Главная Статьи Новый нормативный документ по средствам защиты от перенапряжений в электроустановках 6-750 кВ

Новый нормативный документ по средствам защиты от перенапряжений в электроустановках 6-750 кВ

Добавлено: 20.10.15 | Авторство: Г.Н. Катренко | Просмотров: 1614

Новый нормативный документ по средствам защиты от перенапряжений в электроустановках 6-750 кВ

Предприятием «Таврида Электрик Украина» совместно с Харьковским Национальным университетом «Харьковский политехнический институт» силами своих специалистов С. Шевченко, П. Петров, А. Пасько, Г. Катренко, Б. Ермоленко и А. Пучков разработан нормативный акт «Инструкция по применению, монтажу и эксплуатации средств защиты от перенапряжений в электроустановках напряжением 6-750 кВ» (далее - Инструкция).

Инструкция утверждена приказом Министерства энергетики и угольной промышленности Украины 23 мая 2014 года № 374 и зарегистрирована в Министерстве юстиции Украины 21 июля 2014 года за № 842/25619.

Данная Инструкция - первый в Украине нормативный акт по вопросам организации применения, монтажа и эксплуатации средств защиты от перенапряжений электроустановок, который зарегистрирован на Государственном уровне и положения данного акта в обязательном порядке должны соблюдаться всеми субъектами электроэнергетики, независимо от ведомственной принадлежности и форм собственности.

С утверждением данной Инструкции теряет силу отраслевой руководящий документ «Средства защиты от перенапряжений в электроустановках 6-750 кВ. Инструкция по монтажу и эксплуатации» (ГКД 34.35.512-2002), утвержденный приказом Минтопэнерго Украины 17 декабря 2002 года № 731.

От всех видов перенапряжений на основании статистических данных в электроустановках напряжением 6-750 кВ происходит в среднем в год около 7000 случаев повреждений элементов линий электропередачи и электрооборудования на подстанциях, что составляет соответственно более 30 % и около 25 % случаев повреждений от общих повреждений на этих видах электроустановок.

Одним из эффективных средств снижения аварийности в электрических сетях всех классов напряжения является применение комплекса мер ограничения в них уровня перенапряжений. Нормативно обеспеченное использование средств защиты от перенапряжений предотвращают повреждения изоляционных конструкций линий и подстанций, их электрооборудования и материалов, снижает износ коммутационной аппаратуры.

Следует отметить, что организация защиты подстанций и подстанционного оборудования является задачей более сложной, чем защиты от грозовых перенапряжений линий электропередачи. Это объясняется тем, что:

  • изоляция электрооборудования подстанции, как правило, относится к категории невосстанавливающейся;
  • на подстанциях устанавливается более ответственное оборудование, чем на линиях;
  • отключение линии обычно не является причиной погашения подстанции, а повреждение изоляции оборудования подстанции может привести к длительному перерыву электроснабжения потребителей.

Другим фактором необходимости применения в обязательном порядке защитных мер, является наличие в эксплуатации большого процента электрооборудования, которое отработало свой ресурс и имеет ослабленную изоляцию и, как следствие, потребность в продолжение срока службы этого оборудования, что является определяющим в сложившейся экономической ситуации.

С учетом изложенного выше, инструкция определяет основополагающие требования, направленные на устранение большинства проблем в организации защиты от грозовых и внутренних перенапряжений электрических сетей, которые рассмотрены следующим образом.

Первый раздел Инструкции посвящен общим ее положениям, таким как:

  • сфера применения;
  • перечень использованных нормативных актов;
  • термины и сокращения.

Во втором разделе Инструкции рассмотрены вопросы основных требований по применению, монтажу и эксплуатации нелинейных ограничителей перенапряжения. При этом установлен четкий ряд преимуществ ограничителей перенапряжения перед вентильными разрядниками, а именно:

  • глубокий уровень ограничения всех видов перенапряжений;
  • способность к рассеиванию больших энергий;
  • стабильность характеристик и стойкость к старению;
  • отсутствие сопровождающего тока после затухания волны перенапряжения;
  • простота конструкции и высокая надежность в эксплуатации;
  • стойкость к внешним загрязнениям изоляционного корпуса;
  • способность ограничивать внутренние перенапряжения;
  • высокая взрывобезопасность при использовании полимерного корпуса;
  • малые габариты и вес.

