Испытания ограничителей перенапряжения нелинейных
Испытание ОПН (ограничителей перенапряжения)
Добрый день, уважаемые гости и читатели сайта «Заметки электрика».
Сегодня Вашему вниманию я представляю статью об испытании ОПН.
Несколько дней назад я проводил испытание ОПН (ограничителей перенапряжения) РТ-10/11,5 серии Таврида Электрик класса напряжения 10 (кВ).
Заказчику необходимо было провести ряд испытаний приемо-сдаточного характера.
В данной статье я расскажу про испытание ОПН (ограничителей перенапряжения) на своем примере. Вот высоковольтная ячейка, где в кабельном отсеке установлены на каждой фазе ограничители перенапряжения для защиты электрооборудования от коммутационных перенапряжений.
Испытание ОПН
Чтобы более наглядно продемонстрировать Вам требования по проведению испытаний ОПН, все параметры из пункта 1.8.31 ПУЭ я приведу в наглядную таблицу.
1. Измерение сопротивления изоляции ОПН (ограничителей перенапряжения)
В моем примере для измерения сопротивления изоляции ОПН РТ-10/11,5 я использовал мегаомметр MIC-2500 напряжением 2500 (В).
Полученные значения сопротивления изоляции должны соответствовать требованиям заводов-производителей.
Открываем руководство по эксплуатации нелинейных ОПН РТ-10/11,5 (ограничителей перенапряжения) серии Таврида Электрик. Там четко сказано, что значение сопротивления изоляции, измеренного между выводами ОПН класса напряжения сети 10 (кВ) должно быть не менее 5000 (МОм).
2. Измерение значения тока проводимости ОПН (ограничителей перенапряжения)
Ток проводимости ОПН РТ-10/11,5 будем измерять при длительно-допустимом фазном напряжении по схеме, приведенной ниже:
- АИД-70 или АИИ-70 — источник напряжения промышленной частоты с плавной регулировкой напряжения и измерением его действующего значения.
- ОПН — испытуемый ограничитель перенапряжения.
- РА – миллиамперметр переменного тока класса точности не ниже 4,0.
Испытание ограничителей перенапряжения необходимо проводить на сухих и чистых ОПН, которые предварительно должны быть отсоединены от сети. Температура проведения испытания ограничителей перенапряжения должна быть в пределах 20±15°С.
Испытательное напряжение переменного тока (действующее значение) должно быть равно наибольшему длительно допустимому рабочему напряжению ОПН.
В руководстве по эксплуатации нелинейных ОПН РТ-10/11,5 серии Таврида Электрик говорится, что действующее значение тока проводимости должно быть не более 0,7 (мА).
Вывод: Данные, полученные при испытании ОПН соответствуют требованиям ПУЭ и завода-производителя. ОПН годен к эксплуатации.
- Схема подключения электросчетчика прямого включения
- Как правильно установить электросчетчик
- Перепрограммирование электросчетчика
- Как выбрать электросчетчик?
- Проверка электросчетчика
- Принцип работы электросчетчика
65 комментариев к записи “Испытание ОПН (ограничителей перенапряжения)”
ОПН — Где их применяют, для чего они нужны?
Андрей, я в скором времени напишу о применении ОПН.
Я видел в продаже ОПН для квартиных шитов на ДИН рейку за цену около 400р, есть ли смысл ставить и на какие параметры обращать внимание?
Андрей, это Вы видели УЗИП (Устройство защиты от перенапряжения). По сути — это тот же ОПН. Выполнен он на базе варистора и крепится на ДИН-рейку. Схемы подключения данных устройств имеет 3 ступени. Но чаще всего используют только одну 1 ступень, либо в совокупности 1 и 2. Это тема отдельной статьи, поэтому скажу вкратце, если ввод в Ваш дом запитан воздушной линией, то в ВРУ обязательно нужно установить УЗИП 1 класса — это первая ступень. Вторая ступень — это установка УЗИП 2 класса в распределительном щите.
Здравствуйте. Скажите , а какое испытательное напряжение вы подавали на ОПН?
Алексей, подавали от испытательного устройства рабочее фазное напряжение 6,3 (кВ).
Упоминаемая статья уже написана?
Вы имеете ввиду про УЗИП?
У Вас выше коммент:
Андрей, я в скором времени напишу о применении ОПН.
Статья пока не написана. Александр, если у Вас имеется какой-то конкретный вопрос по ОПН или УЗИП, то спрашивайте.
Очень хотелось бы видеть стать про ОПН Как выбирается и т.д.
При нажатии на картинку увеличения не происходит. Сатья норм.
здравствуйте Дмитрий. хочу проконсультироваться с Вами. я делал монтаж электропроводки в цеху печатного оборудования. расчет по нагрузке 120квт с запасом. установлен стабилизатор 3фазы+N+pe на 120ква фирмы LEGA 110-260V (TURKEY)за 10000$. нагрузка реактивная,двигателя и многое др. но при резких скачках напряжения по ходу он не справляеться скачки проходят и один станок 50квт начинает моросить. Что можете посоветовать дабы избежать такие неприятности. генератор не рассматривать. думаем об инверторе, упс. на какие характеристики обратить внимание. какие фирмы лучше. станок Lexus 460. 3f+n+pe 47kwt.
различий между ОПН и РВО минимальные я так понял,
Как правильно подключить ОПС-1?
В ВРУ частного дома я выполнил примерно такую схему как указано на Вашем сайте:http://zametkielectrika.ru/wp-content/uploads/2013/05/razdelenie_pen_provodnika_%D1%80%D0%B0%D0%B7%D0%B4%D0%B5%D0%BB%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5_pen_%D0%BF%D1%80%D0%BE%D0%B2%D0%BE%D0%B4%D0%BD%D0%B8%D0%BA%D0%B0_10.jpg, имеется 3 ОПС выходы которых я планирую подключить к РЕ(ГЗШ)шине, а их входы подключать до вводного автомата или после? И к ГЗШ подключается каждый ОПС отдельно, либо можно выполнить перемычку между ними, которую и подключить к ГЗШ?
