Pełny numer elektro.info 7-8/2017 tylko dla Ciebie [PDF]

wystarczy założyć konto w portalu elektro.info.pl

Urządzenia służące do ochrony sieci elektroenergetycznych SN przed przepięciami – wprowadzenie

Introduction to surge protection de­vices to protect the medium voltage electroenergetic power line
Przykład instalacji ograniczników przepięć na linii SN
Przykład instalacji ograniczników przepięć na linii SN
Fot. JT

Urządzenia służące do ochrony sieci elektroenergetycznych średniego i wysokiego napięcia przed przepięciami (głównie piorunowymi i łączeniowymi) są nazywane również ochronnikami przepięciowymi.

W artykule:

• Klasyfikacja ograniczników SN
• Wymagania normalizacyjne

Można je podzielić na dwie podstawowe grupy [1, 2]:

  • ograniczniki przepięć, tj. środki służące do ochrony urządzeń przed przepięciami i prądami przenoszonymi przewodami sieci (iskierniki ochronne, odgromniki wydmuchowe i warystorowe, kondensatory, dławiki, rezystory, diody i elementy półprzewodnikowe);
  • urządzenia osłonowe, tj. środki służące do zapobiegania bezpośrednim i elektromagnetycznym oddziaływaniom wyładowań atmosferycznych (urządzenia piorunochronne, ekrany elektromagnetyczne). Urządzenia osłonowe mają postać urządzeń piorunochronnych, złożonych z tzw. zwodów (części przeznaczonych do bezpośredniego przejmowania wyładowań piorunowych), przewodów odprowadzających i uziemień lub ekranów pomieszczeń, urządzeń i połączeń przewodowych.

Poprawnie działające ograniczniki przepięć, instalowane w różnych miejscach sieci, powinny [1, 3]:

  • zmniejszyć wartość szczytową przepięcia do poziomu bezpiecznego dla układu izolacyjnego w chronionym elemencie sieci lub urządzeniu,
  • jak najszybciej przerwać prąd doziemny przepływający przez urządzenie ochronne po jego zadziałaniu, czyli tzw. prąd następczy, płynący pod wpływem napięcia roboczego sieci. Nie dotyczy to iskierników, które nie mogą samodzielnie zgasić łuku elektrycznego oraz ograniczników beziskiernikowych, w których prąd następczy jest pomijalnie mały.

Klasyfikacja ograniczników SN

Iskierniki ochronne są najprostszymi, najtańszymi, ale jednocześnie najbardziej zawodnymi ochronnikami, o bardzo ograniczonych możliwościach działania. W uproszczeniu można powiedzieć, ze iskiernik składa się z dwóch elektrod, zwykle izolowanych elektrycznie przez powietrze. Rzadziej stosuje się iskierniki o budowie zamkniętej, w których wykorzystuje się różne gazy szlachetne. Odstęp elektrod, czyli tzw. przerwę iskrową, ustala się w zależności od wymaganego poziomu ochrony przepięciowej. Działanie ochronne iskiernika rozpoczyna się od zapłonu iskry lub łuku elektrycznego między elektrodami iskiernika.

Czytaj też: Trwały układ uziomowy współczesnych stacji elektroenergetycznych >>

Powoduje to zwarcie elektrod i ograniczenie przepięcia najpierw do wartości napięcia zapłonu, a następnie do tzw. napięcia obniżonego, wynikającego ze spadków napięć na przerwie iskrowej i impedancji łączącej iskiernik z ziemią. Należy podkreślić, że nie są one jednak w stanie zgasić łuku elektrycznego. Istnieją rozmaite rozwiązania konstrukcyjne iskierników, wynikające z ich przeznaczenia i wymaganych właściwości ochronnych. Najczęściej stosuje się je jako osprzęt łukochronny izolatorów liniowych (w postaci rożków i pierścieni ochronnych) lub jako iskierniki koordynacyjne, instalowane na izolatorach stacyjnych i aparatowych.

Odgromniki wydmuchowe są rozbudowanymi iskiernikami ochronnymi na ogół typu sworzniowego, umieszczonymi w obudowie, w której znajduje się rura izolacyjna z materiału silnie gazującego pod wpływem łuku (fibra, ebonit, metapleks). Pełnią one dwie podstawowe funkcje ogranicznika: ograniczają wartości szczytowe przepięć (podobnie jak iskierniki ochronne) i przerywają samodzielnie prąd zwarciowy (podobnie jak wyłącznik), gasząc łuk podtrzymywany przez prąd następczy po zaniku przepięcia. Nie należą do urządzeń rozwojowych ale są jeszcze dość rozpowszechnione w niektórych starszych sieciach dystrybucyjnych i trakcji.

