Схема подключения и назначение импульсных ограничитилей перенапряжения

Назначение и принцип работы

В электросетях могут появляться перенапряжения двух типов:

• связанные с работой оборудования и элементов системы электроснабжения;
• как результат воздействия молний.

Что бывает из-за перенапряжения

Оба типа могут стать причиной выхода из строя большого числа единиц электрооборудования, которое работало во время перенапряжения. Наиболее вероятна поломка промышленного или бытового электрооборудования при ударе молнии. Если удар происходит вблизи дома, возникает мощный электромагнитный импульс, который, по сути, играет роль первичной обмотки трансформатора. Электропроводка при этом становится вторичной обмоткой, которая питает этим импульсным напряжением всех потребителей, присоединенных к ней.

Еще опаснее удар молнии в провод. Особенно если он относится к местной электросети, используемой для подключения частных домов и дач. Амплитудное значение напряжения может превысить десятки киловольт. И это при средней величине максимума допустимого напряжения в 1,5 кВ для большинства потребителей, присоединенных к линии. Следовательно, ОПН просто необходим, и это делается установкой элемента определенного класса. Всего их четыре – A, B, C и D.

Как защищать частные дома от грозы

Схема прибора серии VC-122

Устройство защиты от импульсных перенапряжений и помех указанной серии подходит для понижающих трансформаторов. Также модель активно используется в щитках серии РС

В первую очередь важно отметить, что у модели применяется высоковольтный модулятор. Параметр выходной проводимости у него равен 2 мк. Для щитков РС19 модель подходит

Модулятор в данном случае подсоединяется через обкладку

Для щитков РС19 модель подходит. Модулятор в данном случае подсоединяется через обкладку.

Фильтры разрешается использовать лишь проходного типа. Если рассматривать щитки серии РС20, то у них имеется демпфер. Расширитель для подключения используется магнитного типа

Также важно отметить, что понижающие трансформаторы на 200 В применяться не могут

Подробности Опубликовано: 29 Сентябрь 2015

Здесь привожу несколько типовых схем подключения устройств защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП). Ниже вы найдете однофазные и трехфазные схемы для разных систем заземления: TN-C, TN-S и TN-C-S. Они наглядные и понятные для простого человека.

Сегодня существует большое количество производителей УЗИП. Сами устройства бывают разных моделей, характеристик и конструкций. Поэтому перед его монтажом обязательно изучите паспорт и схему подключения. В принципе, суть подключения у всех УЗИП одинаковая, но все же рекомендую сначала прочитать инструкцию.

Во всех выложенных схемах присутствуют УЗО и групповые автоматические выключатели. Их я указал для наглядности и полноты распределительного щитка. Эта «начинка» щитка у вас может быть совсем другая.

Схема подключения УЗИП в однофазной сети системы заземления TN-S.

На данной схеме представлен УЗИП серии Easy9 производителя Schneider Electric. К нему подключаются следующие проводники: фазный, нулевой рабочий и нулевой защитный. Здесь он устанавливается сразу после вводного автомата. Все контакты на любом УЗИП обозначены. Поэтому куда подключать «фазу», а куда «ноль» можно легко определить. Зеленый флажок на корпусе указывает на исправное состояние, а красный флажок сигнализирует о неисправной касете.

Представленное устройство относится к классу 2. Оно одно самостоятельно не способно защитить от прямого удара молнии. Грамотный выбор УЗИП это сложная и уже отдельная тема.

Также рекомендуется защищать устройства УЗИП с помощью предохранителей.

Думаю тут все понятно.

Ниже представлена аналогичная схема подключения УЗИП, но уже без электросчетчика и с использованием общего УЗО.

Схема подключения УЗИП в трехфазной сети системы заземления TN-S.

На схеме также изображен УЗИП производителя Schneider Electric серии Easy9, но уже для 3-х фазной сети. На рисунке изображено 4-х полюсное устройство с подключением нулевого рабочего проводника.