Нормативно установлено, что при новом строительстве, реконструкции и техническом перевооружении электроустановок напряжением 35-750 кВ, для их защиты от перенапряжения должны применяться только ограничители перенапряжения.

Кроме того, предложено, что для обеспечения надежной защиты электроустановок напряжением 6-750 кВ от грозовых и коммутационных перенапряжений ОПН должны применяться при защите:

  • изоляции обмоток силовых трансформаторов (АТ);
  • шунтирующих реакторов;
  • изоляции трансформаторов напряжения;
  • мест перехода ВЛ в КЛ и кабельных вставках;
  • нейтралей трансформаторов, если они могут работать незаземленными;
  • машин, которые вращаются;
  • пунктов секционирования;
  • пунктов коммерческого учета электроэнергии 6-20 кВ.

В зависимости от сферы применения определены ОПН для защиты от перенапряжения линейной изоляции ВЛ:

  • ОПН-Л без искрового промежутка;
  • ОПН-ЛИ с внешним ИП.

ОПН-ЛИ, который состоит из ОПН и последовательно соединенного с ним ИП, должен применяться только для защиты ВЛ от грозовых перенапряжений. Наличие ИП позволяет аппарату работать разрядником, то есть в нормальном режиме ОПН отделен от провода и не находится под рабочим напряжением. При возникновении грозовых перенапряжений происходит пробой ИП, и ОПН подключается к ВЛ. В таком случае ОПН выполняет две функции - ограничивает перенапряжения и обрывает сопровождающий ток.

ОПН-Л постоянно находится под рабочим напряжением, не имея ИП, имеет большую чувствительность к перенапряжениям. При оснастке ВЛ такими средствами защиты наблюдается эффект распределенного ОПН (сразу несколько аппаратов работают параллельно), который позволяет снизить требования по энергоемкости к ОПН-Л по сравнению с ОПН-ЛИ. ОПН-Л и ОПН-ЛИ должны применяться на:

  • переходных пролетах через водоемы и препятствия на трассе ВЛ;
  • ВЛ с ослабленной изоляцией;
  • двухцепных ВЛ при прохождении ее трассы в районах с большой грозовой активностью (более 100 грозовых часов на год);
  • ВЛ, которая проходит по району с повышенной грозовой активностью;
  • в районах со слабо проводящей почвой и большим сопротивлением заземления опор;
  • ВЛ без грозозащитных тросов.

Изложены также другие варианты по улучшению грозозащиты ВЛ и аппаратные способы улучшения грозозащиты подстанций и машин с помощью нелинейных ограничителей перенапряжений.

Большинство положений третьего раздела Инструкции посвящены основным требованиям по применению, монтажу и эксплуатации длинноискровых и мультикамерных разрядников.

Следует отметить, что предыдущий нормативный документ по этому вопросу не имел такого раздела вообще.

В связи с более жесткими техническими требованиями к грозозащите ВЛЗ новых нормативных документов, актуальным является использование новых современных решений в области грозозащиты распределительных воздушных линий по возможности достаточно эффективных, но простых и экономически доступных.

РДИ по своим конструктивным параметрам и техническим характеристикам, а также функциональным возможностям представляют особый класс устройств грозозащиты, не имеющий мировых аналогов.

Принцип действия всех видов РДИ заключается в ограничении грозовых перенапряжений на ВЛ за счет искрового перекрытия по поверхности изоляционного тела разрядника с длиной канала разряда, в несколько раз превосходящей строительную высоту защищаемой изоляции, и гашении сопровождающих токов промышленной частоты за счет обеспеченного таким образом снижения величины среднего градиента рабочего напряжения вдоль канала грозового перекрытия.

Главным отличительным преимуществом класса длинноискровых разрядников является их неподверженность разрушениям и повреждениям грозовыми и дуговыми токами, поскольку они протекают вне аппаратов по воздуху вдоль их поверхности. Это уникальное для грозозащитных аппаратов качество, наряду с конструктивной простотой, предопределило возможность их успешного применения в качестве эффективного и надежного средства защиты воздушных линий и электрических сетей от грозовых перенапряжений и их последствий.