Taki odgromnik ma odpowiednio wyprofilowane kanały wewnątrz rury gazującej oraz dwie przerwy iskrowe (zewnętrzną, odcinającą urządzenie od sieci przy napięciu roboczym oraz dolną (wewnętrzną) pełniącą funkcję komory gaszeniowej.

Warystorowe ograniczniki przepięć – zwane również niekiedy odgromnikami zaworowymi – są wyposażone w warystory, tzn. materiały półprzewodnikowe o silnie nieliniowej charakterystyce napięciowo-prądowej. Dzięki warystorom urządzenia te wykazują właściwość „zaworową”, bardzo pożądaną w technice ochrony przed przepięciami: gwałtownie zmniejszają swoją rezystancję przy przepływie dużego prądu udarowego („zawór” jest otwarty – przepuszcza ładunek elektryczny do ziemi), a po zaniku wyładowania przy przepływie prądu następczego odbudowują ją do wartości rzędu megaomów („zawór” jest zamknięty – płynie co najwyżej niewielki prąd następczy). Obecnie wyraźnie wyróżnia się dwie kategorie warystorowych ograniczników przepięć [1]:

  1. iskiernikowe, zwane tradycyjnie (i poprawnie) odgromnikami zaworowymi, wyposażone w warystory wykonane z węglika krzemu (SiC) oraz iskierniki wieloprzerwowe,
  2. beziskiernikowe, wyposażone w warystory wykonane z tlenków metali (głównie ZnO).

Beziskiernikowe ograniczniki przepięć są ciągle udoskonalaną generacją ograniczników warystorowych zbudowanych z warystorów. Połączenie warystorów bezpośrednio z przewodem fazowym jest możliwe dzięki silnie nieliniowej charakterystyce napięciowo-prądowej. Wysokość kolumny warystorów zależy od napięcia pracy ciągłej ogranicznika, a jej średnica od znamionowego prądu wyładowczego. Obudowy ograniczników wykonuje się najczęściej z kompozytów w postaci rur z włókien szklanych przesyconych żywicą epoksydową i elastomerów (kauczuków) silikonowych. Obudowy takie poza zaletami typowymi dla izolatorów kompozytowych, takimi jak: mniejsza masa, hydrofobowość czy odporność na uderzenia, są bardziej bezpieczne dla personelu i sąsiednich urządzeń. W wyniku nadmiernego wzrostu ciśnienia wewnątrz takiej obudowy (uszkodzenie warystorów lub zbyt duża energia wydzielona przy przepływie prądu wyładowczego) może wprawdzie dojść do jej uszkodzenia, ale uszkodzenie to nie ma charakteru eksplozji (jak w przypadku obudów porcelanowych) [1].

Beziskiernikowe ograniczniki przepięć są urządzeniami bardzo prostymi, niezawodnymi, o mniejszej masie i wymiarach w porównaniu z odgromnikami zaworowymi, a ponadto wykazują dobre lub bardzo dobre właściwości ochronne, ponieważ [1]:

  • są zdolne do pochłaniania znacznych porcji energii, zapewniając jednoczesną ochronę układów izolacyjnych od większości rodzajów przepięć (piorunowych, łączeniowych, dorywczych krótkotrwałych),
  • mają prawie idealne i ciągłe charakterystyki napięciowo-prądowe (ochronne) bez charakterystycznych dla odgromników zaworowych ząbków zapłonowych,
  • nieustannie reagują na każdą zmianę napięcia na zaciskach urządzenia ochronnego,
  • gwarantują płynne, chociaż gwałtowne przejście od małych do dużych,
  • charakteryzują się większą powtarzalnością i krótszym czasem zadziałania (kilkadziesiąt ns) w porównaniu z warystorami karborundowymi,
  • umożliwiają równoległe łączenie warystorów, co zwiększa ich obciążalność prądową,
  • przy napięciu roboczym płyną w nich prądy rzędu zaledwie kilku miliamperów, które trudno traktować jako prądy następcze.

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!


