2. Металлоксидные ограничители перенапряжения среднего напряжения
Почти все новые высоковольтные сети, смонтированные за последние 15 лет, оборудованы металлоксидными ОПН. Напротив, в сетях среднего напряжения, все еще устанавливаются обычные вентильные разрядники. В последнее время металлоксидные ОПН без искровых промежутков получили широкое распространение и в этих сетях. Эта замена оправдала себя в также как и высоковольтных сетях, благодаря лучшему уровню защиты, особенно при импульсах перенапряжений с очень крутым фронтом и лучшими характеристиками в условиях загрязненной окружающей среды. Переход к полимерному корпусу сделал возможным изготовление ОПН без необходимых ранее искровых промежутков. Полимерные корпусы также имеют другие важные преимущества. Это - высокая надежность (герметизация от проникновения влаги!) и существенное снижение риска разрушающего воздействия в случае выхода ОПН из строя (осколочное разрушение корпуса).
2.1. Конструкция ОПН
МО ОПН состоит только из двух элементов. Один из них - активная часть, состоящая из одного или более обычно цилиндрических металлоксидных дисков (резисторные блоки). Второй - изоляционный корпус из полимерного материала. Механическая прочность ОПН обеспечивается либо за счет корпуса (например, фарфорового), или, в случае полимерного корпуса, за счет внутренней активной части. В последнем случае волоконно-армированная структура либо полностью охватывает резисторный блок, либо жестко стягивает его по концам. Резисторы смонтированы в цилиндре с волоконно-усиленной структурой, что делает конструкцию более прочной и жесткой. Простая и механически надежная конструкция активной части, пониженная вероятность разрушения при повреждении ОПН, делает возможным использование некоторых ОПН с полимерным корпусом в качестве опорных изоляторов в определенных условиях.
2.2. Принцип действия ОПН
ОПН ограничивает напряжение, прикладываемое к его зажимам, формируя делитель напряжения вместе с полным сопротивлением источника перенапряжения или с волновым сопротивлением питающей линии. Сопротивление ОПН нелинейно, поэтому при превышении некоторого предела небольшие изменения напряжения на зажимах ОПН приводят к стремительному росту тока через резисторы. Чем больше нелинейность, тем более узкий диапазон остающегося напряжения ОПН.
Рис. 1: Типичная вольт-амерная характеристика МО ОПН на 10 кА, Класс1
Поскольку MO ОПН не имеют искровых промежутков, и их нелинейность настолько велика, что при нормальных эксплуатационных режимах ток, протекающий через резисторы, очень мал и ОПН постоянно находится в рабочем состоянии и срабатывает фактически без задержки (рис.1). Другими словами, отсутствует задержка в срабатывании, как это имеет место в разрядниках с искровыми промежутками, где пробивное перенапряжение промежутков должно быть сначала превышено. Это означает, что металлоксидные ОПН имеют два существенных преимущества. Во-первых, MO ОПН надежно ограничивает напряжение до безопасных значений даже для крутых импульсов и даже в самом начале импульса перенапряжения. Во-вторых, не существует никакого другого пути, по которому импульсы перенапряжения смогут "обходить" ОПН.
Когда перенапряжение спадает, ток в резисторах уменьшается в соответствии с характеристикой блока MO, а сопровождающий ток, характерный для разрядников с искровыми промежутками, в ОПН не возникает. Это особенно важно в системах постоянного тока, потому что отсутствует необходимость в прохождении тока через нуль для естественного гашения дуги, возникающей в искровых промежутках разрядников. Поэтому MO ОПН могут использоваться, как в сетях с частотой 50/60 Гц и 16 2/3 Гц , так и в системах постоянного тока.
2.3 Выбор параметров ОПН
Выбор ОПН производится по двум главным параметрам. Один из них - рабочее напряжение Uc, при котором ОПН будет работать надежно и устойчиво много лет. Другой - способность поглощения разряда или номинальный разрядный ток In в соответствии с классом ЛЭП.