Ответ: Александру:
21.07.2014 в 17:50
1.Ограничитель перенапряжения сети класса «В» вы должны будите подключить после коммутационного аппарата.
2.На выходных контактах ОПС вы можете установить перемычку совместив их в один полюс, используя для отвода разрядных токов один проводник для подключения его к ГЗШ.
3.Рекомендую сделать для Ограничителя Перенапряжения Сети независимый заземляющий контур исключительно только для ОПС так в процессе долгой эксплуатации заземляющий контур деградирует и я глубоко сомневаюсь, что кто-то будет делать периодические проверки его состояния а при сработке ОПС если контур отгнил то ваши все приборы и заземленные участки электросети могут оказаться под опасным напряжением.
Спасибо, Константин!
Заземление сделал в прошлом году, надеюсь долго прослужит, даже если сделать отдельное заземление с годами оно также «деградирует», кто его периодически проверять будет?
Еще вопрос: на одном из сайтов рекомендуется ОПС подключать без разветвлений. От коммутационного аппарата с каждого полюса идет 1 жила соответственно к 3 ОПС и далее из входного контакта ОПС на счетчик, то есть к входному контакту ОПС 2 провода.
Необходимо делать так или можно к каждому выходному контакту коммутационного аппарата подцепить 2 жилы одна из которых пойдет на счетчик, вторая на ОПС.
Ответ: Александру:
21.07.2014 в 23:26
Александр если я вас правильно понял то, по вашему первому описанию схема подключения в сеть ОПС неправильна. С выходных контактов ограничителя перенапряжения сети проводник должен подключаться к заземлению для отвода разрядных токов в землю (внимательно ознакомьтесь со схемой подключения). ОПС устройство не прямолинейного включения нагрузки через него, возможно, вы путаете Ограничитель Перенапряжения сети с Помехоподавляющим фильтром, конструкция корпуса у них как раз одинакова поэтому их легко спутать непосвященному человеку. ОПС основан на варисторах и суть их работы такова, что в случаи превышения порога напряжения на которые рассчитан варистор происходит открытие варистора в котором некая излишняя энергия превращается в тепло а остальная уходит дальше к точке с более низким потенциалом тобиш в землю. Это происходит до тех пор пока напряжение не стабилизируется и варистор в новь закроется преградив путь заряженным частицам. Так если нагрузку пропускать прямолинейно через ОПС так как вы описали и допустим Варистор выдержит силу нагрузочных токов (а он выдержит так как рассчитан на весьма большие токи,правдо кратковременные) то куда по вашему мнению будут утекать разрядные токи в случаи аварийной ситуации?)) « в нашем случаю это грозовой разряд»Да, а они пойдут в такой схеме подключения дальше по проводникам системы электропитания вашего объекта сжигая все на своем пути. Так, что не нужно слушать какие-то описания непонятных форумов в которых я так понимаю участники в танке сидят с заваренном люком, и не разу не открывали паспорт к данному устройству где для таких черным по белому описано как и что куда подключать.
2й описанный вами вариант нормативно приемлем, и является идеальным вариантом для вас, я так полагаю у вас частный объект с небольшой укомплектованной сборкой ЩУРН 3/24зо.
Да кстати, насчет моей рекомендации с независимым заземляющим контуром для ОПС. Если контур сгнил то в результате нет риска оказаться под напряжением разрядных токов. так как система для отвода изолирована от общего заземляющего контура к которому подключены все ваши электроприборы и.т.д. Представьте такую ситуацию себе, на улице дождь гроза вы докатаетесь к корпусу электроприбора включенного в сеть например к системному блоку вашего ПК, да взять туже систему электроатопления ведь она тоже заземлена, в этот момент происходит импульсное перенапряжение в сети от тогоже удара молнии, срабатывает ОПС подключенный к общему заземляющему контуру(который пропал) в результате чего вы получите удар эл.током и ни какое УЗО в этом случаю вам не поможет и не спасет. А следить за состоянием вашего ЗУ вы сможите сами, имея в своем распоряжении измерительный прибор
Ф4103 (на худой конец можно все это проделать самый простейшим прибором из учебника по физики Мегаометр, правда это будет весьма грубый способ, так как данный вид приборов используется лабораторно для испытания изоляции, но можно приспособить его и для измерения сопротивления ЗУ.) Если не хотите заморачиваться сами закажите испытания в электролаборатории это стоит копеечно.
Так можно выход опн подключить к контуру заз. Мз?
Испытание ограничителей перенепряжений нелинейных
ОПН, разработанные и изготовленные нашим предприятием, проходят весь комплекс испытаний в соответствии с требованиями международного стандарта МЭК 60099-4:2004, разработанного на его основе ГОСТ Р 52725 — 2007 “ Ограничители перенапряжений нелинейные для электроустановок переменного тока напряжением от 3 до 750 кВ. Общие технические требования.”, а также “Правил устройства электроустановок” (ПУЭ). Издание 7. Раздел 1.8.3.” Вентильные разрядники и ограничители перенапряжений” и соответствующих ГОСТов на испытание высоковольтного оборудования и технических условий (ТУ).
В соответствии с этими документами, на этапе разработки и изготовления ограничители подвергаются следующим типам испытаний:
- классификационным;
- типовым;
- периодическим;
- приёмо-сдаточным.
Объём и нормы испытаний приведены в указанных документах.
Наиболее объёмными и сложными являются квалификационные испытания, которые проводятся при разработке ОПН. Ограничители перенапряжений, разработанные предприятием, проходят указанные испытания в специализированных научно-испытательных центрах, которые имеют государственную лицензию на производство указанных работ и выдачу сертификатов качества и соответствия. В частности, одним из видов квалификационных испытаний ОПН являются испытания на взрывобезопасность.