Более совершенными устройствами грозозащиты являются разрядники на классы напряжения 10-35 кВ с так называемой мультикамерной системой (МКС), а также принципиально новый аппарат - изолятор-разрядник с мультикамерной системой (ИРМК), который сочетает в себе свойства изолятора и разрядника и может обеспечить грозозащиту ВЛ любого класса напряжения.

Основной элемент мультикамерных разрядников (РМК), в том числе и ИРМК - мультикамерная система (МКС). Она состоит из большого числа электродов, вмонтированных в профиль из силиконовой резины. Между электродами выполнены отверстия, выходящие наружу. Эти отверстия образуют миниатюрные газоразрядные камеры.

При воздействии на разрядник импульса грозового перенапряжения пробиваются промежутки между электродами. Благодаря тому, что разряды между промежуточными электродами происходят внутри камер, объемы которых весьма малы, при расширении канала создается высокое давление. Под его действием каналы искровых разрядов между электродами перемещаются к поверхности изоляционного тела и далее выдуваются наружу - в окружающий разрядник воздух. Вследствие возникающего дутья и удлинения каналов между электродами каналы разрядов охлаждаются, суммарное сопротивление всех каналов увеличивается, в итоге общее сопротивление разрядника возрастает и происходит ограничение импульсного тока грозового перенапряжения. По окончании импульса грозового перенапряжения к разряднику остается приложенным напряжение промышленной частоты.

Длинноискровые и мультикамерные разрядники применяют в таких случаях для защиты:

  • от грозовых перенапряжений и пережигания защищенного провода на ВЛ 6-20 кВ;
  • подходов к распределительным устройствам подстанций, выполненным как защищенным, так и неизолированным проводом;
  • ослабленных участков ВЛ;
  • ВЛ в районах с аномально высоким количеством грозовых отключений.

В то же время установлено, что мультикамерный тип разрядников является более перспективным в применении и имеет ряд преимуществ по сравнению с РДИ петельного типа, а именно:

  • значительно меньшие весовые и габаритные характеристики (до 1,5 кг), что облегчает выполнение монтажных работ;
  • ниже склонность к изменению воздушного промежутка под действием внешних факторов;
  • возможность гашения большего сопроводительного тока до 1,2 кА;
  • более широкий диапазон применения на ВЛ напряжением 6-20 кВ;
  • менее чувствительны к высокому сопротивлению заземления;
  • более сниженные расходы на транспортировку и хранение.

Кроме того, даны конкретные сферы применения на ВЛ различных модификаций длинноискровых (петельные, шлейфовые, модульные) и мультикамерных (гирлянд-разрядников мультикамерного типа) разрядников.

В четвертом разделе Инструкции представлены основные требования по применению, монтажу и эксплуатации вентильных разрядников, которые находятся в эксплуатации.

В пятом разделе Инструкции рассмотрены основные требования к вопросам надзора при эксплуатации средств защиты от перенапряжений.

Положением раздела установлено, что на каждый трехфазный комплект ОПН, РДИ, РМК или ВР оформляется паспорт-карточка испытаний и эксплуатации, форма которого приведена в дополнении к этой Инструкции.

Паспорт является основным эксплуатационным документом средств защиты от перенапряжений и предусматривает четкую фиксацию всех видов испытаний, последовательно заполняется за всеми видами показателей и дает возможность прослеживать динамику их изменений за весь период эксплуатации.

Сведения об эксплуатационных и ремонтных работах, выявленные дефекты и повреждения этих средств записываются на обратной стороне паспорта-карточки.

В шестом и седьмом разделах Инструкции приведены объемы и периодичность измерений и испытаний нелинейных ограничителей перенапряжения и вентильных разрядников.

В то же время установлено, что длинноискровые и мультикамерные разрядники не подлежат специальным испытаниям.

В дополнениях к Инструкции наведены внешний вид основных средств защиты от перенапряжений и схемы их применения в электроустановках, а также приведены нормативные значения показателей измерений и испытаний этих средств.

