50
АНАЛИТИКА
СЕТИ РОССИИ
50
в
о
з
д
у
ш
н
ы
е
Л
Э
П
воздушные ЛЭП
Особенности производства
защитных аппаратов
для ВЛ 35–500 кВ
В
мае
2012
года
в
Санкт
-
Петербурге
со
-
стоялась
Третья
Российская
конференция
по
молниезащите
.
Как
и
на
первых
двух
конференциях
,
здесь
широко
обсуждалась
молниезащита
воздушных
линий
электропередач
с
помощью
аппаратов
,
собранных
на
основе
оксидно
-
цинковых
варисторов
—
ограничителей
перенапря
-
жений
и
линейных
разрядников
.
Приятно
отметить
,
что
по
сравнению
с
первой
конференцией
(
г
.
Новоси
-
бирск
, 2008
г
.),
где
в
основном
обсуждались
методики
определения
параметров
защитных
аппаратов
,
про
-
блемы
установки
и
целесообразность
данного
спосо
-
ба
молниезащиты
,
появилась
возможность
оценить
реальный
опыт
применения
защитных
аппаратов
на
ВЛ
.
За
пять
неполных
лет
в
Российской
Федерации
защитными
аппаратами
были
оснащены
линии
всех
классов
напряжения
от
35
до
500
кВ
.
При
этом
ис
-
пользовались
как
ограничители
перенапряжений
,
непосредственно
подключённые
к
фазному
проводу
,
так
и
ОПН
с
внешним
искровым
промежутком
—
ли
-
нейные
разрядники
.
Защитные
аппараты
устанавли
-
вались
на
опорах
ВЛ
различными
способами
:
закре
-
плялись
на
траверсе
опоры
и
гибким
проводником
подключались
к
проводу
,
подвешивались
непосред
-
ственно
на
фазные
провода
,
устанавливались
на
до
-
полнительные
металлоконструкции
и
т
.
д
.
Основные
вопросы
,
задаваемые
представителям
ЗАО
«
Полимер
-
Аппарат
»
как
производителям
защит
-
ных
аппаратов
,
следующие
:
•
каково
количество
уже
установленных
защитных
аппаратов
;
•
какова
продолжительность
их
эксплуатации
;
•
сколько
защитных
аппаратов
вышло
из
строя
.
Эффективность
же
защиты
ВЛ
ограничителями
перенапряжений
или
линейными
разрядниками
уже
принимается
как
факт
и
подтверждается
на
всех
вы
-
полненных
объектах
.
Конкретные
примеры
реализованных
проек
-
тов
молниезащиты
с
применением
продукции
ЗАО
«
Полимер
-
Аппарат
»
описаны
в
статье
П
.
Журавлёва
«
Защита
ВЛ
от
грозы
:
история
,
опыт
,
перспективы
»
*
.
Сергей ЖУРАВЛЁВ,
к.т.н., заместитель директора по производству ЗАО «Полимер-Аппарат»
Ограничитель
перенапряжений
на
ВЛ
Ограничитель
перенапряжений
на
ВЛ
330
кВ
330
кВ
*
Журнал
«
ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ
.
Передача
и
распределе
-
ние
»,
№
6 (9),
ноябрь
-
декабрь
2011
г
.,
с
. 98—101.
В
настоящее
время
опыт
отдельных
проектов
действительно
невелик
.
Например
,
двухцепная
ВЛ
110
кВ
«
Шепси
—
Туапсе
тяг
.»
эксплуатируется
с
ограничителями
перенапряжений
на
верхних
фазах
и
без
грозозащитного
троса
уже
с
2007
года
,
но
дли
-
на
этой
линии
всего
10
км
.
А
ВЛ
330
кВ
«
Баксан
—
Кисловодск
»
и
«
Черкесск
—
Кисловодск
»
общей
протя
-
жённостью
138
км
эксплуатируется
с
ограничителя
-
ми
перенапряжений
всего
1
год
.
Попробуем
суммировать
небольшой
опыт
,
по
-
лученный
на
отдельных
воздушных
линиях
.
За
неимением
достоверной
информации
в
данной
статье
рассматривается
опыт
эксплуатации
только
защитных
аппаратов
производства
ЗАО
«
Полимер
-
Аппарат
».
С
2007
по
2012
гг
.
компания
выполни
-
ла
поставку
защитных
аппаратов
на
18
объектов
строительства
и
реконструкции
воздушных
линий
электропередач
классов
напряжения
35—500
кВ
.
Суммарный
опыт
эксплуатации
составляет
10
тысяч
лет
.
То
есть
можно
представить
,
что
в
РФ
существу
-
ет
одна
воздушная
линия
протяжённостью
40
км
и
опыт
эксплуатации
этой
линии
— 25
лет
.
При
этом
повреждений
защитных
аппаратов
,
установленных
на
каждой
опоре
и
каждой
фазе
данной
линии
,
не
зафиксировано
.
