Ograniczniki przepięć WN (Wysokiego napięcia)

Ograniczniki przepięć wysokiego napięcia (WN)

Sieci wysokiego napięcia w zdecydowanej większości składają się z linii napowietrznych. Nietrudno więc domyślić się, że w porównaniu do np. sieci SN są one dużo bardziej zagrożone wielokrotnymi udarami piorunowymi. Skuteczną ochronę przed powstałymi w ich wyniku uszkodzeniami infrastruktury zapewniają ograniczniki przepięć WN, mogące zabezpieczać sieć również przed przepięciami wewnętrznymi. Jakie rozwiązania stosowane są jednak w tym celu i z czym dokładniej muszą się one mierzyć? 

Przepięcia w sieciach wysokiego napięcia – Skutki i zagrożenia

Niezależnie od wysokości obsługiwanego napięcia, sieci elektroenergetyczne są zagrożone przepięciami, czyli nagłymi wzrostami napięcia powyżej wartości nominalnej systemu. Ich najbardziej oczywistym źródłem są wspomniane wyżej wyładowania atmosferyczne, określane mianem przepięć zewnętrznych. Dzieli się je kolejno na bezpośrednie (uderzenie pioruna prosto w infrastrukturę) oraz indukowane (powodowane bliskimi wyładowaniami doziemnymi). 

Oprócz tego wyróżnia się także przepięcia wewnętrzne powstające w sieci samej w sobie. Do tej kategorii zaliczamy m.in. przepięcia:

• łączeniowe – będące skutkiem operacji łączeniowych takich jak włączanie lub rozłączanie niektórych urządzeń;
• dorywcze – spowodowane nagłymi zmianami obciążenia;
• zwarciowe – powstające w wyniku zwarć w obrębie danej instalacji.

Niezależnie od rodzaju i intensywności przepięć, bezpośrednim skutkiem ich występowania w sieciach wysokiego napięcia jest najczęściej uszkodzenie elementów infrastruktury. W przypadku najsilniejszych wyładowań, może nawet dojść do ich zniszczenia, co z kolei prowadzić będzie do zakłóceń w ciągłości zasilania i kosztownych przestojów.

Mimo że nie da się całkowicie zapobiec przepięciom, operatorzy systemów przesyłowych, stacji elektroenergetycznych czy elektrowni mogą skutecznie chronić przed nimi sieć. Kluczową rolę ma w tym przypadku odpowiedni dobór ograniczników przepięć WN.

Jak działa ogranicznik przepięć wysokiego napięcia?

Zanim omówimy kwestię doboru zabezpieczeń, przyjrzyjmy się dokładniej temu, jak funkcjonują nasze ograniczniki przepięć PROXAR oparte na warystorach z tlenków metali (ZnO). Przy napięciu roboczym warystor znajduje się w stanie zaporowym – przepływa przez niego wówczas prąd pojemnościowy. W momencie przepięcia natychmiast przechodzi on w stan przewodzenia, obniżając swoją rezystancję praktycznie do zera. Skutkuje to ograniczeniem dalszego wzrostu napięcia, a tym samym stłumieniem przepięcia, po którym ogranicznik wraca do stanu roboczego. 

Opisany wyżej sposób działania wynika z nieliniowej charakterystyki napięciowo-prądowej warystorów, które stanowią jedyny aktywny element ich konstrukcji. W przeciwieństwie do starszych iskiernikowych odgromników zaworowych, beziskiernikowe ograniczniki PROXAR tłumią przepięcia w szerszym zakresie, również te łączeniowe lub dynamiczne. 

Zastosowania ograniczników przepięć wysokiego napięcia

Ograniczniki przepięć stanowią jeden z kluczowych elementów ochrony sieci wysokiego napięcia, zwłaszcza tam, gdzie infrastruktura narażona jest na szczególnie silne udary. Przyjrzyjmy się bliżej miejscom i konfiguracjom, w których najczęściej znajdują zastosowanie.

Typowe środowiska pracy ograniczników WN to rozległe oraz mocno obciążone fragmenty sieci – stacje elektroenergetyczne, linie przesyłowe wysokiego napięcia oraz elektrownie. Pełnią one funkcję bezpośredniej ochrony najistotniejszych komponentów infrastruktury, takich jak przekładniki prądowe i napięciowe, izolatory kompozytowe oraz urządzenia rozdzielcze. 

W praktyce wykorzystuje się różne konfiguracje montażowe ograniczników dla sieci WN, dostosowane do lokalnych warunków i wymagań instalacji. Najbardziej powszechną formą jest tzw. ogranicznik stacyjny – montowany bezpośrednio przy transformatorze lub na stanowisku rozdzielczym, w bliskim sąsiedztwie chronionego elementu. Takie umiejscowienie pozwala na natychmiastowe odprowadzenie energii przepięcia do ziemi, bez narażania pozostałych komponentów. 

