Испытание ограничителей перенепряжений нелинейных

ОПН, разработанные и изготовленные нашим предприятием, проходят весь комплекс испытаний в соответствии с требованиями международного стандарта МЭК 60099-4:2004, разработанного на его основе ГОСТ Р 52725 - 2007 “ Ограничители перенапряжений нелинейные для электроустановок переменного тока напряжением от 3 до 750 кВ. Общие технические требования.”, а также “Правил устройства электроустановок” (ПУЭ). Издание 7. Раздел 1.8.3.” Вентильные разрядники и ограничители перенапряжений” и соответствующих ГОСТов на испытание высоковольтного оборудования и технических условий (ТУ).

В соответствии с этими документами, на этапе разработки и изготовления ограничители подвергаются следующим типам испытаний:

классификационным;
типовым;
периодическим;
приёмо-сдаточным.

Объём и нормы испытаний приведены в указанных документах.

Наиболее объёмными и сложными являются квалификационные испытания, которые проводятся при разработке ОПН. Ограничители перенапряжений, разработанные предприятием, проходят указанные испытания в специализированных научно-испытательных центрах, которые имеют государственную лицензию на производство указанных работ и выдачу сертификатов качества и соответствия. В частности, одним из видов квалификационных испытаний ОПН являются испытания на взрывобезопасность.

При эксплуатации ОПН в силу разных причин, например, в случае нерасчётного режима его применения, возможны внутренние повреждения. Внутренние повреждения могут сопровождаться дуговым перекрытием колонки варисторов. В этом случае во внутренней герметизированной полости корпуса аппарата резко повышается давление, что может привести к взрыву аппарата. Взрыв сопровождается разлётом частей аппарата и их осколков. Это представляет серьёзную опасность для обслуживающего персонала и установленного оборудования. Поэтому конструкция ОПН включает устройства взрывобезопасности. Для ограничителей в полимерных покрышках чаще всего это защитный стеклопластиковый цилиндр.

Методика испытаний ОПН на взрывобезопасность регламентируется пунктом 9.8 ГОСТ Р 52725 - 2007. Считается, что ОПН выдержал испытания, если образец остался неповреждённым или повреждения происходят без разлёта осколков на большие расстояния (все части образца должны остаться внутри защитного заграждения (цилиндра) нормированных высоты и диаметра).

При подготовке ОПН к испытаниям колонка варисторов шунтируются медной проволокой определённого диаметра. Испытания проводятся в режимах “ большого” и “малого” тока короткого замыкания импульсами определённой токовой величины и длительности.

На нашем сайте www.baltenergo.spb представлен фрагмент фильма по испытаниям на взрывобезопасность ОПН производства нашего предприятия. Испытания проведены на базе научно-испытательного центра ВВА (г. Москва). По результатам испытаний получены соответствующие сертификаты.

Для эксплуатирующих организаций, как нам кажется, наиболее важными являются приёмо-сдаточные испытания.

Необходимо отметить, что объём и нормы указанных испытаний ПУЭ и МЭК (проект ГОСТа) трактуют по-разному. Для более полной информации по этим испытаниям, привёдем таблицы, составленные на основе указанных документов применительно к ОПН нашего предприятия.

ПУЭ. Издание 7. Раздел 1.8.3. Вентильные разрядники и ограничители перенапряжений

ОБЪЁМ И НОРМЫ ПРИЁМО-СДАТОЧНЫХ ИСПЫТАНИЙ ОПН

	Объём приёмо-сдаточных испытаний ОПН	Номинальное напряжение, кВ
		До 3 кВ	3-35	110	150-500
1	Измерение сопротивления	Мегаомметр 1000 В	Мегаомметр 2500 В
		Не менее 1000 мОм	В соответствии с инструкциями изготовителей	Не менее 3000 мОм
2	Измерение тока проводимости¹		При приложении наибольшего длительно допустимого фазного напряжения	100 кВ 50 Гц
			Предельные значения токов должны соответствовать инструкции заводов-изготовителей	Предельные значения токов должны соответствовать инструкции заводов-изготовителей

ГОСТ Р 52725 - 2007 Ограничители перенапряжений нелинейные для электроустановок переменного тока напряжением от 3 до 750 кВ. Общие технические требования.

ОБЪЁМ И НОРМЫ ПРИЁМО – СДАТОЧНЫХ ИСПЫТАНИЙ ОПН
Виды испытаний и проверок

Виды испытаний и проверок	Номер пункта
	технических требований	правил и методов испытаний
1 . Измерение классификационного напряжения	6.2.3	9.2
2. Измерение остающихся напряжений	6.2.1	9.3
3. Измерение частичных разрядов	6.4.11	9.15 При приёмо-сдаточных испытаниях только для ОПН с наибольшим длительно допустимым рабочим напряжением от 73 кВ и выше-пункт 9.15.3
4. Проверка герметичности	6.4.1	ОПН, не содержащие газовых полостей, проверке на герметичность при приёмо-сдаточных испытаниях не подвергаются – пункт 9.12.4
5. Испытание на равномерность распределения токов многоколонкового ОПН	Только для многоколонковых ОПН
6. Технический осмотр	6.1.1	9.20

Примечание: жирным шрифтом выделены виды испытаний для конструктивного исполнения ОПН, выпускаемых ООО Балтэнерго.

Как видно из приведенных таблиц, виды приёмо-сдаточных испытаний согласно ПУЭ и ГОСТа, не совпадают не по одному пункту. Очевидно, что для выполнения требований указанных документов необходимо объединить виды приёмо-сдаточных испытаний по ПУЭ и ГОСТа в один комплекс.