При эксплуатации ОПН в силу разных причин, например, в случае нерасчётного режима его применения, возможны внутренние повреждения. Внутренние повреждения могут сопровождаться дуговым перекрытием колонки варисторов. В этом случае во внутренней герметизированной полости корпуса аппарата резко повышается давление, что может привести к взрыву аппарата. Взрыв сопровождается разлётом частей аппарата и их осколков. Это представляет серьёзную опасность для обслуживающего персонала и установленного оборудования. Поэтому конструкция ОПН включает устройства взрывобезопасности. Для ограничителей в полимерных покрышках чаще всего это защитный стеклопластиковый цилиндр.
Методика испытаний ОПН на взрывобезопасность регламентируется пунктом 9.8 ГОСТ Р 52725 — 2007. Считается, что ОПН выдержал испытания, если образец остался неповреждённым или повреждения происходят без разлёта осколков на большие расстояния (все части образца должны остаться внутри защитного заграждения (цилиндра) нормированных высоты и диаметра).
При подготовке ОПН к испытаниям колонка варисторов шунтируются медной проволокой определённого диаметра. Испытания проводятся в режимах “ большого” и “малого” тока короткого замыкания импульсами определённой токовой величины и длительности.
На нашем сайте www.baltenergo.spb представлен фрагмент фильма по испытаниям на взрывобезопасность ОПН производства нашего предприятия. Испытания проведены на базе научно-испытательного центра ВВА (г. Москва). По результатам испытаний получены соответствующие сертификаты.
Для эксплуатирующих организаций, как нам кажется, наиболее важными являются приёмо-сдаточные испытания.
Необходимо отметить, что объём и нормы указанных испытаний ПУЭ и МЭК (проект ГОСТа) трактуют по-разному. Для более полной информации по этим испытаниям, привёдем таблицы, составленные на основе указанных документов применительно к ОПН нашего предприятия.
ПУЭ. Издание 7. Раздел 1.8.3. Вентильные разрядники и ограничители перенапряжений
ОБЪЁМ И НОРМЫ ПРИЁМО-СДАТОЧНЫХ ИСПЫТАНИЙ ОПН
| Объём приёмо-сдаточных испытаний ОПН | Номинальное напряжение, кВ | ||||
| До 3 кВ | 3-35 | 110 | 150-500 | ||
| 1 | Измерение сопротивления | Мегаомметр 1000 В | Мегаомметр 2500 В | ||
| Не менее 1000 мОм | В соответствии с инструкциями изготовителей | Не менее 3000 мОм | |||
| 2 | Измерение тока проводимости 1 | При приложении наибольшего длительно допустимого фазного напряжения | 100 кВ 50 Гц | ||
| Предельные значения токов должны соответствовать инструкции заводов-изготовителей | Предельные значения токов должны соответствовать инструкции заводов-изготовителей | ||||
ГОСТ Р 52725 — 2007 Ограничители перенапряжений нелинейные для электроустановок переменного тока напряжением от 3 до 750 кВ. Общие технические требования.
ОБЪЁМ И НОРМЫ ПРИЁМО – СДАТОЧНЫХ ИСПЫТАНИЙ ОПН
Виды испытаний и проверок
правил и методов испытаний
1 . Измерение классификационного напряжения
6.2.3
9.2
2. Измерение остающихся напряжений
6.2.1
9.3
3. Измерение частичных разрядов
6.4.11
9.15
При приёмо-сдаточных испытаниях только для ОПН с наибольшим длительно допустимым рабочим напряжением от 73 кВ и выше-пункт 9.15.3
4. Проверка герметичности
ОПН, не содержащие газовых полостей, проверке на герметичность при приёмо-сдаточных испытаниях не подвергаются – пункт 9.12.4
5. Испытание на равномерность распределения токов многоколонкового ОПН
Только для многоколонковых ОПН
6. Технический осмотр
Примечание: жирным шрифтом выделены виды испытаний для конструктивного исполнения ОПН, выпускаемых ООО Балтэнерго.
Как видно из приведенных таблиц, виды приёмо-сдаточных испытаний согласно ПУЭ и ГОСТа, не совпадают не по одному пункту. Очевидно, что для выполнения требований указанных документов необходимо объединить виды приёмо-сдаточных испытаний по ПУЭ и ГОСТа в один комплекс.
Ниже приведена итоговая таблица приёмо-сдаточных испытаний для ОПН 3-220 кВ полимерном корпусе.
