Устройств грозозащита ВЛ И ВЛЗ 6–35 кВ от перенапряжений типа УЗПН (Московский завод высоковольтной арматуры, ЗАО)

Область применения

Внешний вид УЗПН на промежуточной опоре со штыревыми изоляторами.

1. Специальный ограничитель перенапряжений.

2. Электрод 1.

3. Электрод 2.

4. Прокалывающий зажим.

5. Провод.

6. Кронштейн.

L . Искровой промежуток.

Технические характеристики

Устройство состоит из:

· ограничителя перенапряжений нелинейного (ОПН) специальной конструкции;

· искрового промежутка (ИП) между фазным проводом и ОПН.

ОПН 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.

Для примера на фото 1 приведена конструкция УЗПН для промежуточных опор ВЛ (ВЛЗ) 10 кВ со штыревыми изоляторами. В данном случае искровой промежуток образован электродами, один из которых закреплён на верхнем фланце ОПН, а второй – на проводе с помощью зажима (на ВЛЗ – прокалывающего зажима).

Конструкция электродов и способ крепления устройства позволяют сохранять величину искрового промежутка постоянной в любых погодных условиях.

При воздействии на провода индуктированных перенапряжений, вызванных грозовыми разрядами вблизи ВЛ (ВЛЗ), или при прямых ударах молнии в провода ВЛ (ВЛЗ), искровой промежуток УЗПН пробивается и подсоединяет к проводу ОПН, 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 перенапряжения при воздействии напряжения промышленной частоты ток через ОПН за счет возврата сопротивления до исходных значений ограничивается до величины, при которой существование дуги в искровом промежутке невозможно, и дуга гаснет.

В процессе эксплуатации повреждение ОПН, входящего в состав УЗПН, маловероятно, но возможно (прямой удар молнии в элементы ВЛ (ВЛЗ) с большой амплитудой токов). В этом случае наличие внешнего искрового промежутка в конструкции УЗПН не допускает устойчивого короткого замыкания при повреждении ОПН. Повреждённый аппарат легко обнаруживается визуально и в плановом порядке может заменяться новым.

Устройства устанавливаются по одному на каждую опору с последовательным чередованием фаз (см. стр.288, рис.2). При необходимости УЗПН могут устанавливаться на каждую опору по три штуки (по одному на каждую фазу). Такая установка рекомендуется при защите: ВЛ (ВЛЗ) с пролётами более 80 метров, локальных объектов на ВЛ (ВЛЗ), ВЛ (ВЛЗ) с аномально высокими сопротивлениями заземления опор, особо ответственных ВЛ (ВЛЗ) и др. Установка необходимой величины искрового промежутка (L) производится на стадии монтажа в соответствии с «Руководством по эксплуатации».

Инструкция по применению

Схема установки УЗПН на линии

Дугозащитные рога (устройства защиты от дуги типа УЗД)

Конструкция и размещение дугозащитных рогов, выбирается таким образом, чтобы любое длительное однофазное замыкание переходило в межфазное, при котором автоматическая защита отключает всю воздушную линию. Последующим АПВ или РПВ линия приводится в исходное состояние. Кратковременное же однофазное замыкание благодаря спиральным шунтам, защищающим провод в районе изоляторов, не представляет опасности для

изолированного провода и не приводит к межфазному замыканию и, соответственно, к отключению линии автоматической защитой, что доказано опытом эксплуатации традиционных ВЛ с неизолированными проводами.

Проще говоря, устанавливаемые на все три провода вблизи изоляторов дугозащитные рога вместе со

спиральными шунтами, обвивающими провод, имитируют в районе опоры участок с неизолированными проводами (примерно 1,5 метра).

Поскольку на линии с «голыми» проводами дуга под воздействием электро-динамических сил способна перемещаться одним из своих концов вдоль провода, возможность повреждения последнего вследствие теплового воздействия дуги мало вероятна, что также подтверждает опыт эксплуатации традиционных ВЛ 6–10 кВ с неизолированными проводами.

