ОПН АББ руководство для покупателя - Выбор

1. ОПН АББ руководство для покупателя
2. Выбор
3. EXLIM конструкция
4. PEXLIM конструкция
5. PEXLINK
6. Контроль качества и испытания

Страница 2 из 6 Упрощенная процедура выбора ОПН

Процедура выбора состоит из двух основных этапов:

1. выбор электрических характеристик ОПН в соответствии с параметрами сети;
2. выбор механических характеристик ОПН и его климатического исполнения.

Окончательный выбор отражается в обозначении типа ОПН

Обозначения

Um	Класс напряжение сети
Uc	Наибольшее рабочее напряжение
Ur	Номинальное напряжение ОПН
TOV	временные перенапряжения
T	Коэффициент временных перенапряжений
k	Коэффициент замыкания на землю
Ups	Защитный уровень при коммутационных перенапряжениях
Upl	Защитный уровень при грозовых перенапряжениях
Uws	Уровень изоляции при коммутационных перенапряжениях
Uwl	Уровень изоляции при грозовых перенапряжениях

Блок-схема упрощенного выбора ОПН

Выбор электрических характеристик

Выбор параметров

Номинальное напряжение ОПН (Ur)

Для каждого класса напряжения сети в таблицах «Защитные характеристики ОПН» даны значения номинальных напряжений (Ur) и максимальных длительно допустимых рабочих напряжений ОПН (Uc), при которых с достаточным запасом ОПН выдерживает фактическое максимальное длительное рабочее напряжение системы (Uca). Таким образом, выбор Ur зависит лишь от временно допустимых повышений напряжения на ОПН (TOV), их амплитуды и длительности.

Временно допустимые повышения напряжения на ОПН — это возникающие в системе достаточно длительные напряжения, как правило, промышленной частоты, с гармониками или без них. Ограничители должны выдерживать данные повышения напряжения без потери тепловой устойчивости.

Наиболее часто одно- или двухфазные замыкания приводят к возникновению временных перенапряжений в здоровой фазе(ах), а также в нейтрали силовых трансформаторов. Их амплитуда определяется состоянием нейтрали в системе, а длительность — временем устранения повреждения.

Считается, что системы с глухозаземленной нейтралью имеют коэффициент замыкания на землю (k) = Utov / Uca, равный или меньше 1,4. Как правило, это предполагает наличие надежного соединения нейтрали с контуром заземления. Во всех остальных случаи заземления нейтрали считаются неэффективными (изолированная нейтраль или заземление нейтрали через резистор) и коэффициент замыкания принимается равным k = 1,73.

Для систем с глухозаземленной нейтралью время, требуемое для устранения повреждений, обычно составляет менее 1 с, но может заметно отличаться в разных системах. Значения TOV длительностью 1 и 10 с, выдерживаемые ОПН, приводятся в данном издании. Для того чтобы определить значения TOV с другой длительностью или для других конкретных условий, следуйте нижеследующей процедуре:

Отдельно рассматривайте каждое TOV.

1. По TOV-кривым (могут быть представлены заводом-изготовителем) определите коэффициент T для времени, соответствующего времени, которое требуется для устранения повреждений.
2. Utov / T даст минимальное значение Ur, при котором ОПН выдерживает данное повышение напряжения без повреждения.
3. Наибольшая величина Ur из полученных для каждого TOV вычислений будет являться искомым значением Ur.

Состояние нейтрали	Длительность повреждения	Напряжение сети Um (кВ)	Мин. номинальное напряжение ОПН Ur (кВ)
Эффективное	< 1 с	< 100	> 0,8 x Um
Эффективное	< 1 с	> 123	> 0,72 x Um
Неэффективное	< 10 с	< 170	> 0,91 x Um > 0,93 x Um (EXLIM T)
Неэффективное	< 2 ч	< 170	> 1,11 x Um
Неэффективное	> 2 ч	< 170	> 1,25 x Um

Таблица 1

В таблице приводятся минимальные значения номинальных напряжений (Ur) ОПН. Рекомендуется всегда выбирать ближайшую наибольшую величину Ur из данного каталога.

Примечание: Если более точные параметры неизвестны, никогда не выбирайте ОПН с номинальным напряжением ниже указанного в табл. 1, так как в противном случае ограничитель может не выдержать временные перенапряжения.

