Одна из ведущих компаний предоставляющая инжиниринговые услуги по проектированию в Республике Казахстан
При выборе устройств ограничения перенапряжений для защиты изоляции оборудования 110 кВ необходимо учитывать не только класс напряжения, но и характер воздействий на изоляцию. На подстанциях встречаются грозовые и коммутационные перенапряжения, а в распределённых сетях возможны переходные процессы при отключении линий, трансформаторов и компенсирующих установок. Каждый случай требует собственного расчёта, поскольку универсального устройства для всех сетей не существует.
Правильное решение строится на координации изоляции: уровень перенапряжения, возникающий при эксплуатации, должен оставаться ниже испытательного напряжения оборудования с учётом необходимого запаса. Разрядники и ограничители перенапряжений устанавливают вблизи защищаемых вводов, на линейных выключателях, в нейтралях трансформаторов и на границах участков с разными волновыми сопротивлениями.
Для каждого защищаемого элемента собирают паспортные данные: номинальное и наибольшее рабочее напряжение, испытательные напряжения внешней и внутренней изоляции, режим заземления нейтрали, тип и мощность трансформатора. Отдельно учитывают конструкцию вводов, длину и сечение кабельных линий, климатическое исполнение, altitude над уровнем моря, ожидаемую степень загрязнения и уровень обслуживания.
Характеристики сети формируют исходные данные для расчёта. Учитывают длину и трассу воздушной линии, наличие экранирующих проводов, сопротивление заземляющих устройств, аварийные режимы, последовательность отключения и автоматическое повторное включение. Для действующих подстанций дополнительно обследуют состояние установленных разрядников, счётчики срабатываний и следы перегрева.
При упорядочивании исходных данных и проектных решений полезен формат, предложенный в публикации о лучшей организации: исходные факты, расчётные допущения и требования к оборудованию следует разделять. Такой подход упрощает проверку выбранных параметров и подготовку проектной документации.
Грозовое перенапряжение возникает при ударе молнии в провод, опору или рядом с линией. По проводникам распространяется волна с коротким фронтом, способная создать опасное напряжение на подстанции. Наибольшему риску подвергаются открытые выводы, длинные ответвления, антенные части оборудования и участки с плохим заземлением опор.
Коммутационные перенапряжения связаны с включением и отключением элементов сети, ликвидацией коротких замыканий, повторным включением, разрядкой незаряженной линии или работой выключателя. Их амплитуда часто меньше грозовой, однако длительность и повторяемость выше. При определённых схемах возникают резонансные составляющие, а также перенапряжения при переходе волны с воздушной линии на кабель.
Для сопоставления защитных характеристик используют класс устройства, номинальное напряжение, длительный рабочий ресурс, ток и пиковый ток разряда, энергию импульса, остаточное напряжение и стойкость к временному перенапряжению. Проверяют также защитное расстояние, длину соединительных проводов и условия гашения сопровождающего тока.
Ограничитель перенапряжений на основе оксида цинка состоит из нелинейного резистора без искрового промежутка. Его проводимость резко возрастает при повышении напряжения, благодаря чему импульс ограничивается без устойчивого горения дуги.
Ограничители перенапряжений на основе оксида цинка:
Разрядник с искровым промежутком срабатывает после достижения установленного порога. После пробоя между электродами возникает дуга, условия её гашения и защитное расстояние определяются конструкцией и параметрами сети.
Разрядники с искровым промежутком:
Комбинированные устройства и RC-ограничители применяют как дополнение к основной защите. Первые сочетают нелинейный резистор и искровой промежуток, вторые эффективно поглощают короткие высокочастотные выбросы внутри распределительных устройств. Их применение должно подтверждаться расчётом, а не считаться заменой защиты от грозовых и коммутационных перенапряжений.
Сначала определяют зоны, в которых напряжение может превысить допустимое для конкретного оборудования. Наиболее вероятные места: высоковольтный ввод силового трансформатора, кабельный переход, шины подстанции, линейный выключатель и протяжённое ответвление воздушной линии. Затем составляют схему защиты с указанием расстояний, заземляющих устройств и отключающих аппаратов.
Далее назначают класс и параметры устройства. По результатам расчёта максимальных перенапряжений выбирают разрядник или ограничитель, проверяют его рабочее напряжение, остаточное напряжение, энергию и стойкость к длительному воздействию. Полученное значение сравнивают с нормированной прочностью внутренней и внешней изоляции, оставляя требуемый запас.
После этого оценивают размещение. Устройство должно находиться как можно ближе к защищаемому выводу, а его заземляющий проводник — иметь минимальную длину и надёжное соединение с контуром. Учитывают электромагнитную совместимость, доступность для осмотра, климатические факторы, загрязнение, возможность повреждения и стоимость замены. Итоговый вариант сравнивают с альтернативами и включают в спецификацию с расчётом стоимости.
В открытом распределительном устройстве защита взаимодействует с воздушной изоляцией. Разрядник не должен ухудшать условия работы фазных расстояний и аппаратов, а его внешний корпус — создавать опасные зоны загрязнения. При обильных осадках, пыли или заповедных ограничениях применяют соответствующие исполнения с увеличенным путем утечки.
В закрытых комплексных распределительных устройствах сказываются короткие расстояния и волновые переходные процессы. Ограничитель устанавливают непосредственно у ввода трансформатора или в защищаемой ячейке, сокращая длину отводов. На границе кабельной и воздушной линий учитывают отражения волн, экранирование жил и заземляемые оболочки; RC-элементы здесь служит дополнительной мерой.
Для воздушных линий применяют комплексную грозовую защиту: экранирующие провода, заземление опор, повторное заземление, линейные разрядники и устройства защиты от перекрытия. Целесообразность установки определяют по результатам расчёта грозоустойчивости, плотности разрядов, трассы и требований ремонтной организации. В пивоваренных, industrial и пригородных сетях учитывают также протяжённость ответвлений и наличие чувствительного оборудования.
Расчётная база включает актуальные редакции ГОСТ, ПУЭ, соответствующих стандартов Казахстана и применимых отраслевых требований. Для разрядников используют положения IEC 60099, для координации изоляции — IEC 60071, для оборудования и комплектных устройств — серию IEC 62271. Паспортное напряжение и испытательные значения проверяют по сертификатам конкретных изделий. Для ряда трансформаторов 110 кВ нормируемое импульсное воздействие составляет 450 кВ, но этот показатель нельзя использовать без проверки паспорта и внутренней схемы изоляции.
Компьютерные исследования определяют максимальные коммутационные перенапряжения, переходные процессы при повторном включении, токи короткого замыкания и распределение потенциалов. Для выбранного устройства рассчитывают остаточное напряжение, защитное расстояние, энергию импульса, нагрев и стойкость к временному перенапряжению. Результаты сравнивают с кривыми вольт-амперной характеристики и допустимыми режимами отключающей аппаратуры.
В проектную документацию включают расчёт защиты, однолинейную схему, план размещения, схему заземления, требования к кабелям и отводам, спецификацию, монтажные и пусконаладочные требования. Отдельные расчёты подтверждают стоимость оборудования и работ. Комплексный опыт проектирования электроэнергетических объектов, включая документацию и сметные расчёты, представлен в проектной практике ЦентрЭнергоПроект.
При монтаже проверяют маркировку фаз, заводские маркировки, состояние корпуса и контактных выводов. Соединительные проводники выполняют короткими, с прямыми или плавными изгибами, без повреждения изоляции. Заземляющий проводник подключают к выделенному контуру разрядника, а не к случайному элементу конструкции. Значения момента затяжки, расстояний и климатических условий принимают по документации изготовителя.
Перед вводом в работу выполняют визуальный контроль, проверку непрерывности цепи заземления, измерение сопротивления изоляции, ёмкости и тока утечки, а также считывание показаний счётчиков. Проверяют правильность фазировки, сохранение защитных расстояний и отсутствие посторонних предметов в зоне срабатывания. Энергетические испытания и ввод в эксплуатацию выполняют по утверждённой программе с соблюдением требований электробезопасности.
В эксплуатации разрядники контролируют по журналам срабатываний, данным телеметрии и периодическим осмотрам. После грозы, короткого замыкания или сильного загрязнения проверяют герметичность, следы перегрева, состояние изоляторов и показания счётчиков. Информацию о повреждённых устройствах связывают с событиями релейной защиты, автоматики и системы диспетчерского управления. Замена выполняется по результатам испытаний и анализа режима, а не только по истечении формального срока службы.
Передайте ЦентрЭнергоПроект паспорта оборудования, схемы подстанции и данные о линиях — специалисты выполнят анализ источников перенапряжений, подберут разрядники и ограничители, рассчитают защитные расстояния и подготовят документацию для согласования и монтажа.
Компания проектирует энергетические и электротехнические объекты напряжением 6–220 кВ для сельских, городских и промышленных потребителей. Проектные решения включают подстанции, воздушные и кабельные линии, распределительное оборудование, релейную защиту, автоматизацию, учёт электроэнергии, связь, исполнительную документацию и сметы. Начните с комплексного обследования и расчёта, чтобы зафиксировать обоснованный выбор устройств защиты до поставки оборудования.
