Ograniczniki przepięć SN i WN
120
Beziskiernikowe ograniczniki przepięć są urządzeniami bardzo pro-
stymi, niezawodnymi, o mniejszej masie i wymiarach w porównaniu
z odgromnikami iskiernikowymi, a ponadto wykazują dobre lub bar-
dzo dobre właściwości ochronne:
• mają zdolność do pochłaniania znacznych energii, zapewniając
jednoczesną ochronę układów izolacyjnych od większości rodzajów
przepięć,
• wyróżniają je prawie idealne i ciągłe charakterystyki napięciowo-
-prądowe,
• nieustannie reagują na każdą zmianę napięcia na zaciskach
urządzenia ochronnego,
• gwarantują płynne, chociaż gwałtowne, przejście od małych
(upływ) do dużych prądów wyładowczych,
• charakteryzują się większą powtarzalnością i krótszym czasem
zadziałania (kilkadziesiąt nanosekund) w porównaniu z ograniczni-
kami opartymi na warystorach SiC,
• umożliwiają równoległe łączenie warystorów, co zwiększa ich
obciążalność prądową,
• przy napięciu roboczym płyną w nich prądy rzędu zaledwie
kilku miliamperów.
Beziskiernikowe ograniczniki przepięć, w zależności od obudowy,
mogą stanowić niezależne konstrukcje w wykonaniu napowietrz-
nym lub wnętrzowym (przeznaczone do pracy bezpośrednio
w oleju lub SF
6
). Szczególnie w USA popularne są rozwiązania
ograniczników pozwalające na montaż i demontaż bez wyłączania
napięcia, tzw.
deadfront arresters
. Oprócz urządzeń stacyjnych
istnieją również liniowe ograniczniki przepięć, montowane
bezpośrednio w liniach. W sieciach wysokonapięciowych wyróżnia
się dwa typy takich urządzeń: z zewnętrzną przerwą izolacyjną
(EGLA) oraz bez niej (NGLA). W zakresie napięć średnich
istnieją z kolei konstrukcje pełniące jednocześnie rolę izolatorów
odciągowych.
x x x
Dobór ograniczników SN i WN
Jest on determinowany wieloma czynnikami, a jeden z najistot-
niejszych to napięcie, jakie w sposób ciągły będzie występować na
zaciskach urządzenia – jego wartość wpływa na tzw. napięcie trwa-
łej (ciągłej) pracy U
c
. Dla ogranicznika włączonego między fazę
a ziemię w sieciach, w których następuje automatyczne i szybkie
wyłączanie zwarć doziemnych, powinno ono spełniać zależność
(zgodnie z [6]):
,
gdzie:
U
m
– największe napięcie sieci, w której instalowany jest ogranicznik.
W sieciach, w których możliwa jest długotrwała praca z doziemie-
niem jednej fazy (np. w systemach SN z izolowanym punktem neu-
tralnym lub w liniach z kompensacją prądu zwarcia doziemnego)
napięcie trwałej pracy powinno być określone z zależności:
.
Napięcia U
c
wyznaczone według powyższych wzorów zapewniają
zwykle wymagane piorunowe poziomy ochrony dla urządzeń
i aparatury w sieciach SN, niezależnie od sposobu pracy punktu
neutralnego, a także – co istotne – od rzeczywistego czasu, po
upływie którego wyłączane są zwarcia jednofazowe. Prowadzi
to do ujednolicenia i zmniejszenia liczby typów ograniczników.
Wcześniejsza wersja normy [6] zalecała zastosowanie w poda-
nych wcześniej wzorach współczynnika bezpieczeństwa na pozio-
mie 1,05, co było uzasadnione obecnością wyższych harmonicznych
w napięciu sieciowym. Jeśli jednak zachodzi potrzeba zagwaranto-
wania lepszego poziomu ochrony i zapewnione jest wyłączenie zwar-
cia w określonym przedziale czasu t, to można dobrać urządzenie
o niższym napięciu zarówno trwałej pracy, jak i jednocześnie lep-
szym poziomie ochrony. Przepięcia dorywcze w miejscu zainstalo-
wania ogranicznika nie powinny osiągać wartości większych niż ilo-
czyn U
c
i współczynnika T
c
. Taki sam efekt uzyskuje się, gdy nie są
one większe od iloczynu napięcia znamionowego ogranicznika U
r
i współczynnika T
r
. T
c
i T
r
odczytuje się dla czasu t z charakterystyk
wytrzymałości ograniczników na przepięcia dorywcze (TOV, z ang.
temporary overvoltage
), określanych przez producentów. Dokładna
analiza przepięć dorywczych w miejscu zainstalowania ograniczni-
ków może również wskazać na konieczność doboru urządzeń
o wyższych wartościach U
c
i U
r
.
Ograniczniki o napięciu trwałej pracy niższym od wartości prze-
pięć dorywczych likwidowanych w określonym krótkim czasie można
zastosować dzięki możliwości zakumulowania pewnej porcji energii
w ograniczniku. Jeżeli energia dopuszczalna przez producenta
(określona pośrednio przez charakterystyki TOV) nie zostanie
przekroczona, nie wpłynie to negatywnie na jego trwałość i dalszą
eksploatację.
Napięcia trwałej pracy i znamionowego nie wolno mylić. U
c
wynika
z napięcia długotrwale występującego na zaciskach ogranicznika,
natomiast U
r
jest najwyższą dopuszczalną wartością napięcia (sku-
teczną) częstotliwości sieciowej, używaną podczas próby działa-
nia ogranicznika przez 10 s (odwzorowuje ona warunki przepięcia
dorywczego, a zatem napięcie znamionowe powinno się odnosić
jedynie do spodziewanych wartości przepięć dorywczych w miejscu
zainstalowania ogranicznika).
Kolejnym parametrem istotnym z punktu widzenia jego doboru
jest znamionowy prąd wyładowczy I
n
. Jest to wartość szczytowa
udaru prądowego o kształcie 8/20 (czas trwania czoła udaru
równy 8 µs i czas do półszczytu 20 µs), stosowana do klasyfikacji
ogranicznika i określania poziomu jego ochrony przy przepięciach
piorunowych. Sama wartość znamionowego prądu wyładowczego
jest czasami niewystarczająca do scharakteryzowania urządzenia
lub jego wyboru do konkretnego użycia, dlatego wykorzystuje
się inne parametry ogranicznika, związane ze znamionowym
prądem wyładowczym. Jednym z nich jest klasa rozładowania linii,
wybierana zwykle jako pierwsza, do której przypisany jest znamio-
nowy prąd wyładowczy – odnoszące się do nich parametry podane
są w tabeli 1.
Tab. 1. Klasyfikacja ograniczników przepięć [5], [6]
Klasa
rozładowania
linii
–
1
2
3
4
5
I
n
[kA]
5
10
10
10
20
20
I
hc
[kA]
65
100
100
100
100
100
I
sw
[A]
–
125 i 500 125 i 500 250 i 1000 500 i 2000 500 i 2000