ПРИЁМО-СДАТОЧНЫЕ ИСПЫТАНИЯ ОПН 3-220 кВ
| ОБЪЁМ ПРИЁМО-СДАТОЧНЫХ ИСПЫТАНИЙ | КЛАСС НАПРЯЖЕНИЯ СЕТИ / НАИБОЛЬШЕЕ ДЛИТЕЛЬНО ДОПУСТИМОЕ РАБОЧЕЕ НАПРЯЖЕНИЕ (*- МАКСИМАЛЬНОЕ ЗНАЧЕНИЕ), кВ | ||||
| 3-35 | 110 | 150 | 220 | ||
| 1 | ИЗМЕРЕНИЕ СОПРОТИВЛЕНИЙ | Мегаомметр 2500 В | |||
| В соответствии инструкциями изготовителей | Не менее 3000 мОм | ||||
| 2 | ИЗМЕРЕНИЕ ТОКА 1 ПРОВОДИМОСТИ | При приложении наибольшего длительно допустимого рабочего напряжения, кВ | 100.0 | 100.0 | |
| 3 | ИЗМЕРЕНИЕ КЛАССИФИКАЦИОННОГО НАПРЯЖЕНИЯ 2 | ||||
| 4 | ИЗМЕРЕНИЕ ЧАСТИЧНЫХ РАЗРЯДОВ 3 | При приложении напряжения 1.25*UНР | |||
| Уровеннь частичных разрядов – не более 10 пКл | |||||
| 5 | ИЗМЕРЕНИЕ ОСТАЮЩЕГОСЯ НАПРЯЖЕНИЯ | Остающееся напряжение должны быть указаны изготовителем в ТУ на конкретные типы ОПН при импульсах токов 30/60 мкс, 8/20мкс и 1/10 мкс максимальными значениями импульсов, указанными в табл.2 – пункт 6.2.1 ГОСТа. | |||
| 6 | ТЕХНИЧЕСКИЙ ОСМОТР | Проверке подлежат: состояние поверхности наружных изоляционных частей, защитных покрытий и площадок под заземляющие зажимы, правильность заполнения табличек технических данных, нанесения маркировки на корпусе ограничителя и комплектность | |||
Примечание:
- При приёмосдаточных испытаниях ОПН, кроме цифрового измерения истинного среднеквадратичного значения (СКЗ) U испытательного напряжения ( True RMS) и ряда других параметров, на испытательном стенде > измеряется истинное СКЗ тока проводимости Ix ограничителей. Затем на основе разработанной программы для ПЭВМ рассчитываются :
- U1 — истинное СКЗ первой гармонической составляющей напряжения ОПН;
- u3 — процентная доля третьей гармонической составляющей напряжения по отношению к первой
- u5 — процентная доля пятой гармонической составляющей напряжения по отношению к первой;
- Up — максимальное мгновенное значение испытательного напряжения ОПН;
- Ixp — максимальное мгновенное значение тока проводимости ОПН;
- Ir — истинное СКЗ активной составляющей тока проводимости ОПН;
- Irp — максимальное значение активной составляющей тока проводимости ОПН;
- I1 cp — максимальное значение первой гармоники емкостной составляющей тока проводимости ОПН;
- P -активная мощность, рассеиваемая ОПН;
- f1 — частота первой гармонической составляющей испытательного напряжения ОПН.
Цель такого анализа – получение дополнительных данных для анализа состояния варисторной колонки испытываемого ограничителя.
Напомним, что ток проводимости варистора характеризуется двумя существенными особенностями:
- ток проводимости носит емкостной характер (имеет существенную емкостную составляющую);
- ток проводимости несинусоидален.
Нагрев варисторов и ОПН в целом определяет активная составляющая тока проводимости. Принятая диагностика состояния ОПН по полному току через него недостаточно надёжна. Для адекватного анализа состояния колонки варисторов должна быть определена среднеквадратичная (эффективная) величина активной составляющей тока и потери мощности в ней.
Более подробно о параметрах тока проводимости — в статье данного цикла на сайте >.
Классификационное напряжение ОПН — максимальное (амплитудное) значение напряжения промышленной частоты, делённое на v2, которое должно быть приложено к ОПН для получения квалификационного тока. Квалификационный ток ОПН — максимальное значение (наибольшее амплитудное значение одной из двух полярностей, если ток ассиметричен) активной составляющей тока промышленной частоты, используемое для определения классификационного напряжения и нормируемое изготовителем.
К ограничителю прикладывают напряжение промышленной частоты и поднимают его до значения, при котором через варистор ограничителя будет протекать ток, амплитудное значение активной составляющей которой будет равно нормируемому значению классификационного тока. Измерение тока производят со стороны заземляющего фланца. Максимальное (амплитудное) значение напряжение, делённое на v2, при котором через варистор протекает классификационный ток, принимают в качестве классификационного напряжения.
Полученные измеренные значения должны быть не ниже значений, нормированных изготовителем.
Измерения проводятся на полностью собранном ОПН, укомплектованным экраном. Измерение максимального кажущегося заряда частичных разрядов проводят при напряжении промышленной частоты. Напряжение на ограничителе плавно поднимают до 1,25*UНР, а затем через время 10 с снижают до уровня 1,05*UНР, при котором проводят измерение частичных разрядов по ГОСТ 20074. Ограничитель считается выдержавшим испытание, если уровень частичных разрядов не превышает 10 пКл .
Испытания ограничителей перенапряжения нелинейных
Из-за угрозы возникновения перенапряжений в электрических сетях, и, как следствие, поломки приборов, разрушения изоляции и последующих затрат на восстановление, применяют защиту в виде ограничителей перенапряжений (ОПН). Которые представляют собой нелинейные приборы, изменяющие величину сопротивления в ответ на возрастание напряжения в сети. Из-за старения и нарушения свойств вилитового материала, нелинейные ОПН могут утрачивать свои характеристики, перегреваться, в результате чего может произойти взрыв, угрожающий безопасности персонала и целостности оборудования. Для предотвращения подобных инцидентов производится испытание ОПН.
Зачем проводят испытания ограничителей перенапряжения?
Проведение испытаний ОПН требуется для контроля за их состоянием. Благодаря чему обеспечивается их работоспособность, как при вводе в работу, так и в течении всего периода эксплуатации. А организация, эксплуатирующая электроустановку, может быть уверена в полноценной защите электрооборудования на случай возникновения аварийного скачка напряжения. В зависимости от конкретной ситуации нелинейные ОПН могут подвергаться различным видам испытаний.
Типы испытаний
В зависимости от причин проведения, все испытания ОПН подразделяются на такие категории:
- – выполняются для вновь смонтированных устройств с целью определения соответствия параметров уже установленных ОПН. Так как в процессе монтажа или наладки электроустановок разрядники и ОПН могли быть повреждены, из-за чего их характеристики будут отличаться от заявленных. Данная категория испытаний является обязательной для всех ограничителей перенапряжения.
- – проводятся для тех моделей, которые уже включены в работу. Производятся с целью осуществления текущего контроля за состоянием защитного оборудования посредством проверки их параметров.
- – предназначены для определения способности какого-либо предприятия к началу производства ОПН. При этом первая партия подвергается выборочной проверке по ряду параметров, наиболее сложный из которых — его реакция на нерасчетный режим. Во время протекания которого внешняя рубашка подвергается чрезмерному давлению изнутри и создается угроза взрыва.
- – призваны учитывать особенности различных категорий, рассчитанных на особенности электроустановок определенного типа.
