Что такое опн в электрике

Применение ограничителей перенапряжения (ОПН)

Назначение ограничителей перенапряжения (ОПН)

Ограничители перенапряжения (ОПН) относятся к высоковольтным аппаратам, предназначенным для защиты изоляции электрооборудования от атмосферных и коммутационных перенапряжении.

В отличие от традиционных вентильных разрядников с искровыми промежутками и карборундовыми резисторами/они не содержат искровых промежутков и состоят только из колонки нелинейных резисторов на основе окиси цинка, заключенных в полимерную или фарфоровую покрышку.

Оксидно-цинковые резисторы позволяют применять ОПН для более глубокого ограничения перенапряжений по сравнению с вентильными разрядниками и способны выдерживать без ограничения времени рабочее напряжение сети. Полимерная или фарфоровая покрышка обеспечивает эффективную защиту резисторов от окружающей среды и безопасность эксплуатации.

Габариты ОПН и их вес значительно меньше по сравнению с вентильными разрядниками.

Нормативные документы по использованию ограничителей перенапряжения (ОПН)

В настоящее время существуют следующие нормативные документы, которые в той или иной мере рассматривают вопросы защиты электропитающих установок от перенапряжений:

Инструкция по устройству молниезащиты зданий и сооружений (РД 34.21.122-87);

Временные указаниях по применению УЗО в электроустановках зданий (Письмо Госэнергонадзора России от 29.04.97 № 42-6/9-ЭТ разд.6, п. 6.3);

ГОСТ Р 50571.18-2000, ГОСТ Р 50571.19-2000, ГОСТ Р 50571.20-2000.

Технические характеристики ограничителей перенапряжения (ОПН)

Наибольшее длительно действующее рабочее напряжение (Uc) – это наивысшее эффективное значение напряжения переменного тока, которое может быть подведено к зажимам ОПН без ограничения времени.

Номинальное напряжение – это нормативный параметр согласно МЭК99-4, определяющий значение переменного напряжения, которое ОПН должен выдерживать в течение 10 секунд при рабочих испытаниях.

Ток проводимости – это ток, текущий через ОПН под влиянием напряжения, приложенного к зажимам ОПН в условиях эксплуатации. Этот ток состоит из активной и емкостной составляющих и его величина составляет несколько сот микроампер, По этому току в эксплуатации производится оценка качества работы ОПН.

Устойчивость ОПН к медленно изменяющемуся напряжению -это способность ОПН выдерживать повышенный уровень напряжения промышленной частоты без разрушения в течение заданного времени. По этому значению напряжения производится настройка защитного отключения ОПН по истечению заданного времени.

Номинальный разрядный ток – это ток по которому классифицируется защитный уровень ОПН в грозовом режиме при импульсе 8/20 мкс.

Расчетный ток коммутационного перенапряжения – это ток, по которому классифицируется защитный уровень при коммутационных пере напряжениях с параметрами импульса 30/60 мкс.

Предельный разрядный ток – это пиковое значение грозового разрядного тока формой 4/10 мкс, который применяется для проверки прочности ОПН в случае прямого удара молнии в месте его установки.

Токовая пропускная способность – это норматив ресурса ОПН за весь срок эксплуатации при наиболее неблагоприятных случаях ограничения как грозовых, так и коммутационных перенапряжений. Эквивалентом пропускной способности является класс разряда линии, который по МЭК99-4 имеет 5 классов.

Устойчивость к короткому замыканию в ОПН – это способность поврежденного ограничителя выдерживать без взрыва покрышки токи короткого замыкания сети в месте установки ОПН.

Конструкция ограничителей перенапряжения (ОПН)

Большинство крупных фирм производителей электротехнической продукции при разработке и выпуске ОПН используют те же конструкторские решения, технологии и дизайн, что и для производства других электроустановочных изделий. Это касается габаритных размеров, материала корпуса, применяемых технических решений для установки изделия в электроустановку потребителя, внешнего вида и других параметров. Дополнительно к конструкции ограничителей перенапряжений могут быть предъявлены следующие требования:

Корпус устройства должен быть выполнен с соблюдением требований по защите от прямого прикосновения (класс защиты не ниже IP20);

Отсутствие риска возгорания устройства защиты или короткого замыкания в линии в случае его выхода из строя в результате перегрузки;

Наличие простой и надежной индикации выхода из строя, возможность подключения дистанционной сигнализации;

Удобство монтажа на объекте (установка на стандартную DIN рейку, совместимость с автоматическими предохранителями большинства европейских производителей: ABB, Siemens, Schrack и др.)