Еще существует 3-х полюсное УЗИП этой же серии. Оно применяется в системе заземления TN-C. В нем нет контакта для подключения нулевого рабочего проводника.

Схема подключения УЗИП в трехфазной сети системы заземления TN-C.

Здесь изображен УЗИП фирмы IEK. Данная схема представляет собой обычный вводной щит для частного дома. Он состоит из вводного автомата, электросчетчика, УЗИП и общего противопожарного УЗО. Также на схеме показан переход с системы заземления TN-C на TN-C-S, что требуется современными нормами.

На первом рисунке изображен 4-х полюсный вводной автомат, а на втором 3-х полюсный.

Нет постояннее соединения, чем временная скрутка!

Вот здесь нужно быть очень внимательным. Неправильный выбор автоматического выключателя по номиналу может привести к возгоранию проводки или автомат будет срабатывать на отключение по пять раз.

У вас дома в квартирном щитке сработал автоматический выключатель. В итоге какая-то часть квартиры обесточилась. В такой ситуации оказывался практически каждый. Какие ваши дальнейшие действия.

Лампочки перегорали, перегорают и будут перегорать иначе не выгодно их производить. Сами подумайте завод изготовил одну лампочку, человек ее купил, вкрутил у себя дома и она работает положенны.

Кабели и провода играют одну из самых важных ролей в электропитании вашего дома. Не правильный выбор сечения может привести к перегреву изоляции, ее пробою, короткому замыканию и к серьезным п.

Друзья, уважайте чужой труд и при копировании материалов, пожалуйста, ставьте открытую ссылку на источник sam-sebe-electric.ru, а то свет отключу. |

Вы производите ОПН?

Нет, мы не производим ОПН.

В мире на рынке устройств молниезащиты поставляются два типа устройств: ОПН и разрядники нашего производства. Просто искровые промежутки в расчет не берем. В РФ также продолжают выпускать трубчатые и вентильные разрядники, хотя, по общему мнению, они уже отжили свое, для линий 35 кВ и выше – точно. Есть новые разработки, например в Китае, это различные конструкции-комбинации ОПН, «рогов» и даже трубчатых разрядников. Но все они находятся на этапе исследования и серийно не поставляются.

Устройств на базе ОПН много, каждый производитель старается привнести что-то свое, но база одна – это варисторы. А варисторы требуют бережного отношения, обладают определенной пропускной способностью.

Важность испытаний

Пожалуй, основной нормативный документ, который мы используем и с которым чаще всего сталкиваемся при производстве приемо-сдаточных испытаний – это ПУЭ. Применительно к ограничителям перенапряжения в нем существует глава 1.8, а конкретно пункт 1.8.3. Он устанавливает нормы и объемы испытаний для ОПН и вентильных разрядников.

Кроме приемо-сдаточных, в соответствии с вышеприведенными документами, могут проводиться такие испытания:

• периодическое;
• квалификационное;
• типовое.

Квалификационная проверка данных устройств нужна для того, чтобы определить имеет ли готовность предприятие для выпуска продукции в данном объеме. Это касается первой промышленной серии либо установочной партии. Немаловажным этапом здесь является проверка взрывобезопасности.

В процессе эксплуатации ОПН вследствие воздействия различных факторов, одним из которых является нерасчетный режим применения, внутри него может возникать повышенное давление.

Как результат возможен взрыв, который влечет за собой повреждения оборудования, которое установлено поблизости, а также, что самое главное – людей, работающих на объекте.

Давайте подробнее остановимся на рассмотрении приемо-сдаточных испытаний. Как отмечалось выше, они регламентируются главой 1.8 ПУЭ п. 1.8.3. Если свести все данные из нее, то получим удобную табличку:

Таким образом, для ОПН существует методика измерения сопротивления и тока проводимости. Как проверить эти параметры рассмотрим ниже.