51
№ 5 (14), сентябрь-октябрь, 2012
51
Естественно
,
можно
возразить
,
что
некорректно
сравнивать
большое
число
практически
новых
ап
-
паратов
с
малым
числом
аппаратов
,
проработавших
практически
весь
срок
службы
.
Однако
опыт
приме
-
нения
подстанционных
ограничителей
перенапряже
-
ний
производства
ЗАО
«
Полимер
-
Аппарат
» (
с
2003
го
-
да
выпущено
около
50000
аппаратов
классов
35—
750
кВ
)
может
как
-
то
оправдать
приведённое
срав
-
нение
.
При
изготовлении
защитных
аппаратов
для
воз
-
душных
линий
производитель
должен
обеспечивать
их
соответствие
особым
требованиям
эксплуатации
.
При
использовании
ОПН
на
ВЛ
ключевую
роль
играет
надёжность
самих
защитных
аппаратов
.
Если
на
обыч
-
ной
линии
установлено
только
6
защитных
аппаратов
(
на
подстанциях
),
то
на
ВЛ
,
защищённой
ОПН
,
их
мо
-
жет
быть
несколько
сотен
.
Соответственно
,
чтобы
со
-
хранить
надёжность
ВЛ
на
том
же
уровне
,
надёжность
ОПН
должна
быть
на
два
порядка
выше
обычной
,
что
возможно
только
при
применении
современных
техно
-
логий
массового
производства
,
снижающего
до
мини
-
мума
использование
ручного
труда
и
,
соответственно
,
зависимость
от
человеческого
фактора
.
Фактически
в
России
только
два
-
три
производителя
отвечают
указан
-
ным
требованиям
.
Кроме
того
,
производитель
должен
обладать
доста
-
точными
ресурсами
,
чтобы
обеспечить
поставку
боль
-
шого
объёма
продукции
в
короткие
сроки
.
Это
касается
как
производительности
оборудования
,
так
и
наличия
компонентов
для
производства
защитных
аппаратов
.
Материалы
,
используемые
при
производстве
защитных
аппаратов
—
металл
,
стекловолокно
,
полимерные
смо
-
лы
и
даже
электротехнический
силикон
, —
российский
изготовитель
может
получать
из
разных
источников
,
не
меняя
при
этом
качества
конечной
продукции
.
Основным
же
компонентом
защитных
аппаратов
являются
оксидно
-
цинковые
варисторы
.
На
россий
-
ском
рынке
представлено
большое
количество
произ
-
водителей
оксидно
-
цинковой
керамики
,
в
том
числе
и
отечественных
,
но
отвечают
требованиям
массового
производства
качественной
продукции
только
два
про
-
изводителя
.
Высоконелинейные
резисторы
(
варисторы
),
основу
которых
составляет
оксид
цинка
с
добавлением
окислов
некоторых
других
металлов
,
впервые
были
изготовлены
в
50-
х
годах
и
ограниченно
применялись
в
радиотехни
-
ке
.
В
конце
60-
х
—
начале
70-
х
годов
технология
синтеза
оксидно
-
цинковых
композиций
быстро
совершенство
-
валась
,
и
в
нашей
стране
и
Японии
практически
одно
-
временно
были
произведены
варисторы
,
способные
работать
в
сильноточной
аппаратуре
.
Специфика
производства
оксидно
-
цинковых
вари
-
сторов
(
ОЦВ
)
состоит
в
необходимости
применения
химически
чистого
исходного
материала
,
соблюде
-
ния
требований
чистоты
в
процессе
производства
и
тщательности
перемешивания
компонентов
,
близких
к
требованиям
,
используемым
при
производстве
по
-
лупроводников
[1].
Основной
компонент
сырья
—
ок
-
сид
цинка
ZnO —
является
полупроводником
n-
типа
с
удельным
объёмным
сопротивлением
0,1—1,0
Ом
·
см
.
Обжиг
кристаллов
ZnO
в
окислительной
среде
при
тем
-
пературе
300°
С
приводит
к
уменьшению
их
проводи
-
мости
на
порядок
и
появлению
нелинейных
свойств
1 —
кристаллы
оксида
цинка
(p-
полупроводник
);
2 —
межкристаллические
прослойки
(n-
полупроводник
);
3 —
линии
тока
;
4 —
активные
зоны
(
р
-n-
переходов
).
Рис
.
Структура
материала
варисторов
Линейные
разрядники
на
ВЛ
220
кВ
Линейные
разрядники
на
ВЛ
220
кВ
52
СЕТИ РОССИИ
(
коэффициент
нелинейности
ВАХ
α
= 0,3—0,5).
Для
резкого
уменьшения
α
варисторов
оксид
цинка
сме
-
шивают
с
незначительным
количеством
окисей
других
металлов
:
висмута
(Bi
2
O
3
),
кобальта
(
СоО
,
Со
2
О
3
),
мар
-
ганца
(
М
n
О
),
сурьмы
(Sb
2
O
3
).