Схема подключения и назначение импульсных ограничитилей перенапряжения

ОПН или ограничитель импульсных перенапряжений нелинейный — основной аппарат (коммутационное устройство) для защиты ветки электролинии от резкого импульсного перенапряжениям. Пришёл на смену вентильным резисторам. Нормы производства и установки введены ГОСТом Р 52725-2007. В разных источниках для обозначения ограничителя встречается понятие разрядник без искровых промежутков или аббревиатура УЗПН.

Читать еще:  L и n в электрике

Необходимость защиты от импульсных перенапряжений

Импульсное перенапряжение — резкое увеличение разности потенциалов в сети, превышающее максимальную границу рабочего напряжения. Скачок короткий — до 1 наносекунды (1•10 -9 сек.), поэтому обычные УЗМ могут не успеть сработать и пропустить импульс во внутреннюю электросеть. Амплитуда может превосходить номинальную в 10 раз.

  • атмосферное (грозовое) — вызваны попаданием молнии с усреднённой силой тока 200кА в молниеотвод дома или в объекты рядом с ним (ток уходит в землю, но в проводке дома возникает ЭДС);
  • коммутационное — неполадки или замены коммутационного оборудования/участков цепи, запуск мощного электрооборудования, выход из строя трансформатора.

Вне зависимости от характера возникновения подобные неполадки несут с собой риск для всех подключённых приборов: возгорание изоляции проводки (рассчитана на 1-1,5 кВ), повреждение электросхем приборов и их полная непригодность ремонту.

Устройство и принцип действия нелинейного ограничителя

Работа ОПН основана на специфическом свойстве варистора — полупроводника с нелинейной вольт-амперной характеристикой. При регулярной разности потенциалов электропроницаемость элемента стремится к нулю и составляет несколько млА. Резкий скачок напряжения открывает туннельную проводимость (>1000 Ам), сопротивление практически исчезает, импульс оперативно выводится из системы. Материал проводника — оксид цинка, иногда с добавлением оксидов других металлов (кобальта, висмута и пр.).

Разрядник состоит из пластин резистора круглого сечения (количество ориентировано на расчётное перенапряжение), которые сложены в колонку, помещены в трубку из стекловолокна и зашиты в ребристую изоляционную рубашку. Герметичность обеспечивает заполнение пустот вязким кремний-органическим составом. С двух сторон конструкция плотно зажата фланцами. Особенность устройства в осуществлении быстрого и безопасного вывода тепловой энергии в окружающую среду — во время приёма импульса температура варистора достигает 100-150°С.

Конструкция современных модульных ограничителей отличается. Это пластиковый корпус 17,5 мм шириной (ОИН-1), в который вмещён тепловой предохранитель, съёмный варисторный блок и клеммы с насечками. Существуют модели со световыми индикаторами. Имеют крепление на din-рейку.

С одной стороны ограничителя закрепляется силовой кабель, а с другой — заземление.

Виды и основные характеристики ОПН

Ограничители импульсных напряжений различают по изоляционному материалу(фарфор и полимер), конструктивному решению (одноколонковые и двухколонковые), классам напряжения и защищённости. Из расшифровок понятно, что такое ОПН в электрике. Прочтение обозначений по ГОСТ:

ОПН – Х – 1/2/3/4 ХХ

Первая аббревиатура расшифровывается как ограничитель перенапряжения нелинейный. На рынке возможны варианты изделий ОПС (С — сети) или ОИН (И — импульсных).

  • Х — материал покрышки: П — полимер, без буквы — фарфор;
  • 1 — класс напряжения сети в кВ: 1,5, 4, 6, 10, 36;
  • 2 — наибольшее действующее рабочее напряжение, кВ: 3 – 475;
  • 3 — номинальный разрядный ток, кА: 5, 10, 20;
  • 4 — ток пропускной способности, А (до 200 — 1 класс пропускной способности, 750 — 2, 1100 — 3, 1600 — 4, свыше 1601 — 5);
  • ХХ — буквы обозначают климатический район или их объединение (распространённые: У — умеренный, Хл — холодный, УХЛ), цифра указывает условия размещения (1 – на открытом воздухе, 2 – под навесом, 3 – внутри помещения, 4 – в пространствах с искусственной регуляцией микроклимата, 5 – в условиях повышенной влажности).