При перекрытии изоляторов вследствии индуктированных перенапряжений токи дуговых замыканий, практически, всегда будут ограничиваться сопротивлениями заземления опор и не будут превышать 500А, что будет представлять из себя кратковременное однофазное замыкание на землю. В этом случае дуга под воздействием электродинамических сил, также как и в случае с неизолированными проводами, будет иметь возможность свободного перемещения по защитному шунту УЗД, что исключит возможность длительного теплового воздействия на защищенный провод, находящийся под защитным шунтом.

В случае длительного однофазного замыкания на землю, обусловленного прямыми ударами молнии и токами замыкания более 500 А, однофазное замыкание может перейти в межфазное, так как расстояние между проводами соседних фаз на линиях с защищенными проводами значительно меньше (на 200 мм), чем на линиях с неизолированными проводами. Сокращенное межфазное расстояние создает предпосылки к переходу однофазного замыкания в межфазное, способствующим фактором которого является активная ионизация воздуха в районе горения дуги. При этом автоматическая защита отключает всю линию и гасит дугу. Последующим АВП или РВП линия приводится в исходное состояние. Таким образом, дугозащитные рога (УЗД) являются надёжным и наиболее дешевым средством грозозащиты.

Однако при питании некоторых ответственных потребителей недопустимо полное прерывание питания даже на паузу АПВ. Тем более, что количество отключений ВЛ сильно увеличивается, т. к. многие из первоначально однофазных замыканий будут переходить в межфазные и, соответственно, приводить к отключению ВЛ.

Еще одним недостатком данной системы является возможность короткого межфазного замыкания при попадании на дугозащитные рога и шунты УЗД посторонних предметов (например, в лесистой местности), что может привести к выходу линии из строя уже на продолжительное время.

Устройство защиты от перенапряжений типа УЗПН

Устройства, подобные УЗПН, уже долгое время успешно применяются во многих странах. Кроме того, неоспоримым фактом является то, что именно устройства на базе ОПН являются самым эффективным способом защиты от грозовых перенапряжений, как самих линий, так и подстанционного оборудования, что подтверждено многолетним отечественным и зарубежным опытом эксплуатации данных устройств.

Единственным недостатком устройств на базе ОПН считалась их стоимость. Финансовые возможности отечественных энергосистем не позволяли массово применять наиболее надежные системы грозозащиты ВЛ и ВЛЗ 6-10 кВ импортного производства из-за их высокой стоимости — около 9 тыс. рублей за комплект защиты одной фазы на опоре.

Дополнительным достоинством устройств типа УЗПН является возможность присоединения к электродам, формирующим искровой промежуток, штатных штанг переносного заземления для обеспечения выполнения требований техники безопасности при работах на ВЛ, что до сих пор представляло значительные технические трудности на линиях с изолированными проводами.

Кроме того, УЗПН совершенно нечувствительны к попаданию посторонних предметов (например, веток) и птиц в искровой промежуток устройства.

Схема монтажа УЗПН-6-Ш, УЗПН-10-Ш, УЗПН-20-Ш, УЗПН-35-Ш на промежуточных опорах ВЛЗ (ВЛ) 6, 10, 20,35 кВ со штыревыми изоляторами типа ШФ, ШС, ШПФ, ШПС всех модификаций.

В комплект поставки УЗПН входят только элементы № 2,3,4,5,6,8.

Фото 1.

1.— изолятор

2.— кронштейн

3.— ОПН

4.— электрод № 1

5.— электрод № 2

6.– прокалывающий зажим с кожухом

7.– спиральная вязка

8.— хомут

9.— траверса

Схема монтажа УЗПН-10-ОЛ, УЗПН-20-ОЛ, УЗПН-35-ОЛ на промежуточных опорах ВЛЗ (ВЛ) 10, 20,35 кВ с опорными линейными изоляторами типа: ОЛФ и ОЛСК всех модификаций.

В комплект поставки УЗПН входят только элементы № 2,3,4,5,6.