Периодичность
Испытания ОПН выполняются в соответствии с требованиями международного стандарта МЭК 60099-4:2004, который лег в основу разработки отечественного ГОСТ Р 52725-2007. Помимо них каждый изготовитель самостоятельно может ужесточать требования, в зависимости от индивидуальных особенностей сетей для которых выпускаются устройства. Этими НД регламентируется частота проведения тех или иных измерений.
Сопротивление проверяется с периодичностью: для моделей наружной установки – раз в 3 года, для внутренней – раз в 6 лет. Ток утечки должен проверяться ежегодно до начала грозового периода. Также рекомендуется осуществлять тепловизионный контроль с периодичностью раз в 3 года для сетей до 35 кВ, и раз в 2 года для 110 кВ и выше.
Параметры, проверяемые у ОПН
На различных этапах изготовления и последующей эксплуатации ограничители должны подвергаться тем или иным испытаниям, которые регламентируются вышеприведенными НД:
- Сопротивление изоляции – проверяется мегаомметром для контроля изоляции;
- Ток проводимости – позволяет проверить нелинейное сопротивление вилитовых дисков;
- Воздействие электрическим напряжением – для проверки прочности и устойчивости в различных режимах;
- Частичные разряды – используются для проверки устойчивости на пробой посредством амплитудных скачков тока;
- Остаточное напряжение – характеризует способность устройства к накоплению заряда;
- Механическая прочность – позволяет убедиться, что рубашка выдержит механические нагрузки; Рис. 1. Принцип проверки механической прочности
- Герметичность – определяет сопротивление корпуса проникновению влаги внутрь.
Объем и нормы приёмо-сдаточных испытаний ОПН
Все испытания приемо-сдаточного характера проводятся в соответствии с требованиями, которые устанавливает раздел 1.8.31 ПУЭ 7. Именно он регламентирует методику и те проверки, которые должны проходить вентильные разрядники и ОПН.
В зависимости от класса напряжения на ОПН подается испытательное напряжение определенной величины, после чего регистрируется величина тока. Также в зависимости от номинального напряжения проверяется сопротивление агрегата. Но мегаомметр, при измерении сопротивления, должен выставляться на определенную величину напряжения.
Измерение тока проводимости
Одной из двух величин, измеряемых для ОПН, является ток проводимости. Перед началом испытаний ОПН необходимо отключить от сети. С его поверхности, ребер и фланцев должна удаляться пыль, мусор и прочие засорители. Категорически запрещается проводить измерения на мокрых или влажных ограничителях, необходимо дожидаться их полного высыхания. К выполнению таких работ должны приступать только работники, которые прошли обучение, имеют соответствующую группу по электробезопасности и право на выполнение таких испытаний. Для измерения тока проводимости используется следующая схема.
Рис. 2. Измерение тока проводимости
Как видите, на данной схеме к выводам испытательной установки (АИИ-70) последовательно подключается сам ОПН и миллиамперметр (мА). С началом испытаний высоковольтного оборудования напряжение от АИИ-70 должно плавно повышаться до установленной величины со скоростью, приблизительно 2 кВ в секунду. При этом температура устройства должна находиться в пределах от – 15 до +20ºС.
После установки уровня напряжения до нормативной величины производится измерение тока. Затем эту величину сравнивают с заводской, которая указывается в паспортных параметрах изготовителем.
В зависимости от уровня напряжения, на которое рассчитаны ОПН, замер тока проводимости производится:
- Устройствам до 3 кВ – величина не нормируется.
- От 3 до 35 кВ подается наибольшая величина максимально допустимого напряжения, при котором и производится замер тока. В результате его сравнивают с паспортной нормой.
- От 110 до 500 кВ на испытуемый объект подается 100 кВ промышленной частоты 50 Гц. Получаемый при этом ток сравнивается с данными заводской инструкции.
Замер сопротивления изоляции
Изоляция, при испытаниях ОПН, измеряется мегаомметром. При этом должен использоваться калиброванный прибор, имеющий отметку о такой поверке. В зависимости от уровня напряжения, на которое рассчитано устройство, изоляция электрооборудования проверяется в соответствии с такими принципами:
- Для испытаний ОПН до 3 кВ должен применяться мегаомметр на 1 кВ, а величина сопротивления должна быть не менее 1000 МОм.
- Если испытываются устройства от 3 до 35 кВ, то необходим мегаомметр на 2,5 кВ, а сопротивление, при этом, должно находиться в пределах установленных заводскими инструкциями.
- Для устройств от 110 до 500 кВ также применяется мегаомметр на 2,5 кВ, а величина сопротивления, при этом, должна быть не менее 3000 МОм. Но при этом, не должна отличаться, от регламентируемой заводскими нормами, более чем на ±30%.
Пример и описание протокола испытания ОПН
Все результаты по испытанию высоковольтного оборудования, включая те же ОПН, должны вноситься в протокол.
Рисунок 3. Пример заполнения протокола испытаний
Посмотрите на рисунок 3, как видите, протокол состоит из двух таблиц. В первой из них указываются паспортные данные. Эта таблица разделяется на 6 колонок, в которые вносятся тип, место его установки, изготовитель, присвоенный на заводе номер, даты выпуска и ввода в работу. Вся информация заносится для каждой фазы отдельно.
Во второй таблице указывается пофазный замер сопротивления. Где он сравнивается с паспортными и базовыми значениями. После проведения испытаний, в протоколе ставятся подписи работников, которые производили замеры.
Испытания ограничителей перенапряжения нелинейных
ГОСТ Р 52725-2007
НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ОГРАНИЧИТЕЛИ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ НЕЛИНЕЙНЫЕ
ДЛЯ ЭЛЕКТРОУСТАНОВОК ПЕРЕМЕННОГО ТОКА НАПРЯЖЕНИЕМ ОТ 3 ДО 750 кВ
Общие технические условия
Surge arresters for а.с. electrical installations for voltage from 3 kV to 750 kV.
