ГОСТ Р 53735.5-2009 (МЭК 60099-5:2000) Разрядники вентильные и ограничители перенапряжений нелинейные для электроустановок переменного тока на напряжение от 3 до 750 кВ. Часть 5. Рекомендации по выбору и применению

     6.2 Выбор фазных нелинейных ограничителей перенапряжений

6.2.1 Наибольшее длительно допустимое рабочее напряжение

Основное требование заключается в том, чтобы максимальное значение наибольшего длительно допустимого рабочего напряжения ОПН было выше, чем максимальное значение рабочего напряжения. Максимальное значение наибольшего длительно допустимого рабочего напряжения определяется напряжением промышленной частоты, соответствующим наибольшему напряжению сети, и возможными гармониками напряжения. В существующих сетях увеличение максимального напряжения из-за гармоник может быть принято в расчет путем использования коэффициента запаса 1,05 к напряжению промышленной частоты. Как правило, наибольшее длительно допустимое рабочее напряжение должно быть:

- в сетях с автоматическим устранением замыкания на землю - не менее чем максимальное значение наибольшего рабочего напряжения фаза - земля, деленное на ;

- в сетях с резонансно заземленными или изолированными нейтралями без автоматического устранения замыкания на землю - не менее чем наибольшее рабочее напряжение.

Примечание - Считают, что с учетом ограниченной продолжительности замыкания на землю в таких сетях коэффициент запаса 1,05 перекрывается характеристикой ОПН "напряжение промышленной частоты в зависимости от времени".

Если наибольшее рабочее напряжение в месте установки ОПН точно не известно, оно должно быть заменено наибольшим напряжением сети или наибольшим рабочим напряжением оборудования.

Если ОПН устанавливают по отношению к находящимся под напряжением или заземленным объектам ближе, чем рекомендовано изготовителем, необходимо проверить, достаточно ли линейно распределение напряжения вдоль ОПН для выбранного наибольшего длительно допустимого рабочего напряжения.

6.2.2 Номинальное напряжение

Номинальное напряжение ОПН выбирают в зависимости от квазистационарных перенапряжений в сети в месте установки ОПН, учитывая их амплитуды и продолжительность. Основное требование заключается в том, что характеристика ОПН "напряжение промышленной частоты в зависимости от времени" должна быть выше, чем характеристика сети "амплитуда квазистационарного перенапряжения в зависимости от продолжительности". Способность выдерживать загрязнения и способность выдерживать обмыв под напряжением учитывают при необходимости.

Во всех случаях рассматривают следующие причины квазистационарных перенапряжений:

- перенапряжения при замыканиях на землю. Эти перенапряжения возможны в большой части сети. Руководство по определению амплитуд квазистационарных перенапряжений приведено в приложении А. Продолжительность перенапряжения зависит от продолжительности замыкания. В сетях с заземленной нейтралью она, как правило, меньше чем 1 с. В сетях с резонансно заземленной нейтралью с автоматическим устранением замыкания она, как правило, меньше чем 10 с. В сетях без автоматического устранения замыкания на землю продолжительность может составлять несколько часов;

- сбросы нагрузки. После отключения нагрузок возрастает напряжение на сработавшем силовом выключателе со стороны источника питания. Амплитуда перенапряжения зависит от отключенной нагрузки и от мощности короткого замыкания питающей подстанции. Квазистационарные перенапряжения имеют особенно высокие амплитуды после полного сброса нагрузки на генераторных трансформаторах в зависимости от условий намагничивания и превышения нормальной скорости. Амплитуда перенапряжений, вызванных сбросом нагрузки, как правило, изменяется в течение их периода действия. При точных расчетах необходимо учитывать много параметров.

В качестве руководства могут быть использованы следующие типичные значения:

- в небольших по протяженности сетях полный сброс нагрузки может вызвать подъем перенапряжений фаза - земля с амплитудой, как правило, ниже 1,2 отн. ед. Продолжительность перенапряжения зависит от срабатывания аппаратуры, регулирующей напряжение, и может достигать нескольких минут;

- в протяженных сетях после полного сброса нагрузки амплитуда перенапряжений фаза - земля может достигать 1,5 отн. ед. или даже более в случае появления эффекта Ферранти или резонанса. Продолжительность перенапряжений может составлять несколько секунд;

- при сбросе нагрузки генераторных трансформаторов амплитуды квазистационарных перенапряжений могут достигать 1,4 отн. ед. для турбогенераторов и 1,5 отн. ед. для гидрогенераторов. Продолжительность перенапряжений приблизительно 3 с.

Если известна временная зависимость амплитуд, удобно представлять перенапряжения в виде колебаний с максимальной амплитудой продолжительностью, равной времени, в течение которого амплитуды превышают 90% их максимального значения.

В некоторых сетях необходимо рассматривать следующие случаи квазистационарных перенапряжений:

- резонансные эффекты, например при зарядке длинных холостых линий или при резонансах между сетями;

- подъем напряжения вдоль длинных линий (эффект Ферранти);

- гармонические перенапряжения, например при коммутации трансформаторов;

- обратное питание через связанные трансформаторные обмотки, например двухтрансформаторная подстанция с общей вторичной шиной во время устранения повреждения или однофазной коммутации трехфазного трансформатора с неуравновешенной вторичной нагрузкой.

Квазистационарные перенапряжения, обусловленные феррорезонансами, не должны быть использованы как основа для выбора ОПН, а должны быть устранены.

Последовательность причин квазистационарных перенапряжений, например сброс нагрузки, вызванный замыканием на землю, необходимо учитывать, когда оба перенапряжения имеют сравнимую жесткость. В таких случаях, однако, необходимо учесть значение сброшенной нагрузки, зависящее от места замыкания и места установки ОПН.

Комбинация таких причин, как замыкания на землю и сброс нагрузки, может привести к более высоким значениям квазистационарных перенапряжений, чем в случае воздействия одной из них. Когда такие комбинации считают достаточно вероятными, перенапряжения от каждой причины необходимо суммировать, учитывая действительную конфигурацию сети.

Кривая, представляющая собой характеристику ОПН "напряжение промышленной частоты в зависимости от времени", на общем графике должна быть расположена выше кривой, изображающей характеристику сети "амплитуда квазистационарного перенапряжения в зависимости от продолжительности". Как приближение, амплитуда и продолжительность квазистационарных перенапряжений, когда последняя находится между 0,1 и 100 с, могут быть приведены к эквивалентной амплитуде с продолжительностью 10 с (в соответствии с продолжительностью приложения номинального напряжения в рабочих испытаниях):

,                                                          (1)