Предприятие «Таврида Электрик Украины» вопросами исследования защиты электрооборудования от перенапряжения, а также разработкой и производством нелинейных ограничителей перенапряжения занимается с начала 90-х годов прошлого столетия. При этом кроме вышеупомянутой инструкции, предприятие разработало «Методические указание по выбору ограничителей перенапряжения нелинейных производства предприятия «Таврида Электрик» в электрических сетях 6-35 кВ», которые утверждены приказом Государственного департамента электроэнергетики Минтопэнерго Украины 02 августа 2001 года № 4. Кроме того, предприятие принимало активное участие в разработке положений новых глав Правил устройств электроустановок, которые затрагивают вопросы перенапряжений в электрических сетях.

На сегодня предприятие «Таврида Электрик Украины» производит ограничители перенапряжения нелинейные серии ОПН/TEL, которая включает в себя следующие серийно изготавливаемые ограничители:

  1. ОПН-КР/TEL предназначены для обеспечения надежной защиты электрооборудования классом напряжения 6-10 кВ с изолированной или компенсированной нейтралью. Рекомендуются для использования в распре-делительных электрических сетях для защиты трансформаторов и двигателей. Изготавливаются для наружной и внутренней установки (УХЛ1 и 2 по ГОСТ 15150).
  2. ОПН-PT/TEL предназначены для гарантированной защиты наиболее ответственного электрооборудования классом напряжения 3-10 кВ с изолированной или компенсированной нейтралью. Ограничители типа ОПН- PT/TEL-3 специально разработаны для защиты выпрямителей тяговых подстанций электрифицированных железных дорог и другого электрооборудования класса напряжения 3 кВ (например, линейных высокочастотных заградителей воздушных линий электропередачи). Остальные типы ОПН-PT/TEL рекомендуется применять в условиях частых и интенсивных воздействий перенапряжений для защиты трансформаторов электродуговых печей, изоляции кабельных сетей, электрических генераторов, двигателей и т.п. Изготавливаются для внутренней установки (УХЛ2 по ГОСТ 15150).

ОПН-КР/TEL предназначены для использования в качестве основных средств защиты электрооборудования электрических сетей напряжением 0,22-0,4 кВ от коммутационных и грозовых перенапряжений.

Все типы ОПН/TEL предназначены для эксплуатации при следующих условиях:

  • высота над уровнем моря: не более 1000 м;
  • температура воздуха: - 60 °С до +55 °С.

Влажность окружающей среды:

  • среднегодовое значение 80% при 15 °С;
  • верхнее значение 100 % при 25 °C.

Наряду с известными преимуществами металлооксидных ограничителей перенапряжений (отсутствие сопровождающего тока после затухания волны перенапряжения; непрерывное подключение к защищаемой сети; способность поглощать большие энергии; и пр.) ОПН/TEL обладают дополнительным набором позитивных характеристик благодаря применению металлооксидных резисторов с нестареющими характеристиками в сочетании с применением уникальной технологии сборки в полимерный корпус, а именно:

  • необслуживаемость на протяжении всего срока службы;
  • неограниченный коммутационный ресурс;
  • глубокий уровень ограничения перенапряжений;
  • широкий номенклатурный ряд рабочих напряжений;
  • стабильность нестареющих характеристик;
  • взрывобезопасность и сейсмостойкость;
  • высокая надежность в эксплуатации;
  • стойкость к атмосферным загрязнениям;
  • удобство встраивания в распредустройства;
  • малые вес и габариты.

При эксплуатации ОПН/TEL не требуется применение счетчика срабатывания, вследствие неограниченного коммутационного ресурса. Ограничители перенапряжений ОПН/TEL полностью соответствуют требова-ниям международного стандарта МЭК 60099-4 и ГОСТ 163576 - 83.

Входному контролю и приемо-сдаточным испытаниям подвергаются 100% комплектующих и готовых изделий.
Гарантийный срок эксплуатации - 5 лет.
Изделия не требуют дополнительных проверок и испытаний как перед вводом в эксплуатацию, так и в ее процессе.

Ограничители перенапряжений типа ОПН-КР и ОПН-РТ имеют сертификаты качества и безопасности системы УкрСЕПРО, а система управления качеством производства сертифицирована на соответствие требованиям международного стандарта ISO 9001:2008 (КЕМА).

При разработке документа учтен опыт и результаты эксплуатации более 750000 ограничителей перенапряжений собственного производства в 43 странах мира.

Опубликовано: Журнал «Электрические сети и системы» №4, 2014 г.