих в сетях с изолированной нейтралью и резонансно-заземленной нейтралью. Научно-производственное Объединение ЗАО «ПОЛИМЕР-АППАРАТ». Санкт-Петербург. 2005. – 53 с.
3. Методика выбора ограничителей перенапряжений 110-750 кВ, необходимых для установки в сетях с эффективно-заземлённой нейтралью. Научно-производственное Объединение ЗАО «ПОЛИМЕР-АППАРАТ». Санкт-Петербург. 2005. – 53 с.
Лабораторная работа № 4