Энергоемкость и класс разряда линии

МЭК классифицирует ОПН по их номинальному разрядному току. ОПН 10 и 20 кА также классифицируются по энергоемкости, выраженной в виде класса разряда линии (от 2 до 5), проверяемого в ходе испытания на устойчивость к токам большой длительности и испытания на устойчивость к коммутационным перенапряжениям в рабочем режиме. Во время последнего испытания на ОПН воздействуют двумя импульсами заданной амплитуды и длительности, после чего ОПН должен остаться термически стабильным на уровне максимального длительно допустимого рабочего напряжения Uc. Показатель «класса» приблизительно указывает ожидаемую поглощаемую энергию в кДж / кВ (Ur) на импульс. Как видно из таблицы 2, ОПН производства АББ проходят испытания на более высокую энергоемкость.

Тип ОПН	Класс разряда линии	Энергоемкость ОПН (2 импульса) кДж/кВ (Ur)	Нормальный диапазон применения (Um)
EXLIM R	2	5,0	< 170 кВ
PEXLIM R	2	5,1	< 170 кВ
EXLIM Q	3	7,8	170-420 кВ
PEXLIM Q	3	7,8	170-420 кВ
EXLIM P	4	10,8	362-550 кВ
PEXLIM P	4	12,0	362-550 кВ
HS PEXLIM P	4	10,5	362-550 кВ
EXLIM T	5	15,4	420-800 кВ
HS PEXLIM T	5	15,4	420-800 кВ

Таблица 2.

Энергоемкость ОПН производства АББ: нормальный диапазон применения является только ориентировочным. В зависимости от конкретных параметров могут потребоваться ОПН более высокого класса энергоемкости.

Хотя энергоемкость упоминается иным образом в стандартах ANSI, нормальный диапазон применения, указанный выше, применим даже к системам ANSI.

Выбор параметров

Для конкретных и специальных случаев, например, конденсаторные батареи, может потребоваться расчет энергоемкости, как указано в Стандарте МЭК 60099-5 и в других руководствах.

Уровни защиты (Upi и Ups)

Для координации уровней изоляции учитывается уровень защиты при грозовом импульсе (Upi) для Um < 362 кВ и амплитуде тока 10 кА, для более высоких уровней напряжений — 20 кА. Аналогично уровень защиты при коммутационном импульсе (Ups) определяется в диапазоне токов от 0,5 кА (для Um < 170 кВ) до 2 кА (при Um > 362 кВ). Эти значения можно взять из таблиц, приведенных в настоящем издании, или же легко вычислить по табл. 3. В последнем случае вычисленные значения следует округлять в большую сторону.

Тип ОПН	Ном. разрядный ток (In), кА	Up/Ur при 10 кА	U pi/U r при 20 кА	Ups/Ur
EXLIM R	10	2,590		2,060 при 0,5 кА
PEXLIM R	10	2,590		2,060 при 0,5 кА
EXLIM Q	10	2,350		1,981 при 1,0 кА
PEXLIM Q	10	2,350		1,981 при 1,0 кА
EXLIM P	20	2,275	2,5	2,020 при 2,0 кА
PEXLIM P	20	2,275	2,5	2,020 при 2,0 кА
HS PEXLIM P	20	2,275	2,5	2,020 при 2,0 кА
EXLIM T	20	2,200	2,4	1,976 при 2,0 кА
HS PEXLIM T	20	2,200	2,4	1,976 при 2,0 кА

Таблица 3.

Upi и Ups справдливы для ОПН производства АББ.

Проверка запаса защитного уровня

Запас защитного уровня (в %), вычисленный при соответствующем импульсе тока с соответствующей амплитудой по табл. 3, определяется следующим образом:

1. Запас защитного уровня при грозовых перенапряжениях равен ((Uwl/Upl)-1) x 100, где Uwl - импульсная прочность изоляции оборудования при грозовом импульсе;
2. Запас защитного уровня при коммутационных перенапряжениях равен ((Uws/Ups)-1) x 100, где Uws - импульсная прочность изоляции оборудования при коммутационном импульсе.

Примечание! В стандартах ANSI параметр Uwi называется базисным уровнем прочности изоляции (BIL), а Uws - базисным уровнем изоляции при коммутационных перенапряжениях (BSL).

