В чем заключается принцип работы опн

Ограничитель перенапряжения ОПН-150, ОПН-110,
ОПН-35, ОПН-10, ОПН-6, ОПН-0,38, ОПН-0,22

ООО «Промсервис» выпускает ограничители перенапряжения ОПН в полимерном корпусе (точная маркировка ОПНп) согласно ТУ У 31.2-22820979-005:2009.
Ограничители перенапряжения ОПН-35, ОПН-10 и ОПН-6 являются наиболее востребованными. Это и неудивительно, ограничители перенапряжения ОПН-35, ОПН-10 и ОПН-6 являются более качественной и долговечной заменой разрядникам РВС-35, РВО-10 и РВО-6.

Онраничители перенапряжения ОПН-10 и ОПН-6

Ограничитель перенапряжения нелинейный (ОПН) — это элемент защиты без искровых промежутков. Активная часть ОПН состоит из легированного металла, при подаче напряжения он ведет себя как множество последовательно соединенных варисторов. Принцип действия ОПН основан на том, что проводимость варисторов нелинейно зависит от приложенного напряжения.

При отсутствии перенапряжений ОПН не пропускает ток, но как только на участке сети возникает перенапряжение, сопротивление ОПН резко снижается, чем и обуславливается эффект защиты от перенапряжения . После окончания действия перенапряжения на выводах ОПН, его сопротивление опять возрастает.Переход из «закрытого» в «открытое» состояние занимает единицы наносекунд (в отличие от разрядников с искровыми промежутками, у которых это время срабатывания может достигать единиц микросекунд).

Кроме высокой скорости срабатывания ОПН обладает еще рядом преимуществ. Одним из них является стабильность характеристики варисторов после неоднократного срабатывания вплоть до окончания указанного времени эксплуатации, что, кроме прочего, устраняет необходимость в эксплуатационном обслуживании.

Технические характеристики ограничителей перенапряжений:

/здесь мы представим храктеристики только двух ограничителей, подробная информация о других ограничителях присутствует на их индивидуальных страницах/

Параметры	ОПНп- 0,22/0,25	ОПНп- 0,38/0,45	ОПНп- 6/7,2	ОПНп- 10/12	ОПНп- 35/40,5	ОПНп- 110/78	ОПН- 150/120
1. Класс напряжения сети, кВ действ.	0,22	0,38	6	10	35	110	150
2. Наибольшее длительно допустимое рабочее напряжение (Uнр), кВ действ.	0,25	0,45	7,2	12,0	40,5	78	120
3. Номинальное напряжение (Uн), кВ действ.	0,31	0,5	9.0	15,0	50,6	98	150
4. Номинальный разрядный ток, кА	10	10	10	10	10	10	10
5.* Классификационное напряжение при классификационном токе 1 мА, не менее	0,47	0,74	12,7	21,1	73	145	210
6. Остающееся напряжение при коммутационном импульсе тока 30/60мкс, кВмакс., не более — 125А — 150A — 500A

1. Классификационный ток ограничителя – амплитудное значение (более высокое амплитудное значение из двух полярностей, если ток асимметричен) активной составляющей тока промышленной частоты, используемый для определения классификационного напряжения ограничителя.

2. Классификационное напряжение ограничителя (Uкл ) — амплитудное значение напряжения промышленной частоты, деленное на , которое должно быть приложено к ограничителю для получения классификационного тока.

Назначение ограничителей перенапряжения
ОПН-150, ОПН-110, ОПН-35, ОПН-10, ОПН-6, ОПН-0,38, ОПН-0,22:

Ограничители перенапряжений нелинейные в полимерном корпусе (ОПНп), в отличие от традиционных вентильных разрядников с искровыми промежутками не содержат искровых промежутков и имеют активную часть состоящую из металлооксидных нелинейных резисторов (варисторов), изготовленных из окиси цинка (ZnO) с малыми добавками оксидов других металлов.

Ограничители перенапряжений ОПН предназначены для защиты от коммутационных и атмосферных перенапряжений изоляции электрооборудования в сетях переменного тока промышленной частоты номинальным напряжением от 0,38 до 750 кВ.
Ограничитель рассчитан для работы в районах с умеренным и холодным климатом и промышленной атмосферой при сильном загрязнении внешней среды на открытом воздухе. Предельное верхнее значение температуры окружающей среды — плюс 45° С, нижнее — минус 60° С.

Так как в ограничителях перенапряжений нет искрового промежутка, то при их срабатывании износа контактов не происходит. Варисторы, применяемые в ограничителях перенапряжений, имеют устойчивую вольтамперную характеристику, которая не изменяется в процессе эксплуатации. Поэтому, в отличие от вентильных разрядников, ограничители перенапряжений не требуют обслуживания и контроля параметров в течение всего срока службы.