General specifications
Дата введения 2008-01-01
Цели и принципы стандартизации в Российской Федерации установлены Федеральным законом от 27 декабря 2002 г. N 184-ФЗ «О техническом регулировании», а правила применения национальных стандартов Российской Федерации — ГОСТ Р 1.0-2004 «Стандартизация в Российской Федерации. Основные положения».
Сведения о стандарте
1 ПОДГОТОВЛЕН И ВНЕСЕН ОАО «Научно-исследовательский институт электроэнергетики» (ОАО «ВНИИЭ»), ОАО «Институт Энергосетьпроект», ОАО научно-исследовательский институт постоянного тока (ОАО НИИПТ), Техническим комитетом по стандартизации ТК 37 «Электрооборудование для передачи, преобразования и распределения электроэнергии»
3 Настоящий стандарт разработан с учетом основных нормативных положений международного стандарта МЭК 60099-4:2004 «Разрядники. Часть 4. Металлооксидные разрядники» (IEC 60099-4:2004 «Surge arresters — Part 4: Metal-oxide surge arresters without gaps for а.с. systems», NEQ)
4 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ
Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодно издаваемом информационном указателе «Национальные стандарты», а тексты изменений и поправок — в ежемесячно издаваемых информационных указателях «Национальные стандарты». В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячно издаваемом информационном указателе «Национальные стандарты». Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет
ВНЕСЕНА поправка, опубликованная в ИУС N 10, 2008 год
Поправка внесена изготовителем базы данных
Введение
В настоящее время нелинейные ограничители перенапряжений (ОПН) являются основными аппаратами для защиты электрооборудования электрических сетей от грозовых и коммутационных перенапряжений, которые повсеместно заменяют применяемые ранее вентильные разрядники. Однако до настоящего времени отечественные ограничители выпускаются по техническим условиям изготовителей, которые не всегда соответствуют современным требованиям международного стандарта МЭК 60099-4:2004.
Настоящий стандарт разработан с целью установления технических требований и методов испытаний для ограничителей, соответствующих современному техническому уровню, с учетом основных нормативных положений отечественных стандартов и стандарта МЭК 60099-4:2004.
Внедрение стандарта обеспечит улучшение технических характеристик отечественных ограничителей, расширение и углубление объемов их проверок и испытаний, повышение их надежности, расширение возможностей экспорта и импорта ограничителей за счет гармонизации требований отечественных стандартов и стандарта МЭК 60099-4:2004.
1 Область применения
Настоящий стандарт распространяется на нелинейные ограничители перенапряжений (далее — ограничители или ОПН) с металлооксидными нелинейными резисторами (далее — варисторы), предназначенные для защиты от коммутационных и грозовых перенапряжений изоляции электрооборудования переменного тока частотой 50 Гц для электроустановок классов напряжения от 3 до 750 кВ.
Стандарт не распространяется на ограничители, разработанные до 01.01.2008, и специального назначения.
2 Нормативные ссылки
В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:
Примечание — При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодно издаваемому информационному указателю «Национальные стандарты», который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по соответствующим ежемесячно издаваемым информационным указателям, опубликованным в текущем году. Если ссылочный стандарт заменен (изменен), то при пользовании настоящим стандартом следует руководствоваться заменяющим (измененным) стандартом. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.
3 Термины и определения
В настоящем стандарте применены термины по ГОСТ 16504, ГОСТ 18311, а также следующие термины с соответствующими определениями:
3.1 ограничитель перенапряжений нелинейный; ОПН: Аппарат, предназначенный для защиты изоляции электрооборудования от грозовых и коммутационных перенапряжений, представляющий собой последовательно и/или параллельно соединенные металлооксидные варисторы без каких-либо последовательных или параллельных искровых промежутков, заключенные в изоляционный корпус.
3.2 металлооксидный варистор: Единичный комплектующий элемент ОПН, имеющий нелинейную вольтамперную характеристику.
3.3 элемент ОПН: Полностью заключенная в корпус часть ОПН, которая может быть соединена последовательно и/или параллельно с другими элементами ОПН для выполнения конструкции ОПН на более высокое наибольшее длительно допустимое рабочее напряжение и/или ток. Элемент ОПН необязательно является секцией ОПН.
3.4 секция ОПН: Часть ОПН, необходимая для воспроизведения поведения всего ОПН при определенном испытании. Секция ОПН необязательно является элементом ОПН.
3.5 экранное кольцо ОПН: Часть ОПН, предназначенная для изменения распределения напряженности электрического поля в определенной части пространства.
3.6 противовзрывное устройство (устройство для сброса давления): Устройство, обеспечивающее снижение внутреннего давления в ограничителе при возникновении в нем внутреннего повреждения и предотвращающее взрывное разрушение корпуса ОПН или его разрушение с разлетом осколков за нормируемую зону.
3.7 наибольшее длительно допустимое рабочее напряжение ОПН : Наибольшее действующее значение напряжения промышленной частоты, которое может быть приложено непрерывно к ОПН в течение всего срока его службы и не приводит к повреждению или термической неустойчивости ОПН при нормированных воздействиях.
3.8 номинальное напряжение : Действующее значение напряжения промышленной частоты, которое ограничитель может выдерживать в течение 10 с в процессе рабочих испытаний. Номинальное напряжение должно быть не менее 1,25 наибольшего длительно допустимого рабочего напряжения.
3.9 импульс: Униполярная волна напряжения или тока, возрастающая без заметных колебаний с большой скоростью до максимального значения и уменьшающаяся, обычно с меньшей скоростью, до нуля с небольшими, если это будет иметь место, переходами в противоположную полярность.
Параметрами, определяющими импульсы напряжения или тока, являются полярность, максимальное значение (амплитуда), условная длительность фронта и условная длительность импульса.
3.10 условное начало импульса: Точка на графике зависимости мгновенного значения напряжения/тока от времени, определяемая пересечением оси времени при нулевом напряжении или токе и прямой, проходящей через две контрольные точки на фронте импульса. Для импульсов тока контрольные точки должны составлять 10% и 90% максимального (амплитудного) значения.
