Устройства защиты от перенапряжений типа УЗПН УЗПН-20 в Минске

Устройства защиты от перенапряжений УЗПН-20: технические характеристики и применение

УЗПН-20 — устройство защиты от перенапряжений нелинейного типа, предназначенное для ограничения коммутационных и грозовых перенапряжений в электрических сетях переменного тока частотой 50 Гц с номинальным напряжением до 20 кВ включительно. Оборудование применяется в распределительных устройствах 6–20 кВ для защиты изоляции силовых трансформаторов, электродвигателей, вакуумных выключателей и кабельных линий от воздействия импульсных перенапряжений, возникающих при коммутационных операциях и атмосферных разрядах.

Конструктивно УЗПН-20 выполнено на основе металлооксидных варисторов (оксидно-цинковых резисторов) с высокой нелинейностью вольт-амперной характеристики. При нормальном режиме работы ток через устройство не превышает долей миллиампера, что обеспечивает минимальные потери в сети. При возникновении импульса перенапряжения сопротивление варисторов резко снижается, шунтируя опасный импульс на землю, после чего устройство автоматически возвращается в исходное состояние.

Основные технические параметры УЗПН-20

Устройства УЗПН-20 характеризуются следующими ключевыми показателями:

• номинальное напряжение сети — 20 кВ (для сетей с эффективно заземлённой нейтралью);
• наибольшее длительно допустимое рабочее напряжение — 20,2 кВ;
• номинальный разрядный ток (8/20 мкс) — 20 кА;
• ток пропускной способности (4/10 мкс) — 100 кА;
• классификационное напряжение — 34 кВ (при постоянном токе 1 мА);
• остающееся напряжение при коммутационном импульсе 30/60 мкс — не более 58 кВ.

Исполнение УЗПН-20 рассчитано на работу в условиях умеренного и холодного климата (категория размещения У1, УХЛ1 по ГОСТ 15150) при температуре окружающей среды от –60 до +45 C. Степень защиты оболочки — IP54, что допускает установку как в закрытых распределительных устройствах (ЗРУ), так и в комплектных трансформаторных подстанциях (КТП) и ячейках КРУ.

Конструктивные особенности и монтаж

УЗПН-20 выпускается в полимерном корпусе из трекингостойкого кремнийорганического материала, обеспечивающего высокую механическую прочность и устойчивость к ультрафиолетовому излучению. Устройство оснащено последовательно соединёнными варисторными колонками, заключёнными в стеклопластиковую трубу, что исключает внутренние частичные разряды и повышает надёжность при длительной эксплуатации.

Крепление УЗПН-20 осуществляется на опорной плите или кронштейне с помощью фланцевого основания. Подключение к сети выполняется через верхний вывод под болт М12, заземление — через нижний фланец. Устройство может устанавливаться как вертикально, так и горизонтально, что упрощает компоновку в существующих ячейках распределительных устройств.

Области применения

УЗПН-20 применяется в следующих электротехнических системах и оборудовании:

• распределительные устройства 6–20 кВ промышленных предприятий;
• комплектные трансформаторные подстанции 35/20 кВ и 110/20 кВ;
• защита обмоток силовых трансформаторов от коммутационных перенапряжений;
• защита высоковольтных электродвигателей и генераторов;
• кабельные линии 20 кВ в сетях городского электроснабжения;
• ячейки КРУ с вакуумными и элегазовыми выключателями.

Особую значимость УЗПН-20 приобретает при работе с вакуумными выключателями, которые генерируют крутые фронты коммутационных импульсов с высокой скоростью нарастания напряжения. Применение ограничителей перенапряжений позволяет снизить амплитуду этих импульсов до безопасного уровня и предотвратить повреждение изоляции обмоток оборудования.

Сравнение с другими исполнениями УЗПН

Выбор исполнения УЗПН определяется классом напряжения защищаемого оборудования и уровнем изоляции. Для сетей 20 кВ с изолированной или заземлённой через дугогасящий реактор нейтралью УЗПН-20 обеспечивает оптимальное соотношение защитных характеристик и габаритных размеров.

Условия эксплуатации и ресурс

УЗПН-20 рассчитано на непрерывную работу в сетях с частыми коммутационными операциями. Ресурс устройства определяется количеством и амплитудой поглощённых импульсов: при номинальном разрядном токе 20 кА устройство выдерживает не менее 20 импульсов без деградации характеристик. Срок службы при нормальных условиях эксплуатации составляет не менее 25 лет.

Контроль технического состояния УЗПН-20 в процессе эксплуатации осуществляется по счётчику срабатываний (при наличии опции) или путём измерения тока проводимости при выведенном из работы устройстве. Значительное увеличение тока проводимости (более 1 мА при приложении классификационного напряжения) свидетельствует о деградации варисторных элементов и необходимости замены.

Вопросы и ответы