Из-за низкого коэффициента Upi/Ups, а также из-за того, что у большинства современного оборудования высокий коэффициент Uwi/Uws, имеющегося запаса уровня защиты обычно более чем достаточно. Однако в зависимости от электрических расстояний между ОПН и защищаемым оборудованием запас Upi может уменьшиться, и ОПН не смогут защищать оборудование, которое не подключено в непосредственной близости от них (т. е. в защищаемой зоне). Наличие для ОПН типа PEXLIM альтернативных вариантов установки может помочь в снижении влияния эффекта расстояния. Использование дополнительных ОПН на линейных вводах подстанций также облегчает эту задачу. Более подробная информация по этому вопросу приведена в публикациях PTHVP/A 2310 E и PTHVP/A 2120 en.

Примечание! Снижение «эффекта расстояния» не влияет на запас Ups, так как коммутационные перенапряжения имеют более продолжительное время нарастания импульса.

Рекомендуется иметь запас защитного уровня (с учетом «эффекта расстояния») порядка 20 % или больше для того, чтобы принять во внимание снижение максимально выдерживаемых перенапряжений из-за старения оборудования.

В случае если выбранный тип ограничителя не обеспечивает желаемого запаса защитного уровня, выбор должен быть сделан в пользу ограничителя с более высоким классом энергоемкости, что автоматически дает меньшую величину Upi.

Внимание! НЕ пытайтесь увеличить запас защитного уровня за счет выбора ОПН с более низким значением номинального напряжения (Ur), так как это приведет к снижению стойкости самого ОПН, к временным перенапряжениям (TOV).

В качестве дополнительной помощи при выборе рекомендуется обращаться к упрощенной блок-схеме в начале данной главы.

Внешняя длина пути утечки

В стандарте МЭК 60815 определяется минимальная длина пути утечки для различных условий окружающей среды. Рекомендуется выбрать покрышку для обеспечения требуемого пути утечки — такого же, как для другого оборудования в том же месте. Если требуемый путь утечки превышает 31 мм/кВ, следует обратиться в АББ за специальной конструкцией.

ОПНы серии PEXLIM с полимерными изоляторами, обладающие высокой гидрофобностью, лучше подходят для зон с повышенным загрязнением, чем ограничители серии EXLIM. Во многих случаях можно выбирать полимерную покрышку с меньшей длиной пути утечки тока.

Механическая прочность

Максимальная допустимая статическая и консольная нагрузки указаны в соответствующих каталогах и приведены в таблице 4.

Поскольку ОПН не пропускают значительный длительный ток, для снижения статической нагрузки они должны монтироваться с облегченными проводами и зажимами. Подвесной монтаж ограничителей серии PEXLIM еще более снижает статическую нагрузку на выводы, а также позволяет применять их на более высокие классы напряжения и избегать проблем с механической прочностью.

SSL Расчетная кратковременная нагрузка. I SLL Расчетная долговременная нагрузка. (для ОПН серии PEXLIM это заявленное значение, полученное на основе циклического нагружения.)

Таблица 4. Допустимая механическая нагрузка для ограничителей производства АББ

Механические испытания ограничителя серии PEXLIM P с покрышкой из кремний-органической резины

Механическая прочность коротких ОПН серии PEXLIM примерно соответствует механической прочности ОПН серии EXLIM. Что касается длинных ОПН, меньшая механическая прочность ОПН серии PEXLIM может быть скомпенсирована подвешиванием ограничителей или посредством специального крепления для вертикального монтажа. Подробную информацию см. в публикации PTHVP/A 2120 en.

Тип ОПН EXLIM	Прочность с точки зрения консольной нагрузки (Нм) Нагрузка SSL Нагрузка SLL
EXLIM R-C	7 500	3 000
EXLIM Q-D	18 000	7 200
EXLIM Q-E	7 500	3 000
EXLIM T-B	18 000	7 200

Тип ОПН PEXLIM	Прочность с точки зрения консольной нагрузки (Нм) Нагрузка SSL Нагрузка SLL
PEXLIM R-Y	1 600	1 000
PEXLIM Q-X	4 000	2 500
PEXLIM P-X	4 000	2 500
HS PEXLIM P	28 000	19 000
HS PEXLIM T	28 000	19 000

Ограничители для нейтрали

Для защиты разземляемых нейтралей силовых трансформаторов рекомендуются ОПН с номинальным напряжением, полученным делением класса напряжения ОПН на V3. Электрические характеристики таких ограничителей идентичны стандартным с соответствующим номинальным напряжением. Для таких ограничителей параметр Uc имеет нулевое значение, и в нормальных рабочих условиях напряженность на них отсутствует. Тип ОПН для защиты нейтрали должен быть таким же, как и тип ОПН, устанавливаемых между фазой и землей. Компенсированные сети с длинными радиальными линиями необходимо рассматривать особо. Возможно, потребуется более высокое номинальное напряжение (от 20 до 40 %) по сравнению с указанным значением.