[ograniczniki przepięć, klasyfikacja ograniczników SN, ochrona sieci elektroenergetycznych, sieci elektroenergetyczne SN, przepięcia, linia SN, ochrona odgromowa, ochrona przeciwprzepięciowa, iskierniki ochronne, odgromniki wydmuchowe, warystorowe ograniczniki przepięć SN]

Artykuł pochodzi z: miesięcznika elektro.info 9/2018

Komentarze

(0)

Wybrane dla Ciebie


Konkurs z nagrodami! Zobacz które miejsce zdobędziesz »

Kable i przewody - pobierz bezpłatny Ebook »

Konkurs dla elektryków Ebook
Jesteś specjalistą z branży elektrycznej lub teletechnicznej?
Weź udział w pierszej edycji Ligi Specjalistów i poczuj emocje związane z rywalizacją w konkursie! Zaglądaj na stronę ligaspecjalistow.pl i odpowiadaj na pytania ze swojej branży.  
zobacz konkurs »
Przedstawiamy nowy poradnik „Kable i przewody”! Znajdziecie w nim m.in. metody ochrony kabli przed pożarem, jak prowadzić i oznaczać trasy kablowe (...) czytam dalej »


Akumulatory do każdego typu pojazdu »

Rozwój odnawialnych źródeł energii w Polsce »

Akumulatory do każdego typu pojazdu Magazyny energi w polsce
Niezależnie od tego czy jeździsz samochodem osobowym, SUV-em, terenówką czy autem dostawczym, znajdziesz(...) czytam dalej » Aparatura łączeniową i sterownicza dla automatyki przemysłowej, techniki medycznej oraz automatyki budynków(...) czytam dalej »

Jak zdalnie monitorować pracę silnika?

UPS zasilacze Jak przekształcić silni elektryczny w inteligentne, połączone bezprzewodowo urządzenia. Czujnik montowany jest na kadłubie silnika indukcyjnego niskiego napięcia bez potrzeby okablowania czy wprowadzania zmian mechanicznych (...) czytam dalej »


Switche niezarządzalne - które wybrać?

Systemy fotowoltaiczne. Jak zwiększyć efektywność energetyczną?

Switche niezarządzalne Rola miedzi w energetyce słonecznej
Switche niezarządzalne są to urządzenia, które mają za zadanie przekazywanie danych między urządzeniami w wymagającym środowisku przemysłowym. Ich zadaniem jest zapewnienie przede wszystkim stabilnej, jak również wydajnej komunikacji.(...) czytam dalej » Sektor energii słonecznej umacnia się coraz bardziej. Według Solar Power Europe, w roku 2017 została zainstalowana globalnie większa moc energii fotowoltaicznej niż (...) czytam dalej »

Stacje ładowania elektryków przed własnym domem »

Co się stało z tymi kablami?

miejska stacja ładowania Co sie stało z kablami
Samochody elektryczne stają się coraz bardziej popularne. Jednak ich żywot jest uzależniony od stacji ładowania. Stacja ładowania to urządzenie elektryczne, które(...) czytam dalej » Wszelkie błędy popełnione na etapie projektowania, wykonawstwa i eksploatacji nawarstwiają się latami, stopniowo pro­wadząc do wydłużenia czasu poświęcanego na administrację systemu, zmniejszając pewność jego działania i tym samym (...) czytam dalej »

Dodaj komentarz
Nie jesteś zalogowany - zaloguj się lub załóż konto. Dzięki temu uzysksz możliwość obserwowania swoich komentarzy oraz dostęp do treści i możliwości dostępnych tylko dla zarejestrowanych użytkowników naszego portalu... dowiedz się więcej »
12/2018

AKTUALNY NUMER:

elektro.info 12/2018
W miesięczniku m.in.:
  • - Aspekty techniczne i ekonomiczne kompensacji mocy biernej w obiektach użyteczności publicznej
  • - Optymalizacja elektroenergetycznych sieci SN
Zobacz szczegóły

Innowacyjna stacja ładowania autobusów EV w Ostrawie

Holenderska firma Heliox dostarczyła pierwsze rozwiązanie do szybkiego ładowania autobusów elektrycznych z odwróconym pantografem w Czechach. Urządzenie o mocy 450 kW zainstalowano w...

Torba i walizka na narzędzia Knipex 1

Każdy posiadacz dużej liczby narzędzi zdaje sobie z tego sprawę, że utrzymanie ich w porządku ułatwia i przyspiesza pracę. Dlatego torby czy też walizki na narzędzia są świetnym...
ZPAS ZPAS
ZPAS z siedzibą w Przygórzu to lider produkcji szaf i obudów teleinformatycznych, energetycznych i automatyki oraz kompleksowych rozwiązań...
Dom Wydawniczy MEDIUM Rzetelna Firma
Copyright @ 2004-2012 Grupa MEDIUM Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Spółka komandytowa, nr KRS: 0000537655. Wszelkie prawa, w tym Autora, Wydawcy i Producenta bazy danych zastrzeżone. Jakiekolwiek dalsze rozpowszechnianie artykułów zabronione. Korzystanie z serwisu i zamieszczonych w nim utworów i danych wyłącznie na zasadach określonych w Zasadach korzystania z serwisu.
realizacja i CMS: omnia.pl