После
перемешивания
(
как
правило
,
мокрого
,
в
шаровых
мельницах
)
прово
-
дят
формовку
(
прессование
)
ОЦВ
при
давлении
30—
40
МПа
и
их
обжиг
в
силитовых
электропечах
в
при
-
сутствии
кислорода
при
температуре
1200—1350°
С
.
Микроструктура
полученных
таким
образом
вари
-
сторов
(
рис
.)
включает
в
себя
кристаллы
оксида
цинка
1 (
полупроводник
n-
типа
)
размером
1—10
мкм
,
окру
-
жённые
прослойкой
2
толщиной
0,1—1,0
мкм
(
полу
-
проводник
p-
типа
).
Удельное
объемное
сопротивление
кристаллов
ZnO
составляет
1—10
Ом
·
м
,
межкристалли
-
ческой
прослойки
— 10
12
—10
13
Ом
·
м
.
Таким
образом
,
варисторы
на
основе
ZnO
представляют
собой
си
-
стему
последовательно
и
параллельно
включённых
р
-n
переходов
,
которые
и
определяют
их
нелинейные
свойства
.
В
Российской
Федерации
до
2000
года
варисторы
серийно
изготовлялись
на
Корниловском
фарфоровом
заводе
.
Также
существовали
и
существуют
несколько
небольших
варисторных
производств
.
Непосредствен
-
ное
участие
в
производстве
варисторов
принимали
также
научные
сотрудники
ЗАО
«
Полимер
-
Аппарат
».
Но
до
настоящего
времени
технологий
и
оборудования
,
по
-
зволяющих
обеспечить
стабильное
качество
варисто
-
ров
,
создать
не
удалось
.
В
августе
текущего
года
в
ЗАО
«
Полимер
-
Аппарат
»
запущен
новый
цех
по
производству
металло
-
оксидных
варисторов
.
Производство
создано
на
принципиаль
-
но
новом
для
российских
производителей
варисторов
технологическом
уровне
.
В
производстве
варисторов
отсутствуют
так
привычные
отечественным
производи
-
телям
шаровые
мельницы
,
грануляторы
,
котлы
для
вы
-
паривания
воды
из
шликера
,
увлажнители
и
т
.
д
.
С
помощью
зарубежных
специалистов
установлена
автоматическая
линия
производительностью
0,9
тон
-
ны
варисторов
в
сутки
.
Линия
включает
в
себя
систему
подготовки
шликера
,
распылительную
сушилку
для
по
-
лучения
гранулята
,
гидравлические
пресс
-
автоматы
для
прессования
варисторов
,
туннельную
печь
для
обжига
,
шлифовальную
установку
,
участки
металлизации
и
вы
-
соковольтных
испытаний
варисторов
.
Внедрение
самой
современной
технологии
позволи
-
ло
получить
варисторы
стабильного
качества
,
чего
так
не
хватает
отечественным
изготовителям
,
и
вплотную
приблизиться
по
качественным
показателям
к
ведущим
мировым
компаниям
-
производителям
.
На
предприятии
реализован
100%
выходной
контроль
основных
элек
-
трических
характеристик
варисторов
.
Результаты
ис
-
пытаний
постоянно
подтверждают
,
что
варисторы
об
-
ладают
повышенной
энергоёмкостью
и
стойкостью
к
импульсам
тока
,
характерным
для
прямых
ударов
мол
-
нии
,
что
особо
важно
при
комплектации
ОПН
,
работаю
-
щих
на
воздушных
линиях
.
ЛИТЕРАТУРА
1
А
.
И
.
Афанасьев
,
И
.
М
.
Богатенков
.
Высоковольтные
испытания
электрических
аппаратов
.
Часть
1.
Ис
-
пытания
нелинейных
ограничителей
перенапряже
-
ния
.
Учеб
.
пособие
для
вузов
.
Санкт
-
Петербург
.
Из
-
дательство
СПбГТУ
. 1998
г
.
Производство
варисторов
ЗАО
«
Полимер
-
Аппарат
»
Производство
варисторов
ЗАО
«
Полимер
-
Аппарат
»
Туннельная
печь
для
обжига
оксидно
-
цинковой
Туннельная
печь
для
обжига
оксидно
-
цинковой
керамики
керамики
Оригинал статьи: Особенности производства защитных аппаратов для ВЛ 35—500 кВ.
В мае 2012 года в Санкт-Петербурге состоялась Третья Российская конференция по молниезащите. Как и на первых двух конференциях, здесь широко обсуждалась молниезащита воздушных линий электропередач с помощью аппаратов, собранных на основе оксидно-цинковых варисторов — ограничителей перенапряжений и линейных разрядников. Приятно отметить, что по сравнению с первой конференцией (г. Новосибирск, 2008 г.), где в основном обсуждались методики определения параметров защитных аппаратов, проблемы установки и целесообразность данного способа молниезащиты, появилась возможность оценить реальный опыт применения защитных аппаратов на ВЛ.