Замер тока проводимости

На картинке представлены различные схемы подключения для проведения испытаний ОПН, связанных с измерением тока проводимости:

В основном нормативное значение тока проводимости завод изготовитель указывает в техническом паспорте к изделию. Это значение берется на основании проводимых на предприятии испытаний и напрямую зависит от наибольшего длительно прикладываемого напряжения.

Измерение величины тока проводится амперметром или миллиамперметром. К выводам собранной схемы подключается лабораторный источник питания. При подаче нагрузки проводятся измерения тока. Нагрузка должна соответствовать величине наибольшего допустимого длительного напряжения.

Нужно отметить, что работы должны проводиться при установившейся температуре окружающей среды 20 ±15°С, на очищенных и вытертых досуха ограничителях перенапряжения, которые необходимо предварительно отключить от сети.

Замер сопротивления изоляции

Исходя из данных, приведенных в выше представленной таблице, видно, что при испытании ОПН до 3 кВ необходимо использовать мегомметр напряжением 1000 В, если свыше 3 кВ – нужен мегомметр на 2500 В.

Измеренное сопротивление для ОПН до 3 кВ должно быть выше 1000 мОм, напряжением от 3 до 35 кВ – должно быть в пределах рекомендованного изготовителем значения, выше 110 кВ – должно составлять не меньше 3000 мОм, в то же время результат не должен отличаться больше чем на ±30% от ранее произведенных испытаний или значений, указанных изготовителем.

О том, как правильно пользоваться мегаомметром, мы рассказали в соответствующей статье, с которой настоятельно рекомендуем ознакомиться!

По окончании замеров составляется протокол о проведении испытаний ОПН.

В нем указывается наименование и тип ограничителя, значения замеров сопротивления изоляции и тока проводимости, погодные условия, а также приборы, с помощью которых были произведены замеры. Образец протокола приведен ниже:

Напоследок рекомендуем ознакомиться с полезным материалом, предоставленном на видео (качество видеоролика не очень, но все же информация изложена понятно):

Вот и все, что мы хотели рассказать о методике испытания ОПН. Теперь вы знаете, как проводятся работы и для чего это нужно делать!

Интересное по теме:

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.

Рис.4 Схема включения ОПН

3.10.Защитные свойства ОПН объясняются вольт–амперная характеристикой варистора. Вольт – амперная характеристика конкретного варистора зависит от многих факторов, в том числе от технологии изготовления, рода напряжения – постоянного или переменного, частоты переменного напряжения, параметров импульсов тока, температуры и др. Типовая вольт- амперная характеристика варистора с наибольшим длительно допустимым напряжением 0.4 кВ в линейном масштабе приведена на рис. 5.

3.11.На вольт – амперной характеристике варистора можно выделить три характерных участка:

1) область малых токов;

2) средних токов и

3) больших токов.

Область малых токов – это работа варистора под рабочим напряжением, не превышающим наибольшее допустимое рабочее напряжение. В данной области сопротивление варистора весьма значительно. В силу неидеальности варистора сопротивление хотя и велико, но не бесконечно. поэтому через варистор протекает ток, называемый током проводимости. Этот ток мал – десятые доли миллиамперметра. 

3.12.При возникновении грозовых или коммутационных импульсов перенапряжений в сети варистор переходит в режим средних токов. На границе первой и второй областей происходит перегиб вольт – амперной характеристики, при этом сопротивление варистора резко уменьшается (до долей Ома). Через варистор кратковременно протекает импульс тока, который может достигать десятков тысяч ампер. Варистор поглощает энергию импульса перенапряжения, выделяя затем её в виде тепла, рассеивая в окружающее пространство. Импульс перенапряжения сети “срезается” (рис. 6). В третьей области ( больших токов) сопротивление варистора снова резко увеличивается. Эта область для варистора является аварийной.

Рис. 5 Вольт – амперная характеристика варистора

Рис. 6 Пример ограничения перенапряжения

Технические характеристики

Конкретная модель отличается следующими техническими характеристиками:

• временем срабатывания – в зависимости от скорости реакции на перепад напряжения;
• рабочим напряжением – значением данной величины, при которой элемент способен функционировать без разрушения на определённый временной промежуток;
• номинальным повышенным напряжением – величиной, которую изделие способно выдержать в течение 10 секунд;
• током утечки – от воздействия напряжения на ОПН и зависит от омического сопротивления элемента. Значение указанной характеристики – в сотых или тысячных долях ампер, перетекающих по защитному покрытию и полупроводниковому элементу;
• разрядным током – значение при импульсном скачке напряжения;
• устойчивостью к току волны перенапряжения – способностью не подвергаться разрушению при воздействии повышенного напряжения.

ОПН стандартизированы по величине указанных характеристик.

Технические характеристики

Ни одно описание устройств не обходится без информации о технических характеристиках. ОИН-1 имеет такие характеристики:

1. Длительно выдерживает напряжение до 275В, при стандартной частоте в 50 Гц.
2. Устанавливается на дин-рейку.
3. Ширина 17,5мм, что совпадает с размерами однополюсного автомата.
4. Во время работы потребляет ток 0,7 мА, при 275В.
5. Соответствует ГОСТам и прошёл сертификацию, поэтому может выдерживать импульсы до 10 кВ, с Iкз=5000А.
6. Есть версия ОИН-1С, оборудованная световым индикатором наличия напряжения в сети.
7. Клеммники позволяют подключать токопроводящие жилы от 4 до 16 мм.

Установка ограничителя перенапряжений

Стандартный разрядник B или C (возможно, B + C) состоит из двух компонентов:

1. Основа ограничителя
2. Сменная вставка с защитным элементом

Основа

Основание защитного устройства установлено на DIN-рейке TS35. Оно имеет два хомута. Подключите провод фазы ( L ) или нейтральный ( N ) на котором может появиться слишком большой электрический потенциал. С другой стороны подсоедините защитный провод PE, который подключен к защитной линии распределительного устройства.

Защитный проводник должен иметь минимальное поперечное сечение 4 мм2, но не повредит взять ещё больше. В конце концов есть вероятность, что будет течь очень высокий ток.

Есть 3 контакта под терминалом PE. По стандарту в комплект входит вилка, которая вставлена в нужное место и позволяет соединять провода. Благодаря этим зажимам есть возможность удаленного уведомления в случае повреждения вставки или ее перегорания. Этот сигнал может быть подключен, например, к входу блока управления сигнализацией (смотрите схему). В этом случае панель управления будет проинформирована о повреждении вставки размыканием электрической цепи между красным и зеленым проводами.

Вставка

Вставка содержит все наиболее важные элементы, благодаря которым защитник правильно функционирует:

• Класс B (тип I) — основным элементом является просто искровой промежуток.
• Класс C (тип II) — здесь деталь варистор является основным элементом.

Эксплуатация ОПН

В процессе эксплуатации ОПН не подлежат ремонту и не требуют проведения профилактических испытаний повышенным напряжением в течение всего срока службы. Нормативный срок службы ОПН составляет 25 лет при гарантийном сроке хранения и эксплуатации 5 лет. При эксплуатации ОПН в районах с повышенным уровнем загрязненности атмосферы рекомендуется проводить их осмотр и периодическую очистку внешней поверхности. Очистку следует производить сухой ветошью, не оставляющей волокон, а места сильного загрязнения протирать тампоном, смоченным спиртом. Применение масел, бензина, бензола, ацетона и металлических щеток запрещается.

Запрещается использование ОПН в качестве опорных изоляторов и их жесткое крепление к шинам (между шинами), где существует вероятность возникновения изгибающих усилий выше 300 Н (динамическое воздействие на шины при прохождении импульса тока) и внешнего нагрева контактной арматуры ОПН (контактных площадок) выше 40°С.