Конструктивно ОПН представляет собой высоконелинейное сопротивление (варистор), заключенный в высокопрочный герметизированный полимерный или фарфоровый корпус. При возникновении волн перенапряжения сопротивление варисторов изменятся на несколько порядков (от мегомов до десятков Ом) с соответствующим возрастанием тока от миллиампер при воздействии рабочего напряжения до тысяч ампер при воздействии волны перенапряжения.

Условное обозначение ограничителей перенапряжения
ОПН-150, ОПН-110, ОПН-35, ОПН-10, ОПН-6, ОПН-0,38, ОПН-0,22 :

ОПН – ограничитель перенапряжений нелинейный;
п — буква, обозначающая материал покрышки ( полимер );
0,22; 0,38; 6; 10; 35; 110; 150 — класс напряжения сети в киловольтах;
0,25; 0,4, 7,2; 12; 40,5; 78; 120 — наибольшее длительно допустимое рабочее напряжение в киловольтах;
10 — номинальный разрядный ток в кА;
1; 2 – класс разряда линии (соответствие пропускной способности 400А и 550А);
IV — степень загрязнения по ГОСТ 9920;
УХЛ1 — климатическое исполнение и категория размещения по ГОСТ 15150.

Производство ограничителей перенапряжения ОПН

Тем фактом, что электротехнический рынок заполонила китайская продукция даже по китайским меркам не лучшего качества никого не удивишь. Мы пошли по альтернативному пути и не стали вливаться в ряды «производителей» продающих дальневосточные ограничители перенапряжения с биркой «Сделано в Украине», а наладили выпуск собственных ограничителей перенапряжения ОПН.

Имея в своем распоряжении инструментальный цех с новым японским оборудованием от фирмы «Sodick» наши специалисты изготовили оснастку для производства ограничителей перенапряжения. Ниже представлены этапы получения ограничителя перенапряжения ОПН-10.

Вот таким неказистым ограничитель перенапряжения ОПН-10 выглядит на одной из стадий производства.

Конструкция ОПН-П, принцип действия

Ограничители перенапряжения нелинейные ОПН-П – высоковольтные защитные аппараты, представляющие собой одноколонковую конструкцию опорно-подвесного исполнения, состоящую из последовательно соединенных высоконелинейных оксидноцинковых варисторов (резисторов) без искровых промежутков, заключенных в герметичный полимерный цельнолитой корпус.

Защитное действие ОПН-П обусловлено высокой нелинейностью вольтамперной характеристики варисторов, сопротивление которых резко уменьшается при возникновении в сети перенапряжений, вследствие чего через аппарат начинает протекать значительный импульсный ток. В результате, максимальное значение перенапряжения снижается до уровня безопасного для изоляции защищаемого оборудования. При снижении напряжения в сети до величины длительного рабочего, сопротивление варисторов возрастает до первоначального состояния.

Рабочее положение ограничителей перенапряжения – вертикальное. Допускается отклонение от вертикального положения на угол до 90 °C.

Ограничители имеют контактные зажимы из алюминиевого сплава для присоединения к токоведущим и заземляющим проводам. Вводные зажимы приспособлены для присоединения к ним медных или алюминиевых кабелей и шин, в том числе, и расщепленных проводов.

Внешняя изоляция изделия выполнена из кремнеорганического фирменного силикона WACER (Германия).

Для установки на месте монтажа и присоединения к сети ограничитель снабжен кронштейном и комплектом метизов. Присоединительные размеры кронштейна позволяют использовать для установки ограничителей штатные места вентильных разрядников.

Поставляемые ООО «ЭТС» ОПН выдерживают механическую нагрузку от тяжения проводов в горизонтальном направлении 300 Н и ветровых и гололедно-ветровых нагрузок для следующих случаев:
– при гололеде с толщиной стенки льда до 20 мм и ветра со скоростью 15 м/с;
– при ветре со скоростью 40 м/с и отсутствии гололеда.

Ограничители выдерживают:

• механические нагрузки от вибрации по группе условий эксплуатации М 6 по ГОСТ 17516.1;
• вибрацию, тряску и удары при их транспортировании по ГОСТ 23216 для условий транспортирования Ж;
• воздействия землетрясений с интенсивностью до 9 баллов включительно по шкале MSK-64;
• без опасного взрывного разрушения – значения большого и малого тока короткого замыкания (действующие значения) не менее 40 кА при длительности 0,2 с и 800 А при длительности 2 с, соответственно.

Все используемые при сборке ОПН комплектующие (варисторы, кремнеорганическая резина, герметики, металлические фланцы и т. п.) проходят 100 % входной контроль на соответствие всем технологическим регламентам и конструкторской документации.