3.11 условное время (длительность) фронта импульса : Время, выраженное в микросекундах и определяемое умножением на 1,25 времени в микросекундах, необходимого для увеличения максимального (амплитудного) значения импульса от 10% до 90%.
Примечание — Если имеются колебания на фронте, опорные точки в 10% и 90% должны быть взяты на усредненной для колебаний кривой.
3.12 условная длительность импульса : Время, выраженное в микросекундах, между условным началом импульса и моментом, когда напряжение или ток уменьшаются до половины максимального значения.
3.13 обозначение формы импульса: Комбинация двух чисел в микросекундах, первое из которых обозначает длительность фронта , а второе — длительность импульса . Эта комбинация записывается: (знак «/» не имеет математического значения).
3.14 импульс тока большой длительности (прямоугольный импульс): Прямоугольный импульс, который быстро возрастает до максимального значения, остается практически постоянным в течение некоторого периода времени, а затем быстро падает до нуля. Параметрами, определяющими прямоугольный импульс, являются полярность, максимальное (амплитудное) значение и длительность.
3.15 условная длительность прямоугольного импульса: Время, в течение которого мгновенное значение импульса больше 10% его максимального (амплитудного) значения. Если есть небольшие колебания на фронте, то должна быть начерчена средняя кривая для определения момента достижения значения, равного 10%.
3.16 условная длительность максимального значения (амплитуды) прямоугольного импульса: Время, в течение которого мгновенное значение импульса больше 90% его максимального (амплитудного) значения.
3.17 разрядный ток ОПН: Импульс тока, который течет через ОПН.
3.18 крутой импульс тока ОПН: Импульс разрядного тока с условной длительностью фронта 1 мкс (измеренные значения должны находиться в пределах от 0,9 до 1,1 мкс) и условной длительностью до полуспада не более 20 мкс.
3.19 грозовой импульс тока ОПН: Импульс разрядного тока 8/20 мкс при длительности фронта импульса в диапазоне от 7 до 9 мкс и длительности импульса в диапазоне от 18 до 22 мкс.
3.20 номинальный разрядный ток ОПН : Максимальное (амплитудное) значение грозового импульса тока 8/20 мкс, используемое для классификации ОПН.
3.21 импульс большого тока ОПН: Максимальное (амплитудное) значение разрядного тока, имеющего форму импульса 4/10 мкс, который используется для проверки устойчивости ограничителя к прямым разрядам молнии.
3.22 коммутационный импульс тока ОПН: Максимальное (амплитудное) значение тока с условной длительностью фронта не менее 30, но не более 100 мкс и условной длительностью импульса, равной удвоенному времени условного фронта импульса.
Испытания ограничителей перенапряжения нелинейных
- Важность испытаний
- Замер тока проводимости
- Замер сопротивления изоляции
Важность испытаний
Пожалуй, основной нормативный документ, который мы используем и с которым чаще всего сталкиваемся при производстве приемо-сдаточных испытаний – это ПУЭ. Применительно к ограничителям перенапряжения в нем существует глава 1.8, а конкретно пункт 1.8.3. Он устанавливает нормы и объемы испытаний для ОПН и вентильных разрядников.
Кроме приемо-сдаточных, в соответствии с вышеприведенными документами, могут проводиться такие испытания:
- периодическое;
- квалификационное;
- типовое.
Квалификационная проверка данных устройств нужна для того, чтобы определить имеет ли готовность предприятие для выпуска продукции в данном объеме. Это касается первой промышленной серии либо установочной партии. Немаловажным этапом здесь является проверка взрывобезопасности. В процессе эксплуатации ОПН вследствие воздействия различных факторов, одним из которых является нерасчетный режим применения, внутри него может возникать повышенное давление. Как результат возможен взрыв, который влечет за собой повреждения оборудования, которое установлено поблизости, а также, что самое главное – людей, работающих на объекте.
Давайте подробнее остановимся на рассмотрении приемо-сдаточных испытаний. Как отмечалось выше, они регламентируются главой 1.8 ПУЭ п. 1.8.3. Если свести все данные из нее, то получим удобную табличку:
Таким образом, для ОПН существует методика измерения сопротивления и тока проводимости. Как проверить эти параметры рассмотрим ниже.
Замер тока проводимости
На картинке представлены различные схемы подключения для проведения испытаний ОПН, связанных с измерением тока проводимости:
В основном нормативное значение тока проводимости завод изготовитель указывает в техническом паспорте к изделию. Это значение берется на основании проводимых на предприятии испытаний и напрямую зависит от наибольшего длительно прикладываемого напряжения.
Измерение величины тока проводится амперметром или миллиамперметром. К выводам собранной схемы подключается лабораторный источник питания. При подаче нагрузки проводятся измерения тока. Нагрузка должна соответствовать величине наибольшего допустимого длительного напряжения.
Нужно отметить, что работы должны проводиться при установившейся температуре окружающей среды 20 ±15°С, на очищенных и вытертых досуха ограничителях перенапряжения, которые необходимо предварительно отключить от сети.
Замер сопротивления изоляции
Исходя из данных, приведенных в выше представленной таблице, видно, что при испытании ОПН до 3 кВ необходимо использовать мегомметр напряжением 1000 В, если свыше 3 кВ – нужен мегомметр на 2500 В. Измеренное сопротивление для ОПН до 3 кВ должно быть выше 1000 мОм, напряжением от 3 до 35 кВ – должно быть в пределах рекомендованного изготовителем значения, выше 110 кВ – должно составлять не меньше 3000 мОм, в то же время результат не должен отличаться больше чем на ±30% от ранее произведенных испытаний или значений, указанных изготовителем.
О том, как правильно пользоваться мегаомметром, мы рассказали в соответствующей статье, с которой настоятельно рекомендуем ознакомиться!
