Ограничители перенапряжения: особенности, сфера применения
Ограничители перенапряжения: особенности, сфера применения
Современные ограничители перенапряжения пришли на смену устаревшим вентильным разрядникам. В роли основного рабочего элемента в них выступают нелинейные резисторы — варисторы. Они располагаются в корпусе, который изготавливается из высокопрочного полимера. Конструктивное исполнение ограничителей перенапряжения обеспечивает высокий уровень взрывобезопасности даже при КЗ.
Стоимость приборов определяется их исполнением. Они востребованы для использования в быту, например — в дачных домах или квартирах. Отличительные черты таких ограничителей перенапряжения — компактность и сравнительно небольшой вес. Обычно их конструкция подразумевает возможность крепления на DIN-рейку. В некоторых приборах реализована возможность дистанционного управления, а также индикация режимов функционирования.
Ограничители перенапряжения классифицируются в зависимости от следующих признаков:
типа изоляции — материалом изготовления может быть полимер или фарфор;
конструктивного исполнения — устройства могут иметь одну или несколько колонок;
величины рабочего напряжения;
места установки.
Устройства, предназначенные для монтажа на DIN-рейку, могут быть одно- и трехфазными. Также их делят на три класса: первые устанавливаются на вводе в здание, вторые — в распределительном щитке объекта, а третьи — непосредственно на оборудовании, которое нуждается в защите от помех.
Конструкция и принцип действия
Основным рабочим элементом ограничителя перенапряжения (сокращенно — ОПН) является варистор — переменный резистор с нелинейными вольтамперными характеристиками. В зависимости от сложности устройства их устанавливают от одного до нескольких десятков, соединенных последовательно и параллельно.
ОПН для квартиры, коттеджа или дачи состоит:
из прочного пластикового корпуса;
сменного модуля, состоящего из одного или нескольких варисторов;
указателя его износа (окошка, сигнализирующего о степени износа зеленым или красным цветом).
Рассмотрим подробнее виды ОПН по типу изоляции и конструктивному исполнению:
Фарфоровые. Колонка варисторов прижата к боковой поверхности трубы из стеклопластика, которая расположена внутри фарфоровой крышки. Такие ОПН устойчивы к температурным колебаниям и механическим воздействиям (основная механическая нагрузка приложена к изоляционному покрытию).
Полимерные. Колонка варисторов заключена в прочный полимерный корпус, сделанный из высокомолекулярного каучука. Эти ОПН менее взрывоопасны, чем фарфоровые, однако подвержены влиянию сезонных колебаний температуры.
Одноколонковые. Состоят из одной варисторной колонки, выпускаются в любом классе напряжения. Снижают массу ОПН.
Многоколонковые. Состоят из нескольких модулей, образованных из определенного числа колонок. Применяются при больших классах напряжения и сложных условиях эксплуатации (грязь, влага).
Принцип действия ограничителя перенапряжения основан на нелинейности вольтамперных характеристик варисторов. В нормальных условиях их сопротивление настолько велико, что электрический ток через них не проходит.
Рабочим элементом для ограничителей перенапряжения электросетей в промышленном секторе являются специальные колонки, состоящие из набора варисторов. Последние соединяются в соответствии с последовательно-параллельной схемой и рассчитаны на высокое напряжение.
Схемы подключения ограничителей перенапряжения
Для защиты линий электроснабжения используют разные схемы подключения:
синфазную. Применяется продольный принцип защиты каждого кабеля от перенапряжений по отношению к контуру земли;
противофазную. Используется поперечный принцип защиты между каждой парой проводов;
комбинированную. Этот способ объединяет оба предшествующих.
Специфика монтажа
В зависимости от модели ОПН устанавливаются на специальный фундамент с помощью болтов или крепятся к 3-лучевой опорной раме в вертикальном положении.
Остающееся напряжение при грозовых импульсах тока 8/20 мкс, кВ с амплитудой:
- 5000 А
10,6
17,7
19,5
21,3
22,5
31
34
35,5
37,5
- 10000 А
11,5
19,2
21,1
23
24,3
33,6
36,8
38,4
40,6
- 20000 А
13
21,6
23,8
25,9
27,4
37,8
41,4
43,2
45,8
Остающееся напряжение при коммутационных импульсах тока 30/60 мкс, кВ с амплитудой:
- 250 А
8,56
14,3
15,7
17,1
18,1
25
27,4
28,5
30,2
- 500 А
8,94
14,9
16,4
17,9
18,9
26,1
28,6
29,8
31,5
- 1000 А
9,5
15,8
17,4
19
20
27,7
30,3
31,7
33,5
Остающееся напряжение при быстронарастающих импульсах тока 1/10 мкс с максимальным значением 10000 А, кВ не более
11,8
19,7
21,7
23,7
25
34,5
37,8
39,4
41,7
Ток пропускной способности, А
550
Количество воздействий импульсов тока:
при прямоугольных импульсах тока 8/20 мкс с максимальным значением 550 А, не менее
20
при грозовых импульсах тока 8/20 мкс с максимальным значением 10000А, не менее
при импульсах большого тока 4/10 мкс с максимальным значением 100 кА, не менее
2
Классификационное напряжение ограничителя (при классификационном токе Iкл=2 мА), кВ не менее
4,54
7,56
8,32
9,07
9,58
13,2
14,5
15,1
16,0
Способность к рассеиванию нергии расчетного прямоугольного импульса 2000 мкс, кДж не менее
11,7
19,4
21,4
23,3
24,6
34,0
37,3
38,9
41,1
Удельная рассеиваемая энергия, кДж/кВ не менее
3,24
При выборе подходящего ограничителя напряжения обращайте внимание на следующие параметры:
максимальное допустимое напряжение — величина, при которой прибор способен полностью сохранять свою работоспособность в течение неограниченного промежутка времени;
номинальное напряжение — величина, при которой устройство может функционировать в течение десяти минут;
ток проводимости — величина тока, который проходит через ОПН под воздействием напряжения. Обычно эта характеристика не превышает нескольких сотен микроампер;
номинальный разрядный ток;
расчетный ток коммутационного перенапряжения;
токовая пропускная способность;
устойчивость к короткому замыканию.
При эксплуатации устройств следует соблюдать основные требования:
корпус ограничителя перенапряжения в обязательном порядке должен быть защищен от прямого прикосновения человека;
необходимо исключить вероятность возгорания в результате перегрузок;
при выходе устройства из строя не должно происходить короткого замыкания в линии.