По желанию потребителя допускается измерение сопротивления ОПН мегомметром на 2500 В. Сопротивление отключенного от токоведущих частей ОПН должно быть не менее 10000 МОм при рабочем напряжении сети 6 (10) кВ.

При профилактических испытаниях изоляции электрооборудования повышенным напряжением, сами ОПН должны быть отключены от токоведущих частей электроустановки с принятием мер, исключающих их пробой (видимый разрыв цепи).

1935

Закладки

Последние публикации

Завершен очередной этап внедрения системы учета электроэнергии Череповецкого ФМК

Вчера, в 16:34

13

Курскэнерго продолжает модернизацию уличного освещения в Курской области

Вчера, в 11:59

17

Игорь Маковский открыл сессию «Стратегический диалог 2022

27 декабря в 15:22

17

BIM-чертежи ИБП IPPON – просто, легко и удобно

26 декабря в 22:22

15

Впервые в России начали готовить специалистов по глобальным энергетическим рынкам

24 декабря в 22:16

15

Сотрудник «Смоленскэнерго» удостоен государственной награды

24 декабря в 15:28

39

Atos в России переходит на внутренний электронный документооборот в рамках реализации стратегии устойчивого развития

24 декабря в 13:43

37

Ректору НИУ «МЭИ» Николаю Рогалеву вручили государственную награду в Белом доме

23 декабря в 22:11

17

Сотрудники Курскэнерго поздравили ветерана Великой Отечественной войны и Курскэнерго с Днем энергетика

23 декабря в 17:56

37

«Россети Центр и Приволжье Удмуртэнерго» подвело итоги года в свой профессиональный праздник

23 декабря в 17:38

38

Самые интересные публикации

Новая газотурбинная ТЭЦ в Касимове выдаст в энергосистему Рязанской области более 18 МВт мощности

4 июня 2012 в 11:00

214423

Выключатель элегазовый типа ВГБ-35, ВГБЭ-35, ВГБЭП-35

12 июля 2011 в 08:56

46122

Выключатели нагрузки на напряжение 6, 10 кВ

28 ноября 2011 в 10:00

36377

Распределительные устройства 6(10) Кв с микропроцессорными терминалами БМРЗ-100

16 августа 2012 в 16:00

21611

Элегазовые баковые выключатели типа ВЭБ-110II

21 июля 2011 в 10:00

20455

Признаки неисправности работы силовых трансформаторов при эксплуатации

29 февраля 2012 в 10:00

18941

Оформляем «Ведомость эксплуатационных документов»

24 мая 2017 в 10:00

16773

Правильная утилизация батареек

14 ноября 2012 в 10:00

14239

Проблемы в системе понятий. Отсутствие логики

25 декабря 2012 в 10:00

12365

Порядок переключений в электроустановках 0,4 – 10 кВ распределительных сетей

31 января 2012 в 10:00

11724

Как выбрать ОПН?

С технической стороны выбор ОПН сводится к его вольтамперной характеристике – для его безопасной работы в электрической сети ВАХ поднимают (снижается тепловая стабильность и ток проводимости ОПН, при снижении классификационного напряжения), а с другой, для того чтобы обеспечить координационный интервал для защищаемой изоляции, ВАХ необходимо снижать.

Из таблицы (при отсутствии точных значений) берется наибольшее рабочее напряжение сети в месте установки ОПН:

Класс напряжения электрооборудования, кВ	Наибольшее рабочее напряжение электрооборудования, кВ	Номинальное напряжение электрической сети, кВ	Наибольшее длительно допустимое напряжение в электрической сети, кВ
6	7,2	6,0	6,9
6	7,2	6,6	7,2
10	12	10,0	11,5
10	12	11,0	12,0
27	30	27	30
35	40,5	35	40,5

Наибольшее рабочее напряжение сети – определяющая величина при выборе ОПН.

