Устройства защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП)

Разрядники в сравнении с ОПН (УЗПН). Основные различия

Удары молнии в элементы воздушных линий электропередачи (ВЛ) или рядом с ними могут приводить к перекрытиям линейной изоляции, и как следствие, повреждениям элементов ВЛ и отключениям линий. В настоящее время, для защиты ВЛ от негативных последствий грозовых воздействий применяют разрядники (длинно-искровые и мультикамерные) и нелинейные ограничители перенапряжений (ОПН), в исполнении для установки на ВЛ -УЗПН. 

Разрядники формируют альтернативный путь для разряда (импульсного перекрытия) на удалении от изолятора и обеспечивают отключение сопровождающего тока, возникающего вслед за импульсным перекрытием. У длинно-искровых разрядников разряд развивается по внешней поверхности рабочего элемента – кабеля, у мультикамерных – в камерах между электродами внутри силиконовой оболочки. В обоих случаях основная энергия выделяется снаружи устройства. 

ОПН (УЗПН) представляет собой колонку из варисторов, заключенных в полимерную оболочку. Варистор обладает нелинейной вольтамперной характеристикой, это означает, что при повышении приложенного к нему напряжения, его сопротивление резко уменьшается. Таким образом при срабатывании, импульсный ток протекает внутри ОПН, а как только приложенное к нему напряжение снижается, он «закрывается».

Из описанных выше конструктивных отличий, вытекают и отличия в характеристиках и испытаниях. Для разрядников самое главное – это правильный путь разряда и обеспечение координированного срабатывания с защищаемой изоляции, при этом пропускная способность настолько велика, что ее проверка выходит на второй план, как и ограничение перенапряжения. А вот у ОПН, главное обеспечить тепловое равновесие варисторов, так как при протекании по ним тока выделяется большое количество энергии, а также исключить перекрытие вдоль колонки варисторов. Отсюда испытания прямоугольным импульсом, импульсами 8/20 мкс, а также появление такой характеристики, как рассеиваемая энергия. И конечно, ОПН обязан обеспечивать ограничение перенапряжения.

Разрядники и ОПН разрабатывались для разных целей, принципы действия данных устройств различны, а потому и сферы их успешного применения отличаются – там, где хорошо справляется с задачей разрядник, ОПН может “спасовать”, справедливо и обратное.

ОПН и УЗПН чувствительные к перегреву. Тогда как разрядники устойчивы к длительному воздействию повышенных температур и сохраняют свою работоспособность, даже если разогреваются до температуры выше рабочего диапазона. ОПН и УЗПН не устойчивы к прямому удару молнии. В свою очередь разрядники способны выдержать воздействии энергии импульса прямого удара молнии, сохранив работоспособность. Единственные устройства, которые обладают защитой от прямого удара молнии - это мультикамерные разрядники экранного типа РМКЭ-10-IV-УХЛ1. Они могут выдержать нагрузку и работать в штатном режиме, пропустив через себя ток молнии. 

В РДИ и РМК основная часть разряда проходит снаружи аппарата, и поэтому они могут пропустить без повреждений гораздо большие импульсные токи (токи молнии), чем УЗПН. При индуктированных перенапряжениях, это различие несущественно, но ВЛ 6-20 кВ, хоть и редко, могут подвергаться прямым ударам молнии, в этом случае УЗПН могут повреждаться.