• Провод СИП
• Арматура для СИП 2, СИП 4
• Линейная арматура для СИП 3
• Неизолированный провод
• Линейная арматура ВЛ
• Металлоконструкции ЛЭП
• Кабель
• Кабельная арматура на напряжение до 35 кВ
• Кабельные муфты Прогресс
• Кабельные муфты ЭНЕРГО
• Кабельные муфты TYCO
• Электромонтажный инструмент
• Силовые трансформаторы
• Реклоузеры — ПУС
• Изоляторы
• Ограничители перенапряжения
• Разъединители
• Птицезащитные устройства
• Кабельные трубы

Справочник

• Арматура типовых узлов крепления СИП
• Аналоги арматуры СИП 0,4 кВ
• Аналоги арматуры ВЛЗ 6-35 кВ
• Аналоги полимерных изоляторов
• Основные системы СИП

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. 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. 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

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 ).

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.

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).

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

ОГРАНИЧИТЕЛИ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ ОПН

Ограничители перенапряжения в настоящее время являются одним из наиболее эффективных средств защиты электрооборудования сетей электропередачи.

Ограничители ОПН обладают надежностью и высокими эксплуатационными свойствами.

Нелинейные ограничители перенапряжений используются как основные средства зашиты изоляции устройств электрических сетей от коммутационных и атмосферных грозовых перенапряжений.

ОПН рекомендуется применять вместо ранее широко используемых вентильных разрядников необходимых классов напряжения при проведении проектирования, эксплуатации электротехнических установок, их модернизации или реконструкции.

В отличие от стандартных вентильных разрядников, ограничители перенапряжения ОПН не имеют искровых промежутков и состоят из одного или нескольких модулей, содержащих колонку варисторов (нелинейных объемных резисторов) на основе окиси цинка или металлооксидной керамики, помещенных в полимерную или фарфоровую покрышку.

Благодаря использованию в ОПН оксидно-цинковых резисторов их можно применять для более эффективного ограничения перенапряжений в сравнении с обычными вентильными разрядниками и в связи с этим ограничители выдерживают рабочее напряжение сети без ограничения по времени.

Полимерная или фарфоровая покрышки ОПН обеспечивают надежную защиту варисторов (резисторов) от воздействия окружающей среды и способствуют их безопасной эксплуатации.

Размеры и вес ограничителей перенапряжений значительно меньше данных параметров вентильных разрядников.

Помимо перечисленных достоинств ограничителей перенапряжений, ОПН пожаро- и взрывобезопасен для помещений и сооружений, а также он может использоваться в сейсмоактивных районах.

Принцип действия ОПН

Учитывая высокую нелинейность варисторов, при появлении коммутационных или грозовых перенапряжений через ограничитель перенапряжений протекает большой импульсный ток. Резисторы ОПН переходят в активное (проводящее) состояние и в итоге — значение перенапряжения уменьшается до безопасного для изоляции оборудования уровня.

Когда же перенапряжение снижается до нормального уровня, ограничитель ОПН возвращается в неактивное (непроводящее) состояние.

Приборы и вспомогательная аппаратура к ОПН:

• Защитный экран для ОПН
• Приспособление для измерения тока проводимости под напряжением
• ДТО-03 датчик тока для ОПН-110 и выше
• Устройство контроля тока (УКТ)
• Изолирующие основания ОПН

• ОГРАНИЧИТЕЛИ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ ОПН
• РАЗРЯДНИКИ
• РАЗЪЕДИНИТЕЛИ и ЗАЗЕМЛИТЕЛИ
• ПРИВОДЫ ДЛЯ ВЫСОКОВОЛЬТНОГО ОБОРУДОВАНИЯ
• ИЗОЛЯТОРЫ
• ШИНОДЕРЖАТЕЛИ и КОМПЕНСАТОРЫ
• ШИННЫЕ ОПОРЫ
• ПРЕДОХРАНИТЕЛИ ВЫСОКОВОЛЬТНЫЕ и ПАТРОНЫ
• ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНАЯ КОНТАКТНАЯ СЕТЬ и ОБОРУДОВАНИЕ
• ВЫСОКОВОЛЬТНЫЕ ВЫКЛЮЧАТЕЛИ
• ЩИТОВОЕ и ТРАНСФОРМАТОРНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ (КРУ, КСО, ЩО, КТП, Трансформаторы)
• ОПОРЫ ЛЭП
• ЗАПАСНЫЕ ЧАСТИ (ЗИП)
• ДРУГАЯ ЭЛЕКТРОТЕХНИКА ПО ЗАПРОСУ