Dobór odpowiedniego rozwiązania zależy nie tylko od napięcia znamionowego i klasy energetycznej, ale również od szczegółowej analizy środowiska pracy. Chodzi tutaj m.in. o lokalizację w strefie burzowej, warunki eksploatacyjne oraz konfigurację sieci uziemiającej. W każdym z przypadków celem jest jedno: zapewnienie maksymalnej ochrony infrastruktury przy minimalnym wpływie na jej bieżącą eksploatację.

Kluczowe parametry ograniczników WN – Jak dobrać odpowiedni model?

Wybór odpowiedniego ogranicznika przepięć wysokiego napięcia to nie tylko kwestia spełnienia wymogów technicznych. Najistotniejsze jest w tym przypadku dopasowanie jego parametrów do charakterystyki konkretnego systemu. Błędnie dobrany model może bowiem okazać się niewystarczający w warunkach dynamicznej pracy sieci, narażając tym samym infrastrukturę na ryzyko uszkodzeń lub nadmiernego zużycia.

Jednym z najważniejszych parametrów, który należy uwzględnić, jest maksymalne napięcie ciągłej pracy (Uc). To najwyższe napięcie, jakie może trwale występować na zaciskach ogranicznika bez powodowania jego trwałego przewodzenia. W przypadku systemów WN wartość Uc powinna być wyższa od maksymalnego napięcia roboczego sieci, z uwzględnieniem tolerancji oraz zjawisk przejściowych.  pozwala uniknąć przypadkowego uruchomienia ogranicznika w normalnych warunkach pracy.

Kolejnym istotnym parametrem jest wytrzymałość energetyczna ogranicznika, często określana jako jego „klasa energetyczna”. Parametr ten określa maksymalną ilość energii, jaką urządzenie jest w stanie wielokrotnie i bezpiecznie rozproszyć podczas jednorazowego lub wielokrotnego udaru i wrócić do stabilnego stanu pracy pod napięciem sieci. W zależności od typu instalacji – stacji WN, linii przesyłowej czy elektrowni – może być wymagany ogranicznik klasy I, II lub III. Różnią się one dopuszczalnym poziomem energii impulsowej oraz częstotliwością działania.

Dobór ogranicznika nie kończy się na parametrach elektrycznych. Równie ważne są warunki środowiskowe, w jakich urządzenie będzie pracować. Obszary górskie, strefy przemysłowe o dużym zanieczyszczeniu powietrza, miejsca o wysokiej wilgotności – wszystkie te czynniki wpływają na trwałość izolacji zewnętrznej ogranicznika. W takich przypadkach warto postawić na modele w osłonie silikonowej, które charakteryzują się doskonałą odpornością na warunki atmosferyczne.

W praktyce dobór ogranicznika WN powinien zawsze opierać się na całościowej analizie warunków pracy systemu. Od napięcia nominalnego i rodzaju chronionego urządzenia, po częstość przepięć i lokalne uwarunkowania środowiskowe. Tylko wtedy możliwe jest zapewnienie skutecznej, długoterminowej ochrony, bez zbędnego przewymiarowania lub ryzyka przedwczesnego zużycia urządzenia.

Ograniczniki przepięć wysokiego napięcia marki PROXAR – Najwyższa jakość od polskiego producenta

Swoim klientom Protektel oferuje trzy modele ograniczników przepięć przeznaczonych do ochrony sieci wysokiego napięcia. Są to PROXAR IIN AC, PROXAR IIIN AC i PROXAR IVN AC przeznaczone do zabezpieczenia przed rozładowaniami różnej klasy.

*Według normy PN-EN 60099-4:2015-01

Cechami wspólnymi ograniczników marki PROXAR są zastosowanie w nich technologii beziskiernikowych warystorów ZnO, izolacja silikonowa oraz odporność na warunki środowiskowe. Wszystkie z nich są przystosowane do pracy w warunkach napowietrznych i wnętrzowych, na wysokościach do 1000 m n.p.m.

Dlaczego warto wybrać ograniczniki Protektel?

Jako producent zabezpieczeń elektroenergetycznych z wieloletnim doświadczeniem swoim klientom zapewniamy nie tylko najwyższej jakości produkty, ale przede wszystkim kompleksowe doradztwo. Nasi partnerzy decydując się na współpracę z nami mogą liczyć na wsparcie od A do Z – począwszy od doboru podzespołów, przez ich wdrożenie i uruchomienie, na codziennej eksploatacji oraz wsparciu technicznym skończywszy. 

Dodatkowo dysponujemy własnym laboratorium badawczym, dzięki czemu produkty jesteśmy w stanie dostosować do wymagań poszczególnego projektu wedle życzenia klienta. Nasze rozwiązania są ponadto zgodne z wymaganiami PTPiREE.

Szukasz ogranicznika przepięć WN? Skontaktuj się z nami

W celu doboru ograniczników odpowiednich dla poszczególnego projektu zachęcamy do skorzystania z naszego formularza kontaktowego. Po jego uzupełnieniu skontaktujemy się z Państwem w celu omówienia szczegółów – nasz dział handlowy dokładnie przyjrzy się Państwa potrzebom, a następnie zaproponuje konkretne rozwiązania.