Все неисправности ОПН 110 кВ и выше могут быть подразделены на две группы: отказы из-за несоответствия характеристик аппаратов условиям их работы в электрических сетях (возникали длительные квазистационарные повышения напряжения резонансного и феррорезонансного характера, которые приводили к повреждению аппарата, и большое число коммутационных перенапряжений, на которые аппараты не были рассчитаны по ресурсным характеристикам), случаи, не приводившие к отказам в эксплуатации (несовершенство производства, неправильная транспортировка аппаратов, поломка различных узлов, отбраковка по токам проводимости, низкое качество материалов отдельных деталей, например, фланцев).
Наиболее характерным дефектом ОПН 110-220 кВ является увлажнение кварцевого песка при нарушении герметичности фарфоровой покрышки (например, из-за смещения резинового уплотняющего кольца, трещины покрышки в области фланца, неудовлетворительного качества склейки составных частей покрышки, дефектов армировочных швов). При этом элементы линейной ветви (рис. 12) становятся неоднородными и в некоторых точках на противоположных сторонах полиэтиленового чехла появляется разность потенциалов, что со временем приводит- к электрическому пробою чехла в этих точках. После пробоя чехла параллельно группе нелинейных резисторов подключается часть линейных элементов, в результате изменяется распределение напряжения по нелинейным элементам ОПН.
Процесс увлажнения кварцевого песка в ОПН может протекать достаточно быстро, особенно при отключений ограничителя от сети на время ремонта оборудования.
С учетом факторов, влияющих на работу ОПН, и опыта эксплуатации ОПН, рекомендуются следующие мероприятия по повышению безотказной работы ОПН:
- Если временные наибольшие допустимые напряжения ограничителя выше квазиустановившихся перенапряжений при коммутации элементов сети, необходимо уменьшить длительность перенапряжений: установить устройства телеотключения, передающие сигнал ускорения коммутации выключателя на противоположном конце линии;
сократить выдержки времени последних ступеней дистанционных и «земляных» релейных защит и автоматики;
уменьшить уставки по напряжению и выдержки времени ступеней релейной автоматики от повышения напряжения;
предусмотреть включение от релейных защит имеющихся шунтирующих реакторов и отключение конденсаторных батарей. - Если на линии имеются шунтирующие реакторы, установить в групповой нейтрали постоянно включенный компенсационный заземленный реактор.
- В полублочной схеме с постоянно подключенными к линии автотрансформаторами или трансформаторами установить выключатели в РУ на стороне ВН или заземляющие выключатели на стороне НН.
- Внести изменения в логику действия устройства резервирования отказа выключателя подстанций для исключения неполнофазных режимов при «цепочечном» отказе ряда выключателей РУ и образовании вследствие этого резонансной схемы в электрической сети.
- При замене разрядников на ОПН обращать внимание на условия работы в месте установки.
При естественных осадках загрязненная поверхность покрышки ОПН-110 увлажняется неравномерно. Примерно в 80 % случаев будет образовываться одна или две подсушенные зоны около верхнего блока варисторов, что может обусловить их временную перегрузку по напряжению до 35 % и перегрев по отношению к температуре окружающей среды до 45°С.
Около 50 % времени действия осадков в год перегрузка по напряжению отдельных варисторов загрязненного ОПН составляет в среднем 20 %, их температура не превышает +20°С.
Для расположенных в районе подсушенных зон варисторов ОПН можно принимать симметричный график нагрева и охлаждения относительно времени прекращения осадков.
- На подстанциях 220-500 кВ могут быть одновременно включены два аппарата ОПН и более (например, один - на шинах, другой - в цепи силового трансформатора), при возникновении коммутационных перенапряжений параллельно включенные ОПН начинают пропускать токи одновременно. Вследствие статистического разброса параметров ОПН следует ожидать существенного различия в амплитудах токов, следовательно, и существенную разницу в сроках службы аппарата.
- Включение дополнительного сопротивления 30-60 Ом в цепи заземления ОПН заметно улучшит распределение амплитуд токов между параллельно включенными аппаратами. Параллельно сопротивлению нужно включить искровой промежуток, шунтирующий сопротивление при набегании грозового импульса, для сохранения необходимого остающегося напряжения при грозовых перенапряжениях.
- Для оценки состояния ОПН применять комплекс методов, включающих контроль под рабочим напряжением и при ремонте оборудования с отключением ОПН. Под рабочим напряжением определяется тепловое состояние, например с помощью тепловизора, и полный ток проводимости. На отключенном ОПН контролируется ток проводимости на постоянном напряжении и тангенс угла диэлектрических потерь, что также позволяет выявлять дефекты на самой ранней стадии развития.
Рациональная система диагностики на основе комплекса методов контроля может обеспечить необходимую эксплуатационную надежность отечественных ОПН.