Ниже приведена итоговая таблица приёмо-сдаточных испытаний для ОПН 3-220 кВ полимерном корпусе.

ПРИЁМО-СДАТОЧНЫЕ ИСПЫТАНИЯ ОПН 3-220 кВ

	ОБЪЁМ ПРИЁМО-СДАТОЧНЫХ ИСПЫТАНИЙ	*КЛАСС НАПРЯЖЕНИЯ СЕТИ / НАИБОЛЬШЕЕ ДЛИТЕЛЬНО ДОПУСТИМОЕ РАБОЧЕЕ НАПРЯЖЕНИЕ (- МАКСИМАЛЬНОЕ ЗНАЧЕНИЕ), кВ**
		3-35	110	150	220
1	ИЗМЕРЕНИЕ СОПРОТИВЛЕНИЙ	Мегаомметр 2500 В
		В соответствии инструкциями изготовителей	Не менее 3000 мОм
2	ИЗМЕРЕНИЕ ТОКА ¹ ПРОВОДИМОСТИ	При приложении наибольшего длительно допустимого рабочего напряжения, кВ		100.0	100.0
3	ИЗМЕРЕНИЕ КЛАССИФИКАЦИОННОГО НАПРЯЖЕНИЯ²
4	ИЗМЕРЕНИЕ ЧАСТИЧНЫХ РАЗРЯДОВ ³		При приложении напряжения 1.25*U_НР
			Уровеннь частичных разрядов – не более 10 пКл
5	ИЗМЕРЕНИЕ ОСТАЮЩЕГОСЯ НАПРЯЖЕНИЯ	Остающееся напряжение должны быть указаны изготовителем в ТУ на конкретные типы ОПН при импульсах токов 30/60 мкс, 8/20мкс и 1/10 мкс максимальными значениями импульсов, указанными в табл.2 – пункт 6.2.1 ГОСТа.
6	ТЕХНИЧЕСКИЙ ОСМОТР	Проверке подлежат: состояние поверхности наружных изоляционных частей, защитных покрытий и площадок под заземляющие зажимы, правильность заполнения табличек технических данных, нанесения маркировки на корпусе ограничителя и комплектность

Примечание:

При приёмосдаточных испытаниях ОПН, кроме цифрового измерения истинного среднеквадратичного значения (СКЗ) U испытательного напряжения ( True RMS) и ряда других параметров, на испытательном стенде <<Балтэнерго>> измеряется истинное СКЗ тока проводимости Ix ограничителей. Затем на основе разработанной программы для ПЭВМ рассчитываются :

U1 - истинное СКЗ первой гармонической составляющей напряжения ОПН;
u3 - процентная доля третьей гармонической составляющей напряжения по отношению к первой
u5 - процентная доля пятой гармонической составляющей напряжения по отношению к первой;
Up - максимальное мгновенное значение испытательного напряжения ОПН;
Ixp - максимальное мгновенное значение тока проводимости ОПН;
Ir - истинное СКЗ активной составляющей тока проводимости ОПН;
Irp - максимальное значение активной составляющей тока проводимости ОПН;
I1 cp - максимальное значение первой гармоники емкостной составляющей тока проводимости ОПН;
P -активная мощность, рассеиваемая ОПН;
f1 - частота первой гармонической составляющей испытательного напряжения ОПН.

Цель такого анализа – получение дополнительных данных для анализа состояния варисторной колонки испытываемого ограничителя.

Напомним, что ток проводимости варистора характеризуется двумя существенными особенностями:

ток проводимости носит емкостной характер (имеет существенную емкостную составляющую);
ток проводимости несинусоидален.

Нагрев варисторов и ОПН в целом определяет активная составляющая тока проводимости. Принятая диагностика состояния ОПН по полному току через него недостаточно надёжна. Для адекватного анализа состояния колонки варисторов должна быть определена среднеквадратичная (эффективная) величина активной составляющей тока и потери мощности в ней.

Более подробно о параметрах тока проводимости - в статье данного цикла на сайте <<Балтэнерго>>.

Классификационное напряжение ОПН — максимальное (амплитудное) значение напряжения промышленной частоты, делённое на v2, которое должно быть приложено к ОПН для получения квалификационного тока. Квалификационный ток ОПН — максимальное значение (наибольшее амплитудное значение одной из двух полярностей, если ток ассиметричен) активной составляющей тока промышленной частоты, используемое для определения классификационного напряжения и нормируемое изготовителем.

К ограничителю прикладывают напряжение промышленной частоты и поднимают его до значения, при котором через варистор ограничителя будет протекать ток, амплитудное значение активной составляющей которой будет равно нормируемому значению классификационного тока. Измерение тока производят со стороны заземляющего фланца. Максимальное (амплитудное) значение напряжение, делённое на v2, при котором через варистор протекает классификационный ток, принимают в качестве классификационного напряжения.

Полученные измеренные значения должны быть не ниже значений, нормированных изготовителем.
Измерения проводятся на полностью собранном ОПН, укомплектованным экраном. Измерение максимального кажущегося заряда частичных разрядов проводят при напряжении промышленной частоты. Напряжение на ограничителе плавно поднимают до 1,25*U_НР, а затем через время 10 с снижают до уровня 1,05*U_НР, при котором проводят измерение частичных разрядов по ГОСТ 20074. Ограничитель считается выдержавшим испытание, если уровень частичных разрядов не превышает 10 пКл .