Помните, что гарантировать безопасное и качественное выполнение работ может только электролаборатория, у которой есть свидетельство на проведение данного вида мероприятий. По окончании замеров составляется протокол о проведении испытаний ОПН. В нем указывается наименование и тип ограничителя, значения замеров сопротивления изоляции и тока проводимости, погодные условия, а также приборы, с помощью которых были произведены замеры. Образец протокола приведен ниже:
Напоследок рекомендуем ознакомиться с полезным материалом, предоставленном на видео (качество видеоролика не очень, но все же информация изложена понятно):
Вот и все, что мы хотели рассказать о методике испытания ОПН. Теперь вы знаете, как проводятся работы и для чего это нужно делать!
Интересное по теме:
Испытания ограничителей перенапряжения нелинейных
Ограничитель напряжения (в дальнейшем ОПН – ограничитель напряжения нелинейный) является критическим устройством. Соответственно, он сам по себе источник потенциальной опасности, и просто пробой и выход из строя – не самые серьезные последствия неправильной эксплуатации.
ОПН необходимо периодически проверять, причем испытания нелинейных ограничителей напряжения – это строгая процедура, которая должна выполняться по ГОСТу.
Самые распространенные ОПН рассчитаны на 0.4, 6, 10, 35 и 100 кВ, и из-за большого разброса значений напряжения к ним применяются разные методики тестирования. Нормативные документы постоянно сверяются с международными аналогами, так что в нашем случае можно руководствоваться международным стандартом МЭК 60099-4:2004 и разработанным на его основе ГОСТом Р 52725-2007.
Разные производители вносят свои дополнительные коррективы, но только в части пороговых значений напряжения и тока. Сам же методы достаточно просты и недвусмысленно описаны в Правилах устройства электроустановок (ПУЭ) в пункте 1.8.31.
Зачем необходимо регулярно тестировать ОПН
Ограничители и вентильные разрядники проходят три этапа тестирования: квалификационное, периодическое и типовое. Когда предприятие выпускает партию для определенного объекта обязательно проводится квалификационная проверка первой партии, чтобы убедиться, что технологический процесс не нарушен. Дело в том, что если ОПН подвергается явно нерасчетным воздействиям, то из-за возникающего резкого всплеска внутреннего давления ограничитель попросту взрывается.
Пороговые значения в паспорте занижены примерно в десять раз, но нужно учитывать, что даже небольшое механическое повреждение ограничителя также в разы меняет его свойства.
Завод-изготовитель сам проводит испытания, по результатам которых прописывает все пороговые значения в техпаспорте. Для этого используется лабораторный источник питания, как правило АИИ-70, который выдает промышленную частоту тока и позволяет плавно регулировать напряжение и одновременно замерять его. На самом деле пороговые значения в паспорте занижены примерно в десять раз, но нужно учитывать, что даже небольшое механическое повреждение ограничителя также в разы меняет его свойства.
Как проводить испытания ОПН
Проверка состоит из двух частей: измерение сопротивления изоляции и измерение тока проводимости. Если номинальное напряжение ограничителя не превышает 3кВ, то достаточно мегаомметра, рассчитанного на 1000В. От 3-х до 500 кВ – уже нужно использовать мегаомметр на 2500В. Для испытаний используют напряжение, которое указано в паспорте как наибольшее допустимое длительное фазное напряжение.
Ограничители до 3 кВ должны иметь сопротивление не ниже 1000 МОм, а более «мощные» – не ниже 3000 МОМ. На самом деле исправные устройства имеют в разы большее сопротивление, но так как часто ограничители монтируются в уличных условиях, поэтому даже 30-процентная разница между результатами испытаний и паспортными значениями считается приемлемой.
Замер тока проводимости
Нелинейные ограничители напряжения часто монтируются в уличных условиях, поэтому даже 30-процентная разница между результатами испытаний и паспортными значениями считается приемлемой.
Для измерения тока можно использовать как последовательное подключение, хотя и не рекомендуется, так и мостовую схему или нагрузку, но в последнем случае нагрузка должна соответствовать наибольшему длительному напряжению, которое указано в паспорте как предельное. Как правило ток не должен превышать долей миллиАмпера.
Предварительно испытуемые ограничители вытирают дочиста и досуха и дают прогреться в помещении до +15-20 С.
Когда следует проводить испытания ОПН
Пример заполнения протокола проверки
Максимальный срок периодической проверки самых «ходовых» ОПН составляет 6 лет (ниже 3 кВ и более 220 кВ), но на самом деле проверку необходимо проводить перед каждым потенциально грозовым сезоном. И кроме сравнения с паспортными характеристиками очень полезно сравнивать текущие результаты с журналом испытаний. В этом случае тоже работает правило “тридцати процентов” – свежие данные не должны отклоняться более чем на 30% от результатов предыдущей проверки.
Паспортные значения являются отправной точкой или апертурой при первых пуско-наладочных испытаниях. Впоследствии необходимо больше опираться на предыдущие показатели.
Более того – сравнение по журналу испытаний даже важнее квалификационного теста. Дело в том, что ток проводимости ОПН в рабочем режиме имеет емкостной характер, то есть зависит от конфигурации сети, других устройств и т.д. Поэтому паспортные значения скорее являются отправной точкой или апертурой при первых пуско-наладочных испытаниях. Впоследствии необходимо больше опираться на предыдущие показатели.
Полезное видео
Дополнительную полезную информацию по данному вопросу вы сможете почерпнуть из видео ниже:
На заметку
Понятие «номинальное напряжение», которое используется в ПУЭ, не совпадает со значением аналогичного термина в ГОСТе Р 52725-2007. При сравнениях лучше использовать большую величину.
Откуда взялась эта путаница неизвестно, но о ней стоит помнить: «действующее значение напряжения промышленной частоты, которое ограничитель может выдерживать в течение 10 с в процессе рабочих испытаний» явно не коррелирует с «наибольшее допустимое рабочее напряжение ограничителя». В любом случае лучше использовать при сравнениях большую величину. Изоляция изолированного бережет!
Источник: