Применение ОПН для защиты кабелей 6—500 кВ

Page 1
background image

Page 2
background image

«КАБЕЛЬ-news», № 4, 2014, www.kabel-news.ru

14

Тема номера

ÇÀÙÈÒÀ ÊË ÎÒ ÏÅÐÅÍÀÏÐßÆÅÍÈÉ

Применение ОПН для 
защиты кабелей 6—500 кВ

Михаил ДМИТРИЕВ,

 заместитель генерального директора

 по научной работе, ПКБ «РосЭнергоМонтаж», г. Санкт-Петербург, к.т.н.

ВВЕДЕНИЕ

В процессе эксплуатации оборудования его изо-

ляция подвергается воздействию не только рабочего 
напряжения сети, но и различных видов перенапря-
жений, таких, как грозовые, коммутационные, ква-
зистационарные (среди них выделяют режимные, 
резонансные, феррорезонансные, дуговые).

Основную опасность перенапряжения представля-

ют для внутренней изоляции оборудования, посколь-
ку она не является самовосстанавливающейся, т.е. 
её пробой приводит к необходимости длительного 
дорогостоящего ремонта. Перекрытия же внешней 
изоляции (например, изоляции воздушной линии) 
хотя и приводят к короткому замыканию, и вызыва-
ют отключение оборудования и потребителей, но для 
самой изоляции не опасны, и не требуется её ремонт.

Для защиты изоляции оборудования от грозовых 

и коммутационных перенапряжений в сетях всех 
классов номинального напряжения используются 
ограничители перенапряжений нелинейные типа 
ОПН (раньше для этих целей применялись разряд-
ники вентильные РВ). 

ОПН не предназначены для ограничения квази-

стационарных перенапряжений в силу недостаточ-
ной энергоёмкости нелинейных элементов. Поэтому 
для борьбы с этим видом перенапряжений:
•  в сетях всех классов номинального напряжения 

исключаются схемы, в которых могут развиться 
неблагоприятные процессы; 

•  применяется оборудование с антирезонансными 

свойствами; 

•  в сетях 6—35 кВ применяется резистивное зазем-

ление нейтрали.
Одна из важных областей применения ОПН — это 

защита кабельных линий от грозовых и коммутацион-
ных перенапряжений, которой и посвящена эта статья. 
Что касается необходимости установки ОПН у сило-
вых трансформаторов и на сборных шинах, то пере-
численные вопросы здесь рассматриваться не будут.

ЗАЩИТА ОТ КОММУТАЦИОННЫХ 

ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ

Традиционно считалось, что в сетях 6—220 кВ 

основную опасность для изоляции оборудования не-
сут лишь грозовые перенапряжения, а коммутацион-
ные в силу больших запасов прочности не являются 
определяющими.

Так, например, согласно ГОСТу [1] прочность 

изоляции оборудования при воздействии коммута-
ционных импульсов нормировалась лишь для сетей 
330—750 кВ, а изоляция оборудования 6—220 кВ ис-
пытывалась только грозовыми импульсами и одно-
минутным напряжением промышленной частоты.

Такой же вывод можно сделать и из ГОСТа [2], 

по которому на классы 6—220 кВ промышленность 
выпускала разрядники серий РВО, РВС, РВМГ, 
срабатывавшие лишь от перенапряжений большой 
кратности, характерных при грозовых процессах. 
Защита изоляции оборудования от коммутационных 
перенапряжений могла быть выполнена только с по-
мощью комбинированных разрядников серии РВМК, 
которые на классы 6—220 кВ в нормах отсутствова-
ли, а производились и устанавливались только на 
классы 330 кВ и выше.

Поэтому первый вопрос, который возникает у 

проектировщиков: требуется ли защита кабельных 
линий 6—220 кВ с помощью ОПН, если они проло-
жены в городских кабельных сетях и сетях промыш-
ленных предприятий, где нет грозовых перенапря-
жений? Т.е. грозовых перенапряжений в городских 
кабельных сетях нет, а коммутационные, если верить 
ГОСТу [1, 2], не опасны. Значит ли это, что при про-
ектировании таких сетей (рис. 1) кабельные линии 
можно не защищать от перенапряжений при помощи 
ОПН, установленных в их концах?

Стоимость ОПН ничтожно мала на фоне таковой 

для кабельной линии. Например, трёхфазный ком-
плект ОПН 110 кВ стоит около 100 тыс. руб., тогда 
как кабельная линия 110 кВ с учётом её монтажа — 


Page 3
background image

«КАБЕЛЬ-news», № 4, 2014, www.kabel-news.ru

15

Тема номера

ÇÀÙÈÒÀ ÊË ÎÒ ÏÅÐÅÍÀÏÐßÆÅÍÈÉ

Рис.1. Участок кабельной сети. Цветом показаны те ОПН, 

необходимость которых вызывает сомнение

до 100 млн рублей за каждый километр трассы. Из-
за этого проектировщики предпочитают не брать на 
себя ответственность и предусматривают в схемах 
защитные ОПН. Однако попробуем всё же ответить 
на вопрос: «Нужен ли ОПН в городских кабельных 
сетях 6—220 кВ?» — не с экономической, а с техни-
ческой точки зрения.

Опасность для изоляции оборудования коммута-

ционных перенапряжений (напомним, что грозовых 
перенапряжений в городских сетях нет) определяет-
ся двумя факторами:
•  прочностью изоляции оборудования;
•  уровнем перенапряжений, т.е. свойствами вы-

ключателей.
Со времён выпуска ГОСТов [1, 2] требования к 

прочности изоляции сетей не менялись, а вот парк 
выключателей изменился — вместо масляных и 
воздушных выключателей теперь в сетях приме-
няются вакуумные и элегазовые. Следовательно, 
вопрос о необходимости защиты изоляции город-
ских кабельных сетей 6—220 кВ можно заменить 
другим вопросом: не привела ли замена выклю-
чателей на новые к росту величины коммутацион-
ных перенапряжений или к критичному изменению 
формы их импульсов? Если вакуумные и элегазо-
вые выключатели при своей работе создают более 
опасные перенапряжения (по величине и форме), 
чем старые масляные и воздушные, то защита от 
коммутационных перенапряжений может потребо-
ваться, если же менее опасные — то защита за-
ведомо не требуется, ведь даже раньше она была 
не нужна.

По моему мнению, в сетях 6—220 кВ после об-

новления парка выключателей коммутационные пе-
ренапряжения стали менее опасными, то есть в го-
родских сетях установка ОПН на кабельных линиях 
для их защиты от коммутационных перенапряжений 
и раньше-то не требовалась, а теперь и тем более не 
нужна. Такого же мнения придерживаются извест-
ные специалисты в работах [3, 4]. 

У выключателей есть три харак-

теристики, которые непосредствен-
но влияют на создаваемые ими 
коммутационные перенапряжения:
•  ток среза 

i

СР

;

• скорость 

du/dt

 восстановления 

электрической прочности между 
контактами после гашения дуги;
• критическая скорость   подхода 
тока к нулю, при которой ещё воз-
можно гашение дуги.

Ток среза

 — это величина тока, 

которую выключатель может са-
мопроизвольно оборвать, погасив 
дугу, не дожидаясь перехода пере-
менного тока через нулевое значе-

ние. При отключении индуктивных элементов, таких, 
как реакторы и трансформаторы, мгновенный обрыв 
тока (срез тока) приводит к перенапряжениям, ведь 
индуктивность не допускает скачкообразного изме-
нения тока. Поскольку у современных вакуумных и 
элегазовых выключателей ток среза составляет не 
более 2—3 А, что меньше тока среза масляных и 
воздушных выключателей, то опасности для обору-
дования нет. Строго говоря, ток среза — это такое 
явление, которое никак не проявляет себя при ком-
мутации кабельных линий, представляющих собой 
скорее ёмкость, чем индуктивность, и поэтому мог 
здесь не рассматриваться.

Скорость восстановления электрической 

прочности

 определяет число пробоев промежутка 

между контактами, которые могут быть при комму-
тации. Если при отключении присоединения дуга 
в выключателе погасла, то между контактами воз-
никнет напряжение, и промежуток должен его вы-
держать. Если скорость восстановления прочности 
промежутка была недостаточной, то напряжение 
между контактами после гашения дуги приведёт к 
пробою промежутка и новому зажиганию дуги. По-
скольку каждый новый пробой — это, по сути, новое 
включение присоединения и перезаряд его ёмкости 
с одного напряжения на другое, то на присоедине-
нии возникают коммутационные перенапряжения, 
причём более высокой величины, чем при обычном 
его включении под сетевое напряжение.

У современных вакуумных и элегазовых выключа-

телей скорость восстановления прочности больше, 
чем у масляных и воздушных. Поэтому коммутации 
кабельных линий современными выключателями 
не сопровождаются повторными пробоями межкон-
тактного промежутка и коммутационными перена-
пряжениями повышенной кратности.

Критическая скорость подхода тока к нулю

 

также является тем параметром, который опреде-
ляет число пробоев межконтактного промежутка, а 
значит, и уровень коммутационных перенапряжений. 


Page 4
background image

«КАБЕЛЬ-news», № 4, 2014, www.kabel-news.ru

16

Тема номера

ÇÀÙÈÒÀ ÊË ÎÒ ÏÅÐÅÍÀÏÐßÆÅÍÈÉ

Критическая скорость подхода тока к нулю характе-
ризует способность выключателя гасить токи той 
или иной частоты. Скажем, вакуумный выключатель 
способен гасить токи даже очень большой частоты, 
ведь вблизи от момента перехода переменного тока 
через нулевое значение дуга в вакууме способна к 
быстрому распаду (таковы свойства вакуума). Эле-
газовый выключатель, напротив, не способен гасить 
токи высокой частоты, потому что за то небольшое 
время, когда переменный ток дуги находится вблизи 
от нулевого значения синусоиды, процессы распа-
да дуги не успевают завершиться. Иными словами, 
элегазовый выключатель надёжно гасит лишь токи 
низкой частоты, которые находятся вблизи от нуле-
вого значения синусоиды такое время, которое до-
статочно для гашения и распада дуги. Поясним, по-
чему способность вакуумного выключателя гасить 
токи практически любой частоты в некоторых слу-
чаях чревата появлением опасных коммутационных 
перенапряжений.

Положим, что выключатель получил команду на 

отключение трёхфазного присоединения, токи фаз 
которого имеют сдвиг в 120 градусов. Пусть в фазе 
«А» ток промышленной частоты оказался близок к 
нулевому значению синусоиды, и поэтому практиче-
ски сразу после получения команды на отключение в 
фазе «А» дуга погаснет, что приведёт к неполнофаз-
ному питанию присоединения по фазам «В» и «С». 
В этих двух фазах кроме тока промышленной часто-
ты появится ток более высокой частоты, связанный 
с переходным процессом в схеме, начавшимся после 
гашения дуги в фазе «А», и образованием упомяну-
того неполнофазного режима. Элегазовый выключа-
тель никак не отреагировал бы на появление в своём 
отключаемом токе составляющих высокой частоты, 
наложенных на ток 50 Гц. Вакуумный же выключа-
тель, напротив, при достаточной величине высоко-
частотной составляющей тока в сравнении с током 
50 Гц может среагировать на неё и погасить ток не в 
ноль тока промышленной частоты, а в один из нулей 
суммарного тока, имеющего и 50 Гц, и высокую ча-
стоту. Причём тут следует отметить, что нулей сум-
марного тока может быть много, и они появляются 
сразу же после гашения тока в фазе «А», т.е. уже при 
малом ходе расходящихся контактов. Получается, 
что вакуумный выключатель за счёт реакции на ток 
высокой частоты погасит дугу фаз «В» и «С» практи-
чески сразу же за тем, как дуга погасла в фазе «А». 
Иными словами, команда на отключение присоедине-
ния только получена, а во всех трёх фазах дуга уже 
погасла (в фазе «А» — за счёт естественного пере-
хода через ноль тока 50 Гц, в фазах «В» и «С» — за 
счёт реакции выключателя на ток высокой частоты, 
появившийся после гашения дуги фазы «А»).

Быстрое гашение дуги, которое произошло сра-

зу же после получения команды на отключение, 

т.е. при малом ходе расходящихся контактов, плохо 
тем, что между контактами в силу их близости ещё 
нет достаточной прочности. Следовательно, после 
гашения дуги напряжение, которое появится между 
контактами, наверняка вызовет повторный пробой, 
а он, как было пояснено ранее, приводит к пере-
заряду ёмкости присоединения и коммутационным 
перенапряжениям более высокой кратности, чем 
при простом включении с нулевыми начальными 
условиями.

Способность вакуумного выключателя отклю-

чать токи и низкой, и высокой частоты — это его 
замечательное свойство, которое полезно, напри-
мер, в различной аппаратуре специального на-
значения. Но в энергетике, где токи имеют частоту 
50 Гц, способность отключать высокочастотные 
токи, к сожалению, является лишней и портит репу-
тацию вакуумного выключателя, поскольку порож-
дает коммутационные перенапряжения.

На самом деле проблема реакции выключате-

ля на токи высокой частоты есть лишь там, где эти 
токи заметны на фоне тока промышленной часто-
ты. Такая ситуация иногда встречается при ком-
мутациях двигателей [3, 4], а вот при коммутации 
кабельных линий в городских кабельных сетях она 
нехарактерна.

Поэтому защита от коммутационных перенапря-

жений в сетях 6—220 кВ как не требовалась раньше, 
так и теперь не требуется. Исключение составляют 
сети, содержащие двигатели 6—10 кВ, коммутация 
которых вакуумными выключателями из-за повтор-
ных пробоев вследствие быстрого гашения дуги 
тока, содержащего компоненты высокой частоты, 
требует установки средств защиты изоляции от ком-
мутационных перенапряжений. Строго говоря, дви-
гатели в сравнении с другим оборудованием сети 
имеют самые маленькие запасы прочности изоля-
ции, и поэтому их защита от перенапряжений реко-
мендуется всегда, вне зависимости от типа коммута-
ционного аппарата.

Несмотря на приведённые соображения, свиде-

тельствующие об отсутствии в городских сетях не-
обходимости в ОПН по концам кабельных линий, та-
кие ОПН встречаются часто. Если в сетях 110—220 
кВ это и можно объяснить, например, высокой стои-
мостью и ответственностью кабельных линий, то для 
линий 6—35 кВ наличие ОПН в кабельных ячейках 
вызывает удивление. Дело в том, что хотя ОПН спо-
собен ограничивать коммутационные перенапряже-
ния, в сетях 6—35 кВ его эффективной работы не 
получается. Это связано с тем, что любой ОПН на-
чинает пропускать через себя заметные токи лишь 
при напряжениях в два раза больше его наиболь-
шего рабочего, которое в сетях с изолированной и 
компенсированной нейтралью 6—35 кВ выбирается 
равным линейному напряжению сети. Значит, ОПН 


Page 5
background image

«КАБЕЛЬ-news», № 4, 2014, www.kabel-news.ru

17

Тема номера

ÇÀÙÈÒÀ ÊË ÎÒ ÏÅÐÅÍÀÏÐßÆÅÍÈÉ

Рис. 2. Кабельная вставка в воздушную линию (а) и кабельный заход 

воздушной линии в распределительное устройство (б). Цветом показаны 

те ОПН, которые требуют обязательной установки

6—35 кВ начинает пропускать токи и ограничивать 
тем самым перенапряжения лишь при их кратности 
более 1,73 ·2=3,5 о.е. по отношению к фазному на-
пряжению сети. Вместе с тем большинство коммута-
ционных перенапряжений имеет величину не более 
3,0 от фазного напряжения сети, т.е. меньше той ве-
личины 3,5 о.е., при которой ОПН эффективно всту-
пает в работу.

Итак, в городских кабельных сетях защита ка-

бельных линий 6—35 кВ от коммутационных перена-
пряжений не требуется по двум причинам:
•  при любом типе выключателей не возникает ком-

мутационных перенапряжений, опасных для изо-
ляции кабелей;

•  даже если бы опасные перенапряжения и возни-

кали, то современные ОПН, выбранные на линей-
ное напряжение сети с изолированной и компен-
сированной нейтралью, малоэффективно бы их 
ограничивали.
Несмотря на приведённые общеизвестные ар-

гументы, зачастую каждая ячейка кабельной ли-
нии 6, 10, 20 кВ имеет комплект ОПН, отчасти 
из-за малой стоимости ОПН. Вместе с тем воз-
можный ущерб в случае некачественного изготов-
ления ОПН и его повреждения колоссален — это 
не только выгорание ячейки, но и в ряде случаев 
короткое замыкание на сборных шинах с их пол-
ным погашением.

Что касается кабельных линий 110—220 кВ, то 

здесь так же, как и в сетях 6—35 кВ, коммутацион-
ные перенапряжения в большинстве случаев имеют 
кратность не более 3,0, что неопасно для изоляции. 
Однако в отличие от 6—35 кВ в сетях 110—220 кВ 
применение ОПН имеет какой-то смысл, ведь они 
выбираются не на линейное, а на фазное напряже-
ние сети, и поэтому ограничивают перенапряжения 
не до уровня 3,5, а до 2,0. Снижение перенапряже-
ний с уровня 3,0 до 2,0 можно считать полезным с 
точки зрения экономии ресурса изоляции кабельных 
линий 110—220 кВ.

ЗАЩИТА 

ОТ ГРОЗОВЫХ 

ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ

Необходимость защиты 

от грозовых перенапряжений 
кабельных линий любых клас-
сов напряжения (от 6 до 500 
кВ) на первый взгляд не вы-
зывает сомнения, и поэтому 
при проектировании кабель-
ных линий в их концах, как 
правило, предусматривается 
установка ОПН. В первую 
очередь ОПН ставят в местах 
перехода воздушных линий в 

кабельные, ведь основным источником грозовых пе-
ренапряжений как раз и являются разряды молнии в 
воздушные линии. 

Например, если имеется кабельная вставка в 

воздушную линию 6—500 кВ, то на переходных опо-
рах в обоих концах вставки устанавливаются ком-
плекты ОПН соответствующего класса напряжения 
(рис. 2а). Если же кабельная вставка используется 
для организации захода воздушной линии в рас-
пределительное устройство (например, в КРУЭ), то 
тогда ОПН ставят в месте перехода ВЛ в кабельную 
линию, а на конце кабельной линии со стороны рас-
пределительного устройства ОПН ставят реже, ведь 
они уже имеются на сборных шинах и у силовых 
трансформаторов (рис. 2б).

Перечисленные правила расстановки ОПН для 

защиты изоляции кабельных линий от грозовых пе-
ренапряжений являются простыми и понятными. Од-
нако иногда экспертные организации требуют кор-
ректировки проектов и снижения числа защитных 
ОПН, ссылаясь при этом на один из пунктов 2-й гла-
вы ПУЭ, который гласит: «Кабельные вставки в ВЛ 
при их длине менее 1,5 км должны быть защищены 
по обоим концам кабеля от грозовых перенапряже-
ний трубчатыми или вентильными разрядниками…».

Из этого пункта ПУЭ следует, что при длине ка-

бельных вставок более 1,5 км установка ОПН по 
концам не требуется. С этим нельзя согласиться. 

Зависимость схемы защиты от длины кабельной 

вставки действительно имеет обоснование. Дело в 
том, что у кабельной линии низкое волновое сопро-
тивление, и грозовые волны, переходя из воздуш-
ной линии в кабель, первоначально снижают свою 
величину, но далее в результате серии отражений 
волн от концов кабельной линии напряжение на ка-
беле возрастает и может представлять опасность 
для его изоляции. Чем длиннее кабель, тем больше 
волне требуется времени для пробега от начала в 
конец и обратно, а это значит, что вряд ли в резуль-


Page 6
background image

«КАБЕЛЬ-news», № 4, 2014, www.kabel-news.ru

18

Тема номера

ÇÀÙÈÒÀ ÊË ÎÒ ÏÅÐÅÍÀÏÐßÆÅÍÈÉ

Рис. 3. Основные схемы соединения и заземления экранов 

однофазных силовых кабелей 6—500 кВ: двустороннее 

заземление (а), одностороннее заземление (б), 

транспозиция экранов (в)

тате серии отражений волн напряжение на кабеле 
успеет вырасти до опасного значения, ведь по мере 
распространения волны вдоль кабеля она затухает. 
Наверное, разработчики ПУЭ посчитали, что для ка-
бельных линий длиной более 1,5 км процесс нарас-
тания напряжения в кабеле настолько растянут во 
времени, что рост напряжения будет остановлен на 
безопасном для изоляции уровне за счёт затухания 
волн по мере их распространения вдоль кабеля от 
начала в конец и обратно. 

Вместе с тем есть ещё один случай появления 

грозовых перенапряжений на изоляции кабельных 
вставок, который явно не учтён в ПУЭ, — это раз-
ряд молнии в опору переходного пункта. При таком 
разряде ток молнии, стекая с тела опоры в землю, 
создаёт на теле опоры и траверсе значительный 
потенциал, способный вызвать пробой изоляции 
муфты с её заземлённого корпуса на жилу кабеля. 
Единственный способ защитить муфту от подобного 
пробоя — это установить рядом с ней ОПН, причём 
необходимость такого ОПН имеется на каждом кон-
це кабеля у каждой концевой муфты и никак не за-
висит от длины кабельной линии.

Итак, требования ПУЭ, допускающие 

не защищать кабельные вставки длиной 
более 1,5 км, безусловно, являются оши-
бочными! Любые переходные опоры вне 
зависимости от длины кабельной линии 
должны оснащаться комплектами ОПН для 
защиты концевых муфт от грозовых пере-
напряжений.

ЗАЩИТА ОБОЛОЧКИ КАБЕЛЯ

Современные линии зачастую выпол-

няются однофазными кабелями, которые 
имеют жилу, изоляцию, медный экран, 
оболочку. В таких случаях, помимо защиты 
главной изоляции, обсуждения требуют и 
вопросы ограничения перенапряжений на 
оболочке, от целостности которой зависит 
возможность попадания в кабель влаги.

Необходимость защиты оболочки от 

перенапряжений возникает потому, что в 
настоящее время с целью борьбы с тока-
ми и потерями в экранах, которые имеют 
место при простом двустороннем зазем-
лении экранов (рис. 3а), распространение 
получили схемы одностороннего зазем-
ления экранов (рис. 3б) или транспозиции 
экранов (рис. 3в). Именно в незаземлён-
ном конце экрана или в узле транспозиции 
экранов и надо предусматривать установ-
ку специальных экранных ОПН, которые 
размещаются или в концевых коробках 
КК-ОПН, или в коробках транспозиции 
КТ-ОПН.

Механизм возникновения грозовых и коммута-

ционных перенапряжений между экраном и землёй 
описан в [5], где также приводятся соображения по 
выбору характеристик экранных ОПН. 

Основными характеристиками ОПН являются 

наибольшее рабочее напряжение и энергоёмкость. 
Поскольку оболочка силового однофазного кабеля 
вне зависимости от класса его номинального напря-
жения имеет одну и ту же толщину — порядка 5—
6 мм (примерно отвечает по прочности изоляции 
класса 6 кВ), то для её защиты от перенапряжений 
можно применять один и тот же ОПН класса 6 кВ. 

Иными словами, главная изоляция кабеля между 

жилой и экраном защищается ОПН соответствующего 
класса напряжения (от 6 до 500 кВ), устанавливаемы-
ми по концам кабеля у его концевых муфт (если речь 
идёт о городских кабельных сетях 6—220 кВ, то такие 
ОПН могут отсутствовать). А вот оболочка кабеля:
•  вне зависимости от наличия силовых ОПН по кон-

цам кабельной линии должна защищаться экран-
ными ОПН, размещаемыми или в месте раз-
земления экранов, или же в узлах транспозиции 
экранов;


Page 7
background image

«КАБЕЛЬ-news», № 4, 2014, www.kabel-news.ru

19

Тема номера

ÇÀÙÈÒÀ ÊË ÎÒ ÏÅÐÅÍÀÏÐßÆÅÍÈÉ

•  экранные ОПН всегда должны быть класса на-

пряжения 6 кВ.
Попытки применить для защиты оболочки кабеля 

ОПН класса напряжения менее 6 кВ (скажем, 1,5 или 
3 кВ) неизменно заканчиваются повреждением таких 
ОПН и по этой причине настоятельно не рекоменду-
ются. К сожалению, серия повреждений экранных 
ОПН на кабельных линиях, связанная с неверным 
выбором рабочего напряжения ОПН, почему-то по-
родила желание «на всякий случай» применять ОПН 
повышенной энергоёмкости, хотя существующая 
энергоёмкость 2—3 кДж/кВ была с запасом доста-
точной и не являлась причиной повреждений. 

Например, в ряде проектов теперь можно най-

ти требования к энергоёмкости ОПН на уровне 7—
10 кДж/кВ (приведено к наибольшему рабочему на-
пряжению ОПН и указано для одного импульса тока). 
Такие значения энергоёмкости фактически отвечают 
предельным значениям, которые в настоящее время 
способна выпускать промышленность. Что касается 
технической необходимости в столь мощных ОПН, то 
она полностью отсутствует, ведь согласно опыту экс-
плуатации, компьютерным расчётам, а также соглас-
но известному стандарту ОАО «ФСК ЕЭС» [6] с за-
пасом достаточным является значение 2—3 кДж/кВ.

Попытка заложить в проекты ОПН с энергоёмко-

стью более 2—3 кДж/кВ не только не имеет техниче-
ского смысла, но и крайне вредна, поскольку влечёт 
за собой значительное увеличение габаритов ОПН 
и кабельных коробок заземления и транспозиции 
экранов, в которые такие ОПН устанавливаются. 
Например, в типовых колодцах транспозиции экра-
нов оказывается невозможным разместить коробку 
транспозиции экранов с ОПН 7—10 кДж/кВ хотя бы 
потому, что она не проходит в крышку люка этого 
колодца.

Также известны проекты кабельных линий, где 

экранный ОПН считался своеобразной «пристав-
кой», «дополнением», «продолжением» силового 
ОПН, и на этом основании энергоёмкость экранного 
ОПН принималась такой же, как и у силового ОПН, 
т.е. более 2—3 кДж/кВ, порождая тем самым упомя-
нутые проблемы с габаритами кабельных коробок 
заземления и транспозиции экранов.

Ещё раз хочется отметить, что экранные ОПН 

вне зависимости от параметров силовых ОПН — это 
всегда ОПН класса 6 кВ с энергоёмкостью около 
2—3 кДж/кВ. 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1.  Защита кабельных линий 6—35 кВ от коммута-

ционных перенапряжений при помощи ОПН не 
требуется вне зависимости от типа выключателя. 
Исключение составляют те кабельные линии 6 и 
10 кВ, которые питают двигательную нагрузку. 
Для них установка ОПН нужна, но скорее с целью 

защиты двигателя, нежели изоляции самого ка-
беля.

2. Защита кабельных линий 110—220 кВ от ком-

мутационных перенапряжений при помощи ОПН 
рекомендуется, а линий 330—550 кВ — является 
обязательной. 

3.  Защита кабельных линий 6—500 кВ от грозовых 

перенапряжений требуется вне зависимости от 
их протяжённости. В частности, в местах перехо-
да воздушных линий в кабельные и обратно ря-
дом с концевыми кабельными муфтами следует 
устанавливать ОПН соответствующего класса 
напряжения. Требования ПУЭ, разрешающие не 
защищать от грозовых перенапряжений кабель-
ные вставки длиной более 1,5 км, являются оши-
бочными.

4.  Защита оболочки однофазных кабелей 6—500 кВ 

от грозовых и коммутационных перенапряжений 
должна осуществляться в схемах с односторон-
ним заземлением экранов или транспозицией 
экранов вне зависимости от схемы защиты глав-
ной изоляции. В качестве защитного аппарата 
для оболочки следует использовать ОПН класса 
напряжения 6 кВ с энергоёмкостью 2—3 кДж/кВ. 
Применение ОПН класса напряжения менее 6 кВ 
или с энергоёмкостью более 2—3 кДж/кВ являет-
ся ошибочным, чреватым проблемами при монта-
же и авариями при эксплуатации.

ЛИТЕРАТУРА

1. ГОСТ 1516.3-96. Электрооборудование пере-

менного тока на напряжения от 1 до 750 кВ. Тре-
бования к электрической прочности изоляции: 
Межгосстандарт. — Введ. 01.01.99. — М.: Изда-
тельство стандартов, 1998. — 50 с.

2. ГОСТ 16357-83. Разрядники вентильные пере-

менного тока на номинальное напряжение от 3,8 
до 600 кВ. Общие технические условия: Межгос 
стандарт. — Введ. 01.07.84. — М.: Издательство 
стандартов, 1983. — 26 с.

3.  Евдокунин Г.А., Титенков С.С. Внутренние пере-

напряжения в сетях 6—35 кВ. — СПб.: Изд-во 
«Терция», 2004. — 188 с.

4.  Евдокунин Г.А., Тилер Г. Современная вакуумная 

коммутационная техника для сетей среднего на-
пряжения. СПб.: Изд-во «Терция», 2002. —146 с.

5. Дмитриев М.В. Перенапряжения на изоляции 

экранов однофазных силовых кабелей 6—500 кВ 
и защита от них // КАБЕЛЬ-news / № 11, ноябрь 
2008 г., с. 56—62.

6.  СТО 56947007-29.060.20.103-2011 «Силовые ка-

бели. Методика расчёта устройств заземления 
экранов, защиты от перенапряжений изоляции 
силовых кабелей на напряжение 110—500 кВ с 
изоляцией из сшитого полиэтилена». Москва, 
ОАО «ФСК ЕЭС», 2011.


Читать онлайн

В процессе эксплуатации оборудования его изоляция подвергается воздействию не только рабочего напряжения сети, но и различных видов перенапряжений, таких, как грозовые, коммутационные, квазистационарные (среди них выделяют режимные, резонансные, феррорезонансные, дуговые). Для защиты изоляции оборудования от грозовых и коммутационных перенапряжений в сетях всех
классов номинального напряжения используются ограничители перенапряжений нелинейные типа ОПН.

Поделиться:

«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение»