ОПН или ограничитель импульсных перенапряжений нелинейный — основной аппарат (коммутационное устройство) для защиты ветки электролинии от резкого импульсного перенапряжениям. Пришёл на смену вентильным резисторам. Нормы производства и установки введены ГОСТом Р 52725-2007. В разных источниках для обозначения ограничителя встречается понятие разрядник без искровых промежутков или аббревиатура УЗПН.
Необходимость защиты от импульсных перенапряжений
Импульсное перенапряжение — резкое увеличение разности потенциалов в сети, превышающее максимальную границу рабочего напряжения. Скачок короткий — до 1 наносекунды (1•10-9 сек.), поэтому обычные УЗМ могут не успеть сработать и пропустить импульс во внутреннюю электросеть. Амплитуда может превосходить номинальную в 10 раз.
Происхождение:
- атмосферное (грозовое) — вызваны попаданием молнии с усреднённой силой тока 200кА в молниеотвод дома или в объекты рядом с ним (ток уходит в землю, но в проводке дома возникает ЭДС);
- коммутационное — неполадки или замены коммутационного оборудования/участков цепи, запуск мощного электрооборудования, выход из строя трансформатора.
Вне зависимости от характера возникновения подобные неполадки несут с собой риск для всех подключённых приборов: возгорание изоляции проводки (рассчитана на 1-1,5 кВ), повреждение электросхем приборов и их полная непригодность ремонту.
Устройство и принцип действия нелинейного ограничителя
Работа ОПН основана на специфическом свойстве варистора — полупроводника с нелинейной вольт-амперной характеристикой. При регулярной разности потенциалов электропроницаемость элемента стремится к нулю и составляет несколько млА. Резкий скачок напряжения открывает туннельную проводимость (>1000 Ам), сопротивление практически исчезает, импульс оперативно выводится из системы. Материал проводника — оксид цинка, иногда с добавлением оксидов других металлов (кобальта, висмута и пр.).
Разрядник состоит из пластин резистора круглого сечения (количество ориентировано на расчётное перенапряжение), которые сложены в колонку, помещены в трубку из стекловолокна и зашиты в ребристую изоляционную рубашку. Герметичность обеспечивает заполнение пустот вязким кремний-органическим составом. С двух сторон конструкция плотно зажата фланцами. Особенность устройства в осуществлении быстрого и безопасного вывода тепловой энергии в окружающую среду — во время приёма импульса температура варистора достигает 100-150°С.
Конструкция современных модульных ограничителей отличается. Это пластиковый корпус 17,5 мм шириной (ОИН-1), в который вмещён тепловой предохранитель, съёмный варисторный блок и клеммы с насечками. Существуют модели со световыми индикаторами. Имеют крепление на din-рейку.
С одной стороны ограничителя закрепляется силовой кабель, а с другой — заземление.
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.
Классы защиты и схема подключения разрядников к сети
Для комплексной защиты внутренних систем электрообеспечения от проникновения мощного разрушительного импульса разрядники распределены по ступеням в зависимости от класса защиты.
- Класс B принимает последствия прямого удара молнии в ЛЭП или оборудование электрозащиты дома. Устанавливается на внешнем распределительном щите на ввод силовой линии к строению.
- Класс C справляется с коммутационными скачками и грозовыми, которые прошли первый этап защиты. Прибор размещают в главном распределительном щитке внутри коттеджа или в пристройке-гараже, подъезде многоэтажного дома, на этаже админздания.
- Класс D призван погасить остаточные явления. Полезен непосредственно перед электроприборами. Ограничитель может быть интегрирован в розетку.
Схема подключения ОПН имеет свои особенности для однофазной и трёхфазной сети, TNC и TNS принципов заземления (объединённые или нет, основной и защитный проводник).
Приборы устанавливают параллельно основной сети перед вспомогательным генератором, счётчиком и остальным оборудованием. Чтобы избежать последствий возможного короткого замыкания с землёй, перед разрядником используют автоматический выключатель.
В схеме подключения ОИП-1 к однофазной сети к одной клемме подходит силовая линия, к другой закреплён кабель заземления. При разделении нолей основной соединён с землёй отдельно. Трёхфазная сеть предполагает защиту каждой фазы отдельно (и нуля для TNS).
Безопасность и эффективность электрозащитного оборудования
Сохранность электросистем в административных зданиях и многоквартирных домах — предмет ответственности коммунальных предприятий. В частном доме собственник сам заботится о безопасности.
Монтаж ОПН стоить доверить профессионалу, хотя сложности изначально незаметны. Важно избегать дешёвого некачественного оборудования, которое само может стать очагом опасности. Использовать электрооборудование необходимо строго согласно с техническим характеристикам.
Проверить исправность аппаратуры рационально в марте–апреле месяце до начала сезона гроз. Существует 2 основных метода диагностики защитных приборов: бесконтактное измерение температуры нагревания тепловизором проводят в первую очередь, по результатам дополнительно контролируют проходящий ток микро- или миллиамперметром.
Модульный ограничитель напряжения оснащён окошком индикатора работоспособности: зелёный цвет показывает готовность выполнять функции, красный — неисправность. В последнем случае предписана оперативная замена варисторной части. Таким образом, данный вид электрооборудования проще использовать в домашних условиях.
ОПН — электрооборудование, которое защищает от краткосрочных скачков напряжения большой амплитуды. Оно не способно справляться с устойчивым перенапряжением или падением разницы потенциалов, поэтому используется в комплексе с УЗМ и УЗО.