Далее принимаются во внимание: длительность и ток однофазного замыкания на землю, наиболее вероятные виды перенапряжения, кратность внутреннего перенапряжения, структура сети и характеристики ее элементов (при установке в кабельных сетях – расстояние от источника питания к защищаемой электроустановке), для коммутационных перенапряжений – значения осциллограмм во время коммутаций на защищаемом оборудовании. Следует принять во внимание уже установленное оборудование по защите от перенапряжений и места их установки

Следует принять во внимание уже установленное оборудование по защите от перенапряжений и места их установки. Климатическое исполнение ОПН выбирается в соответствии с тем, планируете ли устанавливать его в закрытом распредустройстве или на открытом воздухе, с учетом загрязненности атмосферы

Климатическое исполнение ОПН выбирается в соответствии с тем, планируете ли устанавливать его в закрытом распредустройстве или на открытом воздухе, с учетом загрязненности атмосферы.

Некоторые моменты выбора:

При защите силовых трансформаторов от грозового перенапряжения ОПН должен устанавливаться до коммутационного аппарата и присоединяться наикратчайшим путем от вводов трансформатора к заземляющему устройству подстанции.

При установке ОПН в одной ячейке с трансформатором напряжения рекомендуется присоединять ОПН до предохранителя, чтобы предотвратить перегорание предохранителя при прохождении импульсных токов.

При наличии на присоединениях трансформаторов на стороне 3…20 кВ токоограничивающих реакторов ОПН должны быть установлены на шинах 3…20 кВ независимо от наличия ОПН возле трансформаторов.

Обмотки трансформаторов, которые не используются, должны быть соединены в треугольник или звезду (в соответствии с заводскими схемами), защищены ОПН и заземлены. Защита обмоток, которые не используются, не нужна, если к ним постоянно присоединена кабельная линия длиной не менее 30 м, которая имеет металлическую заземленную оболочку или броню.

Если к сборным шинам электростанции или подстанции присоединены вращающиеся электрические машины (электродвигатели, генераторы) и ВЛ на железобетонных опорах, то в начале защищенного молниезащитным тросом ввода должен быть установлен комплект ОПН с присоединением к заземлению.

Высоковольтные двигатели могут быть перегружены повторными запусками при отключениях во время разгона. Это справедливо, когда ток отключения меньше 600 А. Чтобы защитить эти двигатели, рекомендуется устанавливать ограничители непосредственно у выводов двигателя или, как альтернатива, у выключателя.

Принцип работы

Принцип действия ОПН объясняется нелинейным характером вольтамперных характеристик (ВАХ) варисторов. Для их изготовления применяется материал, где находит применение окись цинка в смеси с оксидами других металлов. Благодаря составу данной смеси, колонка, собранная из варисторов является комбинацией параллельных и последовательных включений p-n переходов, что и обуславливает природу вольтамперных характеристик нелинейных резисторов ограничителей.

Когда характеристики напряжения в сети соответствуют номинальным значениям, ограничитель находится в режиме непроводящего состояния. Величина тока в варисторах имеет мизерные значения и объясняется емкостным характером. При появлении в сети импульса напряжения, величина которого может вызвать пробой изоляции электрооборудования, в цепи нелинейных резисторов ОПН, в соответствии с их вольтамперными характеристиками, будет иметь место возникновение значительного импульса тока. В конечном итоге это снижает величину перенапряжения до параметров безопасных для безаварийной эксплуатации оборудования. Когда напряжение в сети нормализуется, ОПН вновь возвращается в непроводящий режим.

Урок 1. Назначение и принцип действия ОПН

Ограничители перенапряжений нелинейные (ОПН)-электрические аппараты, предназначенные для защиты оборудования систем электроснабжения от коммутационных и грозовых перенапряжений. Основным элементом ОПН является нелинейный резистор – варистор ( varistor, от англ. Vari(able) (Resi)stor – переменное, изменяющееся сопротивление).