Обозначение типа

Типовое обозначение дает полную информацию об ограничителе перенапряжений. См. рисунок ниже. В стандартном исполнении ОПН предназначены для вертикальной установки. Буква Н (только для ОПН серии PEXLIM) указывается в том случае, если подвод напряжения должен быть осуществлен снизу. Относительно способа монтажа под углом следует проконсультироваться с АББ. У ОПН, используемых для защиты разземляемых нейтралей трансформаторов, в обозначении вместо модификации по длине пути утечки вводится буква N.

Нестандартные ОПН будут иметь в обозначении типа дополнительные буквы, например:

E Нестандартные электрические характеристики M Нестандартные механические характеристики P Нестандартные металлооксидные колонки

Специальное применение

Для помощи при выборе ОПН предназначенных для защиты систем продольной компенсации, шунтирующих конденсаторных батарей, кабелей и кабельно-воздушных соединений, вращающихся машин, тяговых систем, воздушных линий, систем постоянного тока или для определения номинальных характеристик нестандартных ОПН обращайтесь к представителю АББ в вашем регионе.

Параметры для заказа ограничителей

В заказе, как минимум, необходимо указывать следующую информацию:

1. Количество и обозначение типа
2. Номинальное напряжение
3. Тип линейного вывода
4. Тип вывода заземления
5. Тип счетчика импульсов перенапряжения, при наличии
6. Тип изолирующего основания, при наличии. (Изолирующее основание требуется, если необходимо выполнять измерения счетчика импульсов и/или тока утечки. Для каждого ОПН требуется одно основание.)

Пример заказа

Ниже приведен пример заказа с тремя ОПН серии PEXLIM и соответствующими дополнительными устройствами.

Количество	Изделие
3	PEXLIM Q192-XV245, номинальное напряжение 192 кВ
3	Тип линейного вывода 1 HSA 410 000-L
3	Тип вывода заземления 1 HSA 420 000-A
3	Тип изолирующего основания 1 HSA 430 000-A
3	Тип счетчика импульсов перенапряжения EXCOUNT-A

Примечание! Рекомендуется заполнить бланк заказа, и приложить его к Вашему заказу, чтобы включить в заказ все важные параметры и коммерческие условия.

Простой пример выбора

Данные подстанции
Максимальное напряжение в сети	145 кВ
Расположение ОПН	Подсоединение
	по схеме фаза-земля
Состояние нейтрали	Глухозаземленная
Время устранения повреждения	1 с
Длина пути утечки	3000 мм

1. Ur0 = 0,72 xUm (согласно таблице 1) = 0,72 x145 = 104,4 кВср. квадр.. Необходимо выбрать следующее большее стандартное значение Ur (см. «Гарантированные данные защиты»), т. е. 108 кВср. квадр..
2. Согласно таблице 2, обычным выбором для 145 кВср. квадр. будет ОПН класса разряда линии 2, т. е. PEXLIM R. Этот ОПН имеет значение Upl/Ur 2,59, т. е. Upi 280 кВср. квадр. при 10 кА (согласно таблице 3). При Uwi 550 кВпик. запас надежности защиты составит (550/280-1)x100 = 96 %.
3. Этот запас кажется высоким, но следует отметить, что, в зависимости от эффекта расстояния и возможного старения изоляции, запас снижается лишь до 10-15 %, учитывая эффект расстояния и выбранную крутизну и амплитуду импульса. Поэтому очень важно, чтобы ОПН был установлен как можно ближе к защищаемому объекту.
4. Если запас надежности считается недостаточным, рекомендуется выбрать ОПН класса 3, т. е. PEXLIM Q с тем же номинальным напряжением 108 кВ.
5. При необходимом пути утечки 3000 мм, т. е. 20,7 мм/кВ, следует выбрать покрышку YH145 (XH145 для PEXLIM Q).
6. В таком случае обозначение типа выбранного ОПН будет следующим: PEXLIM R108-YH145 (или PEXLIM Q108-XH145)