В описании модульных ОПН указано количество полюсов Р1-4.

Классы защиты и схема подключения разрядников к сети

Для комплексной защиты внутренних систем электрообеспечения от проникновения мощного разрушительного импульса разрядники распределены по ступеням в зависимости от класса защиты.

  • Класс B принимает последствия прямого удара молнии в ЛЭП или оборудование электрозащиты дома. Устанавливается на внешнем распределительном щите на ввод силовой линии к строению.
  • Класс C справляется с коммутационными скачками и грозовыми, которые прошли первый этап защиты. Прибор размещают в главном распределительном щитке внутри коттеджа или в пристройке-гараже, подъезде многоэтажного дома, на этаже админздания.
  • Класс D призван погасить остаточные явления. Полезен непосредственно перед электроприборами. Ограничитель может быть интегрирован в розетку.
Читать еще:  Цвета проводов в электрике

Схема подключения ОПН имеет свои особенности для однофазной и трёхфазной сети, TNC и TNS принципов заземления (объединённые или нет, основной и защитный проводник).

Приборы устанавливают параллельно основной сети перед вспомогательным генератором, счётчиком и остальным оборудованием. Чтобы избежать последствий возможного короткого замыкания с землёй, перед разрядником используют автоматический выключатель.

В схеме подключения ОИП-1 к однофазной сети к одной клемме подходит силовая линия, к другой закреплён кабель заземления. При разделении нолей основной соединён с землёй отдельно. Трёхфазная сеть предполагает защиту каждой фазы отдельно (и нуля для TNS).

Безопасность и эффективность электрозащитного оборудования

Сохранность электросистем в административных зданиях и многоквартирных домах — предмет ответственности коммунальных предприятий. В частном доме собственник сам заботится о безопасности.

Монтаж ОПН стоить доверить профессионалу, хотя сложности изначально незаметны. Важно избегать дешёвого некачественного оборудования, которое само может стать очагом опасности. Использовать электрооборудование необходимо строго согласно с техническим характеристикам.

Проверить исправность аппаратуры рационально в марте–апреле месяце до начала сезона гроз. Существует 2 основных метода диагностики защитных приборов: бесконтактное измерение температуры нагревания тепловизором проводят в первую очередь, по результатам дополнительно контролируют проходящий ток микро- или миллиамперметром.

Модульный ограничитель напряжения оснащён окошком индикатора работоспособности: зелёный цвет показывает готовность выполнять функции, красный — неисправность. В последнем случае предписана оперативная замена варисторной части. Таким образом, данный вид электрооборудования проще использовать в домашних условиях.

ОПН — электрооборудование, которое защищает от краткосрочных скачков напряжения большой амплитуды. Оно не способно справляться с устойчивым перенапряжением или падением разницы потенциалов, поэтому используется в комплексе с УЗМ и УЗО.

Онлайн помощник домашнего мастера

Ограничитель перенапряжения (ОПН): применение в сетях, основные типы и советы по монтажу. Обзор самых эффективных методов защиты!

Первым делом, о чем задумывается человек при работе с электрооборудованием и сетями, так это о безопасной работе всей это системы без аварий и перебоев. Это относится и к простым домам и квартирам, и к целым промышленным комплексам. Везде нуждаются в стабильной и безопасной поставке электроэнергии до конечного потребителя.

Наибольшую опасность вызывают падение и рост напряжения в многократных пределах на короткой дистанции. На это влияют и классические грозы, от которых никто не убережет, а также процессы коммутации внутри электроустановки.

Импульсы могут быстро поломать любое дорогое оборудование, да и от возникновения пожара вы не будете застрахованы. Для избегания пиковых величин разработаны специализированные приборы – ограничители перенапряжения.

Краткое содержимое статьи:

Назначение

Сначала нужно разобраться, как работает ограничитель перенапряжения. Его главная черта – это предохранение электрических приборов от высоковольтных перегрузок, влияющих на напряжение. Энергетики решили отдать предпочтение именно этому виду устройств, так как они достаточно просты и надежны в применении.

Предшествующие образцы работали с промежутками искр. Здесь же уже в бой идут нелинейные резисторы. Они выполнены на основе, где главной составляющей является окись цинка.