Основное отличие материала нелинейных резисторов ограничителей от материала резисторов вентильных разрядников состоит в резко нелинейной вольт-амперной характеристики (ВАХ) и повышенной пропускной способности. Применение в ОПН высоконелинейных резисторов позволило исключить из конструкции аппарата искровые промежутки, что устраняет целый ряд недостатков, присущих вентильным разрядникам.

Основной компонент материала резисторов ОПН – оксид (окись) цинка ZnO. Оксид цинка смешивают с оксидами других металлов – закисью и окисью кобальта, окисью висмута и др. Технология изготовления оксидно-цинковых резисторов весьма сложна и трудоёмка и близка к требованиям при производстве полупроводников – применение химически чистого исходного материала, выполнение требований по чистоте и т. д. Основные операции при изготовлении – перемешивание и измельчение компонентов, формовка ( прессование) и обжиг. Микроструктура варисторов включает в себя кристаллы оксида цинка (полупроводник n – типа) и междукристаллической прослойки ( полупроводник p – типа). Таким образом, варисторы на основе оксида цинка ZnO являются системой последовательно – параллельно включённых p – n переходов. Эти p – n переходы и определяют нелинейные свойства варисторов, то есть нелинейную зависимость величины тока, протекающего через варистор, от приложенного к нему напряжения.

В настоящее время варисторы для ограничителей изготовляются как цилиндрические диски диаметром 28 – 150 мм, высотой 5 – 60 мм (рис 1). На торцевой части дисков методом металлизации наносятся алюминиевые электроды толщиной 0.05-0.30 мм. Боковые поверхности диска покрывают глифталевой эмалью, что повышает пропускную способность при импульсах тока с крутым фронтом.

Рис. 1. Нелинейный резистор – варистор

Диаметр варистора ( точнее — площадь поперечного сечения ) определяет пропускную способность варистора по току, а его высота — параметры по напряжению.

При изготовлении ОПН то или иное количество варисторов соединяют последовательно в так называемую колонку. В зависимости от требуемых характеристик ОПН и его конструкции и имеющихся на предприятии варисторов ограничитель может состоять из одной колонки (состоящей даже из одного варистора) или из ряда колонок, соединённых между собой последовательно/ параллельно.

Для защиты электрооборудования от грозовых или коммутационных перенапряжений ОПН включается параллельно оборудованию (рис. 2 ).

Рис.2

Защитные свойства ОПН объясняются вольт–амперная характеристикой варистора.

Вольт – амперная характеристика конкретного варистора зависит от многих факторов, в том числе от технологии изготовления, рода напряжения — постоянного или переменного, частоты переменного напряжения, параметров импульсов тока, температуры и др.

Типовая вольт- амперная характеристика варистора с наибольшим длительно допустимым напряжением 0.4 кВ в линейном масштабе приведена на рис. 3.

Рис. 3. Вольт – амперная характеристика варистора

На вольт – амперной характеристике варистора можно выделить три характерных участка: 1) область малых токов; 2) средних токов и 3) больших токов. Область малых токов – это работа варистора под рабочим напряжением, не превышающим наибольшее допустимое рабочее напряжение. В данной области сопротивление варистора весьма значительно. В силу неидеальности варистора сопротивление хотя и велико, но не бесконечно. поэтому через варистор протекает ток, называемый током проводимости. Этот ток мал — десятые доли миллиамперметра.

При возникновении грозовых или коммутационных импульсов перенапряжений в сети варистор переходит в режим средних токов. На границе первой и второй областей происходит перегиб вольт – амперной характеристики, при этом сопротивление варистора резко уменьшается (до долей Ома). Через варистор кратковременно протекает импульс тока, который может достигать десятков тысяч ампер. Варистор поглощает энергию импульса перенапряжения, выделяя затем её в виде тепла, рассеивая в окружающее пространство. Импульс перенапряжения сети “ срезается” (рис. 4).

Рис. 4

В третьей области ( больших токов) сопротивление варистора снова резко увеличивается. Эта область для варистора является аварийной.