Фото 2.

1.— изолятор

2.— кронштейн

3.— ОПН

4.— электрод № 1

5.— электрод № 2

6.— прокалывающий зажим с кожухом

7.— спиральная вязка

8.— гайка М20

9.— траверса

Схема монтажа УЗПН-6-ПС, УЗПН-10-ПС, УЗПН-20-ПС, УЗПН-35-ПС на промежуточных или анкерных опорах ВЛЗ (ВЛ) 6,10, 20, 35 кВ на гирляндах стеклянных изоляторов типа: ПС-70Е, ПСД-70Е, ПС-120Б, ПСВ- 120Б.

В комплект поставки УЗПН входят только элементы № 2,3,4,5,6.

1 — ушко У2-7-16 или У2-12-16

2 — кронштейн, 3 — ОПН,

4 — электрод № 1, 5 -электрод № 2,

6 — кронштейн, 7 — изолятор,

8 — серьга СРС-7-16 или СР-12-16, 9 — ушко У1-7-16 или У1-12-16,

10 — поддерживающий зажим

1 — ушко У2-7-16 или У2-12-16, 2 — кронштейн,

3 — ОПН, 4 — электрод № 1, 5 — электрод № 2,

6 — кронштейн, 7 — изолятор,

8 — серьга СРС-7-16 или СР-12-16, 9 — ушко У1-7-16 или У1-12-16,

10 — звено промежуточное регулируемое ПРР-7-1 или ПРР-12-1, 11 — натяжной зажим

Схема монтажа УЗПН-6-ЛК, УЗПН-10-ЛК на промежуточных или анкерных опорах ВЛЗ (ВЛ) 6, 10 кВ с полимерными подвесными изоляторами типа: ЛК 70/10-И-3ПС, ЛК 70/10-И-4ПС.

В комплект поставки УЗПН входят:

А) для натяжной подвески только элементы № 3,8,9,10.

Б) для поддерживающей подвески только элементы № 3,6,7,8.

1.— серьга СРС-7-16,

2.— ушко двойное УД-7-16,

3.— узел крепления ОПН на оконцевателе изолятора,

4.— изолятор, 5 — поддерживающий зажим, 6 — ОПН, 7 — электрод № 1,

8 — электрод № 2.

1 — серьга СРС-7-16, 2 — ушко двойное УД-7-16,

3 — узел крепления ОПН на оконцевателе изолятора, 4 — изолятор,

1.— звено промежуточное ПРТ-7-1,

2.— натяжной зажим, 7 — траверса, 8-ОПН,

9 — электрод № 1, 10 — электрод № 2.

Схема монтажа УЗПН-20-ЛК, УЗПН-35-ЛК на промежуточных или анкерных опорах ВЛЗ (ВЛ) 20, 35 кВ с полимерными изоляторами типа: ЛК 70/20 –И-2 ПС, ЛК 70/20 –И-3 ПС, ЛК 70/20 –И-4 ПС, ЛК 70/35 –И-2 ПС, ЛК 70/35 –И-3 ПС, ЛК 70/35 –И-4 ПС, ЛК 120/35 –И-2 ПС, ЛК 120/35 –И-3 ПС, ЛК 120/35 –И-4 ПС.

В комплект поставки УЗПН входят только элементы № 2,3,4,5,6.

1- ушко У2-7-16 или У2-12-16,

2 — кронштейн, 3 — ОПН,

4 — электрод № 1, 5 — электрод № 2,

6 — кронштейн, 7- изолятор,

8 — ушко У1-7-16 или У1-12-16,

9 — поддерживающий зажим.

1 — ушко У2-7-16 или У2-12-16, 2 — кронштейн,

3 — ОПН, 4 — электрод № 1, 5 — электрод № 2,

6 — кронштейн, 7 — изолятор, 8 — ушко У1-7-16 или У1-12-16,

1.— звено промежуточное регулируемое ПРР-7-1 или ПРР-12-1,

2. — натяжной зажим.