Устройство

Если посмотреть на фото ограничителя от перенапряжения, то можно быстро разобраться даже на глаз во многих частях, из которых он состоит. Во главе угла тут варистор, который берет на себя роль переменного нелинейного резистора. Их в составе несколько штук. Все они размещаются в корпусе, которые выполнен из фарфоровой части и полимеров высокой прочности.

По конструкции ОПН создается таким образом, чтобы вся система была полностью безопасна от возгораний и взрывов. Особенно это характерно в моменты, когда происходит замыкание.

Читать еще:  Реверсивный магнитный пускатель

Очень многое в данном случае зависит от того, куда вы хотите поставить этот прибор. Из-за этого фактора подбираются виды ограничителей перенапряжения. Есть те, кто созданы для защитных функций на линиях электропередач и на оборудовании громоздких промышленных объектах.

На корпусе можно увидеть болт для контактов. Через него и подключаются к системе. Основание должно быть полностью защищено от любых контактов с поверхностью земли.

Если же говорим про приборы, используемые в квартирах, частных домах и дачах, то они компактны. Их главная функция – предохранение электрических устройств от пиковых показателей.

У них всегда есть удобные крепежные элементы, да и над дизайном уже стали неплохо работать, хотя обычно это элементы находятся далеко от человеческих глаз. Уже есть специальные пульты дистанционного управления и индикаторы, которые влияют на режимы работы.

Что входит в модульный ограничитель:

  • Корпус
  • Предохраняющая часть
  • Сменный варистор
  • Указывающий износ модуль варистора
  • Зажимные насечки
  • Принципы работы

Некоторые технические характеристики опн вам уже известны, а вот принципы их жизнедеятельности не совсем. Вольтамперные характеристики (ВАХ) действуют нелинейно у варисторов. Для их трудоспособности необходим материал с примесями окиси цинка и оксидами иных металлов.

Получается своеобразная колонка из цепи варисторов, которая работает как с параллельными, так и с последовательными подключениями p-n переходов. Это и обуславливает природу ВАХ резисторных ограничителей

Резистор находится в состоянии покоя, когда напряжение соответствует значениям по номиналу. В варисторах совсем незначительные величины, что объясняется характером емкости.

Если возникает какой-то импульс, который может в конечном итоге привести к поломке изоляционных свойств, то ОПН переносит серьезные колебания тока. Перенапряжения не происходит, а величина в электрооборудовании быстро снижается до безопасных величин.

Виды ОПН

Вы уже поняли, что конструкция бывает совершенно разных типов в зависимости от способов применения, но всё-таки со всеми устройствами так и не ознакомились. Как выбрать ограничитель перенапряжения для дома вы узнаете ниже, узнав в деталях все возможные видовые особенности.

Различаются ОПН по следующим характеристикам:

  • Изоляционный тип (полимерный или фарфорный)
  • Количество колонок
  • Величина стандартного напряжения
  • Установочное место прибора

Можно потом углубиться в конкретные особенности и отличия трехфазных и однофазных приборов. Есть к тому же и классификация, которая относится к месту установки – делятся на B, C и D. Но нам куда важнее разобраться с техническими свойствами.

Технические характеристики

Разобрать обозначение опн на схеме не так уж и сложно, а вот понять все более мелки детали потруднее. Вы должны определить максимально возможное напряжение, которое не помешает работать ОПН без ввода ограничительных значений по времени.

Надо узнать и напряжение по номиналу, которое способе выдерживать прибор в рабочем состоянии в течении десяти минут. Также понять необходимо значения тока во время действия значений по номиналу. Обычно, это незначительные цифры.

Разрядный ток по номиналу – это величина, которая будет определять условие работы опн во время грозы. Есть ещё и значение тока при сильных перенапряжениях в коммутации, а также вся пропускная способность. Самое важное, это устойчивая работа при коротком замыкании, не ведущая к перегреву проводов и оболочек защиты.

Конечно, есть в интернете инструкция как подключить опн своими руками, но лучше всё-таки доверять профессионалам, если не совсем уверены в своих силах. Защищать надо не только серьезные объекты с дорогостоящим оборудованием, но и дома, квартиры и даже летние домики. Это не только обезопасить электроприборы, но и обезопасит человека, когда он будет находиться внутри помещения днем и ночью.

Сейчас это вполне себе решаемый вопрос. От вас требуется только выбрать подходящую модель. Подключить все не так уж и сложно, если есть маломальский опыт в электромонтаже. Всё это пригодится, чтобы подобрать нужный вариант по цене и качеству для конкретного случая.

{SOURCE}

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector