10
Ежеквартальный
спецвыпуск
№
2 (25),
июнь
2022
10
Ежеквартальный
спецвыпуск
№
2 (25),
июнь
2022
По
заказу
АО
«
Янтарьэнерго
»
выполнена
разработка
ли
-
нейки
устройств
защиты
от
импульсных
перенапряжений
(
УЗИП
),
предназначенных
для
защиты
вторичных
цепей
подстанций
от
грозовых
и
коммутационных
перенапряже
-
ний
.
Данная
НИОКР
включена
в
Программу
по
совершен
-
ствованию
систем
и
устройств
молниезащиты
,
повыше
-
нию
грозоупорности
и
надежности
внешней
изоляции
ВЛ
и
ПС
напряжением
6–750
кВ
,
реализация
которой
была
нача
-
та
в
2016
году
.
Результатом
работы
стали
образцы
силовых
и
информационных
УЗИП
,
патент
на
полезную
модель
,
ком
-
плект
документации
для
производства
,
испытаний
и
приме
-
нения
устройств
защиты
.
Разработка
устройств
защиты
от
импульсных
перенапряжений
для
низковольтных
цепей
высокоавтоматизированных
подстанций
Андрей
ЗАДОРОЖНЫЙ
,
к
.
т
.
н
.,
и
.
о
.
заместителя
генерального
директора
по
развитию
и
цифровой
трансформации
«
Россети
Янтарь
»
(
АО
«
Янтарьэнерго
»),
доцент
кафедры
энергетики
ФГБОУ
ВО
«
Калининградский
государственный
технический
университет
»
Наталия
КУТУЗОВА
,
эксперт
направления
НЗУ
АО
«
НПО
«
Стример
»
В
2019
году
завершена
НИОКР
«
Разработка
устройств
защиты
от
импульсных
перена
-
пряжений
(
УЗИП
)
для
низковольтных
цепей
высокоавтоматизированных
подстан
-
ций
»,
выполнявшаяся
в
рамках
Программы
ПАО
«
Россети
»
по
совершенствованию
сис
тем
и
устройств
молниезащиты
.
Заказчиком
работы
выступило
АО
«
Янтарь
-
энерго
»,
ответственным
исполнителем
стало
АО
«
НПО
«
Стример
»,
соисполнителями
—
ООО
«
Грозозащита
»
и
ПАО
«
ФИЦ
».
Цель
работы
—
создание
линейки
УЗИП
для
защи
-
ты
оборудования
традиционных
и
высокоавтоматизированных
подстанций
(
ПС
)
по
цепям
питания
и
передачи
данных
,
а
также
комплекта
сопроводительных
материалов
(
техни
-
ческая
и
методическая
документация
,
результаты
правовой
охраны
разработки
,
статьи
в
отраслевых
журналах
).
Окончательно
результаты
работы
были
доложены
17.11.2021
на
Научно
-
техническом
совете
ПАО
«
Россети
».
Следует
отметить
,
что
в
настоящее
время
отсутствует
СТО
на
применение
УЗИП
на
объектах
энергетики
.
Отсутствие
СТО
и
типовых
решений
заметно
усложняет
при
-
менение
УЗИП
,
поскольку
каждый
проект
нового
строительства
или
реконструкции
ПС
требует
обоснования
выбора
мест
применения
,
схемы
подключения
и
параметров
УЗИП
.
Перспективные
технологии
11
11
УСТРОЙСТВА
ЗАЩИТЫ
ОТ
ИМПУЛЬСНЫХ
ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ
УЗИП
содержат
нелинейные
элементы
—
разрядники
и
ва
-
ристоры
,
которые
ограничивают
импульсное
перенапряже
-
ние
на
параллельно
подключенном
оборудовании
до
без
-
опасного
уровня
и
предотвращают
протекание
через
него
тока
молнии
.
УЗИП
срабатывает
,
когда
напряжение
на
его
выводах
достигает
уровня
динамического
пробоя
разрядни
-
ка
или
пороговой
величины
снижения
сопротивления
вари
-
стора
.
После
пропускания
импульса
тока
УЗИП
возвращает
-
ся
в
исходное
непроводящее
состояние
.
В
результате
срабатывания
УЗИП
все
рабочие
провод
-
ники
и
РЕ
-
проводник
оказываются
практически
под
одним
потенциалом
.
Приложенная
к
защищаемому
оборудованию
разность
потенциалов
будет
отлична
от
нуля
только
на
ве
-
личину
падения
напряжения
на
УЗИП
,
то
есть
будет
равна
напряжению
защиты
УЗИП
.
Чем
меньше
уровень
защиты
УЗИП
,
тем
более
глубокое
ограничение
перенапряжения
обеспечивает
устройство
.
УЗИП
для
защиты
оборудования
по
цепям
питания
де
-
лятся
по
классам
испытаний
в
соответствии
с
ГОСТ
IEC
61643-11 [1],
УЗИП
для
защиты
цепей
передачи
дан
-
ных
классифицируются
по
категориям
в
соответствии
с
ГОСТ
IEC 61643-21 [2].
Класс
испытаний
характеризует
способность
УЗИП
по
-
глощать
энергию
импульсов
тока
молнии
,
сохраняя
рабо
-
тоспособность
и
не
изменяя
уровень
защиты
.
Если
прямой
удар
молнии
(
ПУМ
)
в
элементы
электроустановки
и
проте
-
кание
через
УЗИП
импульсного
тока
молнии
не
ожидаются
,
то
достаточно
испытаний
по
классу
II.
Эти
испытания
моде
-
лируют
непрямое
воздействие
тока
молнии
формой
волны
8/20
мкс
,
сопровождающего
индуктированные
перенапряже
-
ния
.
Если
УЗИП
устанавливается
в
зоне
,
где
по
проводни
-
кам
системы
электроснабжения
возможно
растекание
тока
молнии
,
то
необходимы
испытания
по
классу
I.
Эти
испыта
-
ния
моделируют
прямое
воздействие
тока
молнии
формой
волны
10/350
мкс
,
сопровождающего
кондуктивные
перена
-
пряжения
.
Если
необходимо
защитить
оборудование
,
особо
чувствительное
к
помехам
,
то
применяют
УЗИП
класса
III,
которые
ограничивают
напряжение
до
значений
менее
1
кВ
.
К
УЗИП
I
класса
на
базе
разрядников
,
устанавливаемым
между
фазными
и
нулевым
проводниками
,
предъявляются
требования
по
гашению
сопровождающего
тока
сети
50
Гц
,
протекающего
через
разрядник
после
импульсного
тока
молнии
.
Величина
сопровождающего
тока
оценивается
зна
-
чением
ожидаемого
тока
короткого
замыкания
(
к
.
з
.)
в
месте
установки
УЗИП
.
Стандартный
газонаполненный
двухэлек
-
тродный
разрядник
не
в
состоянии
погасить
сопровожда
-
ющий
ток
величиной
более
100
А
,
поэтому
такой
рабочий
элемент
используют
только
для
выравнивания
потенциалов
между
нулевым
и
РЕ
-
проводниками
,
где
отсутствует
источ
-
ник
для
поддержания
тока
к
.
з
.
Для
защиты
фазных
провод
-
ников
требуется
более
сложная
технология
с
применением
многозазорного
разрядника
или
разрядника
с
дугогасящей
камерой
.
АКТУАЛЬНОСТЬ
ПРИМЕНЕНИЯ
УЗИП
НА
ОБЪЕКТАХ
ЭНЕРГЕТИКИ
Источниками
импульсных
перенапряжений
,
вызывающих
повреждения
или
нештатную
работу
оборудования
на
под
-
станциях
,
являются
удары
молнии
и
переходные
процессы
в
высоковольтной
сети
.
Для
ПС
35–220
кВ
с
ОРУ
более
зна
-
чимы
перенапряжения
,
создаваемые
токами
молнии
,
что
связано
с
близостью
молниеотводов
ко
вторичным
сетям
.
Здесь
основной
источник
перенапряжений
—
кабельные
линии
(
КЛ
),
питающие
освещение
на
молниеотводах
.
Для
ПС
330–750
кВ
,
где
есть
возможность
увеличить
расстояние
от
оборудования
до
молниеотводов
,
возрастает
значимость
перенапряжений
,
создаваемых
высокочастотными
состав
-
ляющими
коммутационных
токов
.
Для
нормализации
электромагнитной
обстановки
(
ЭМО
)
и
обеспечения
электромагнитной
совместимости
(
ЭМС
)
на
объектах
энергетики
применяется
комплекс
мероприятий
,
согласно
[3–5].
Для
вновь
проектируемых
ПС
эффективным
средством
является
экранирование
силовых
и
контрольных
КЛ
,
а
также
оптимизация
трассировки
КЛ
и
компоновки
оборудования
на
ОРУ
:
удаление
от
молниеотводов
кабельных
потоков
,
бло
-
ков
управления
разъединителями
,
аппаратуры
технологиче
-
ского
видеонаблюдения
и
оповещения
,
шкафов
управления
освещением
и
др
.
УЗИП
в
качестве
аппаратного
средства
защиты
на
новых
объектах
применяют
в
обязательном
по
-
рядке
на
шинах
собственных
нужд
(
СН
)
и
оперативного
по
-
стоянного
тока
(
СОПТ
) [6–8].
Применение
УЗИП
на
шинах
СН
и
СОПТ
*
целесообразно
и
экономически
оправдано
на
любом
объекте
,
поскольку
разветвленные
сети
СН
и
опера
-
тивного
тока
либо
выполнены
неэкранированными
кабеля
-
ми
,
либо
имеют
сближения
с
источниками
помех
(
молниеот
-
водами
).
При
этом
один
комплект
УЗИП
на
секции
защищает
все
присоединения
.
Установка
УЗИП
в
других
точках
обосно
-
вывается
расчетами
—
если
помехи
,
оцененные
по
резуль
-
татам
расчетов
ЭМС
,
превышают
уровни
помехоустойчиво
-
сти
технических
средств
[9],
то
целесообразно
применение
УЗИП
.
Применительно
к
действующим
ПС
вопрос
ограниче
-
ния
уровня
импульсных
помех
возникает
,
как
правило
,
по
факту
выявления
нарушений
требований
ЭМС
в
следующих
случаях
:
*
В
сетях
постоянного
тока
для
защиты
от
перенапряжений
традиционно
используются
силовые
выпрямительные
диоды
.
УЗИП
I
класса
по
сравнению
с
диодами
имеют
б
ó
льшую
пропускную
способность
импульсного
тока
молнии
.
Кроме
того
,
УЗИП
компактны
,
оснащаются
дистанционной
сигнализацией
состояния
рабочих
элементов
,
монтируются
на
стандартную
дин
-
рейку
.
12
Ежеквартальный
спецвыпуск
№
2 (25),
июнь
2022
12
Ежеквартальный
спецвыпуск
№
2 (25),
июнь
2022
–
после
аварии
,
связанной
с
грозовой
деятельностью
или
коммутациями
в
высоковольтных
сетях
;
–
при
установке
нового
оборудования
,
чувствительного
к
помехам
;
–
в
результате
строительных
работ
,
приведших
к
измене
-
нию
компоновки
ОРУ
,
системы
внешней
молниезащиты
или
схемы
заземляющего
устройства
(
ЗУ
);
–
при
длительной
эксплуатации
объекта
по
результатам
измерений
,
выполненных
согласно
[5]
в
рамках
периоди
-
ческого
контроля
.
Для
действующих
ПС
применение
УЗИП
—
наиболее
эффективное
и
зачастую
технически
безальтернативное
средство
ограничения
перенапряжений
,
которое
позволяет
минимизировать
объем
таких
дорогостоящих
решений
как
изменение
трасс
КЛ
,
замена
кабелей
на
экранированные
,
изменение
схемы
внешней
молниезащиты
,
реконструкция
ЗУ
и
т
.
п
.
Во
всех
случаях
целесообразна
превентивная
уста
-
новка
УЗИП
при
применении
неэкранированных
кабель
-
ных
линий
,
особенно
если
речь
идет
о
ПС
,
построенных
без
соблюдения
требований
ЭМС
(
как
правило
,
до
2000–
2010
гг
.).
Типичный
пример
несоблюдения
требований
ЭМС
—
размещение
на
молниеотводе
прожекторного
оборудова
-
ния
,
кабельные
линии
которого
проложены
с
нарушением
требований
ПУЭ
,
п
. 4.2.143.
Расчетами
и
измерениями
[10]
показано
,
что
уровень
перенапряжений
,
определяемый
,
в
основном
,
типом
кабельной
канализации
,
даже
в
самом
благоприятном
случае
применения
металлической
трубы
и
экрана
может
превысить
импульсную
стойкость
светодиод
-
ного
оборудования
(2–6
кВ
)
при
плохой
проводимости
грунта
и
крутом
фронте
воздействующего
импульса
тока
молнии
.
Что
касается
подстанций
на
базе
цифровых
технологий
,
то
здесь
отсутствие
электрических
связей
между
силовыми
и
измерительными
цепями
не
дает
оснований
считать
,
что
ЭМО
стала
легче
.
Напротив
,
появляются
выносные
опто
-
электронные
преобразователи
на
традиционных
трансфор
-
маторах
тока
и
напряжения
,
которые
питаются
от
СН
и
СОПТ
.
Если
ПС
построена
давно
,
и
ее
территория
ограничена
,
то
новое
оборудование
с
цифровыми
элементами
окажется
рядом
с
молниеотводами
и
высоковольтным
оборудова
-
нием
,
то
есть
источниками
перенапряжений
.
В
этом
случае
зоны
действия
УЗИП
,
установленного
в
ЩСН
,
может
быть
недостаточно
для
защиты
цифрового
оборудования
,
если
оно
питается
длинномерными
кабелями
.
Кроме
того
,
на
вы
-
сокоавтоматизированных
ПС
сохраняется
традиция
приме
-
нения
неэкранированных
силовых
кабелей
0,4
кВ
в
сети
СН
и
СОПТ
.
Поэтому
для
ПС
с
цифровыми
элементами
важно
дополнительно
обеспечить
защиту
по
питанию
цифровых
устройств
наружной
установки
—
модулей
SAMU, Micro RTU
(
УСО
),
находящихся
в
непосредственной
близости
от
высо
-
ковольтного
оборудования
и
получающих
питание
от
систе
-
мы
СН
или
СОПТ
объекта
.
Кроме
того
,
является
целесообразной
установка
инфор
-
мационных
УЗИП
,
обеспечивающих
безопасную
передачу
данных
по
протоколам
RS-485/422, Ethernet.
ОСОБЕННОСТИ
ВЫБОРА
УЗИП
ДЛЯ
ОБЪЕКТОВ
ЭНЕРГЕТИКИ
Подход
к
выбору
УЗИП
для
подстанций
с
ОРУ
,
КРУЭ
суще
-
ственно
отличается
от
подхода
к
выбору
УЗИП
для
любого
другого
объекта
по
следующим
причинам
:
–
отсутствие
выходящих
за
пределы
ПС
110
кВ
и
выше
ка
-
бельных
и
воздушных
линий
0,4
кВ
,
по
которым
может
распространяться
перенапряжение
и
которые
связаны
с
другим
ЗУ
;
–
протяженные
сети
СН
и
СОПТ
,
имеющие
сближение
с
молниеотводами
;
–
развитая
система
заземления
с
соединением
между
со
-
бой
всех
металлоконструкций
;
–
насыщенность
объекта
помехочувствительным
обо
-
рудованием
,
в
том
числе
с
цифровыми
элементами
на
«
полевом
»
уровне
,
периметральной
слаботочной
аппа
-
ратурой
.
При
выборе
параметров
УЗИП
для
защиты
низковольт
-
ных
сетей
ПС
важно
понимать
,
что
распространенное
пред
-
положение
о
равномерном
делении
тока
молнии
по
жилам
КЛ
не
должно
применяться
.
Ток
молнии
может
проникать
в
сеть
ПС
только
частично
—
протекание
полного
расчетно
-
го
тока
молнии
величиной
100
кА
через
УЗИП
невозможно
.
ПРЕДПОСЫЛКИ
НИОКР
НА
РАЗРАБОТКУ
УЗИП
ДЛЯ
ОБЪЕКТОВ
ЭНЕРГЕТИКИ
Сегодня
УЗИП
применяют
на
всех
новых
объектах
на
шинах
СН
и
СОПТ
.
Но
подход
к
применению
УЗИП
не
формали
-
зован
—
отсутствуют
стандарт
и
типовые
решения
.
В
свя
-
зи
с
этим
у
проектных
и
эксплуатирующих
организаций
нет
четкого
понимания
зачем
,
куда
,
как
и
какие
УЗИП
ставить
на
разных
объектах
(
ПС
с
ОРУ
,
с
КРУЭ
,
КТП
,
реклоузеры
).
На
действующих
ПС
УЗИП
чаще
ставят
по
факту
аварии
.
Обычно
не
защищается
оборудование
вспомогательных
систем
—
периметрального
и
технологического
видеона
-
блюдения
,
контроля
доступа
,
охранной
и
пожарной
сигна
-
лизации
,
которое
как
раз
и
не
рассчитано
на
эксплуатацию
в
условиях
жесткой
ЭМО
подстанций
.
Множество
вопросов
связано
с
выбором
параметров
УЗИП
,
схемой
подключения
,
координацией
работы
УЗИП
разных
классов
,
обслуживани
-
ем
.
Например
,
какая
пропускная
способность
достаточна
:
5
или
50
кА
на
фазу
,
какая
схема
подключения
эффективнее
:
«3+1»
или
«4+0»?
Несогласованность
решений
приводит
к
тому
,
что
на
разных
объектах
в
разных
местах
применя
-
ются
УЗИП
различных
производителей
,
с
избыточными
или
недостаточными
характеристиками
.
И
чем
шире
ассорти
-
мент
на
рынке
,
тем
более
разнородные
УЗИП
можно
будет
встретить
на
объектах
.
Тем
сложнее
организовать
их
резер
-
вирование
на
складе
,
скоординировать
совместную
работу
Перспективные
технологии
13
13
УЗИП
,
обосновать
выбор
производителя
и
гарантировать
качество
изделия
.
Соответственно
,
под
вопросом
остается
надежность
и
эффективность
выстроенной
схемы
защиты
от
перенапряжений
.
С
учетом
этих
факторов
и
было
приня
-
то
решение
[11]
о
выполнении
работы
по
созданию
линейки
УЗИП
,
адаптированной
к
условиям
ПС
,
и
полного
пакета
со
-
проводительной
документации
.
Выбор
тематики
НИОКР
заказчиком
связан
с
активным
развитием
электросетевого
комплекса
АО
«
Янтарьэнер
-
го
»
на
территории
Калининградской
области
,
в
частности
,
с
большим
количеством
проектов
по
внедрению
высокоав
-
томатизированных
ПС
с
применением
микропроцессорных
устройств
.
Исполнителями
НИОКР
стали
АО
«
НПО
«
Стри
-
мер
»
и
ООО
«
Грозозащита
»,
имеющие
многолетний
опыт
разработки
и
производства
устройств
молниезащиты
,
соб
-
ственные
испытательные
лаборатории
и
производствен
-
ные
мощности
,
высококвалифицированные
научные
кадры
,
а
также
опыт
проведения
тематических
конференций
.
СОДЕРЖАНИЕ
НИОКР
Работа
выполнялась
в
4
этапа
.
Кратко
можно
называть
первый
этап
аналитическим
,
второй
—
подготовительным
,
третий
—
технологическим
и
экспериментальным
,
четвер
-
тый
—
методическим
.
Первый
этап
.
На
первом
этапе
проведена
следующая
работа
:
–
проанализирована
нормативная
документация
,
связан
-
ная
с
проблемами
ЭМС
в
сетях
0,4
кВ
,
а
также
с
приме
-
нением
и
испытаниями
УЗИП
;
–
выполнен
анализ
практики
применения
УЗИП
на
объек
-
тах
энергетики
;
–
выполнена
оценка
экономической
эффективности
при
-
менения
УЗИП
на
примере
защиты
питающего
кабеля
прожекторной
мачты
с
молниеотводом
и
осветительного
оборудования
(
моделировался
удар
молнии
в
мачту
осве
-
щения
с
молниеотводом
,
оценивались
перенапряжения
в
сети
СН
при
различных
условиях
:
с
УЗИП
,
без
УЗИП
,
с
экранированным
кабелем
,
с
кабелем
в
трубе
и
т
.
д
.);
–
разработаны
технические
требования
к
параметрам
и
конструкции
УЗИП
,
конструктивные
решения
для
каж
-
дого
типа
и
класса
УЗИП
;
–
выбраны
материалы
и
рабочие
элементы
для
изготовле
-
ния
экспериментальных
образцов
комплекса
УЗИП
.
Базовая
линейка
должна
включать
силовые
УЗИП
I
и
II
класса
для
защиты
оборудования
ПС
с
ОРУ
,
КТП
и
ре
-
клоузеров
.
УЗИП
III
класса
могут
быть
востребованы
для
защиты
оборудования
комплексной
системы
безопасно
-
сти
(
охранная
,
пожарная
сигнализация
,
видеонаблюдение
)
и
другого
помехочувствительного
оборудования
от
остаточ
-
ных
импульсных
перенапряжений
и
наведенных
помех
.
По
результатам
выполнения
первого
этапа
определен
состав
комплекса
УЗИП
«
Янт
»,
который
включает
восемь
типов
устройства
I, II
и
III
классов
испытаний
для
защиты
оборудования
по
цепям
питания
,
а
также
два
типа
УЗИП
для
защиты
портов
оборудования
передачи
информа
-
ции
—
в
системах
стандарта
RS-485
и
высокоскоростных
сетях
Ethernet.
Разработаны
требования
ко
всем
типам
УЗИП
.
Второй
и
третий
этапы
.
На
последующих
этапах
ре
-
шены
следующие
задачи
:
–
разработаны
программы
,
методики
и
схемы
испытаний
образцов
УЗИП
;
–
подготовлено
испытательное
и
технологическое
обору
-
дование
;
–
изготовлены
макетные
и
экспериментальные
образцы
линейки
УЗИП
;
–
проведены
исследовательские
и
типовые
испытания
,
по
-
лучены
протоколы
;
–
разработана
конструкторская
и
технологическая
доку
-
ментация
;
–
опубликована
статья
по
теме
защиты
системы
освещения
ОРУ
подстанций
110
кВ
и
выше
с
помощью
УЗИП
[10].
В
ходе
второго
и
третьего
этапов
разработаны
схемные
и
конструктивные
решения
для
линейки
из
десяти
типов
УЗИП
,
определены
технологические
решения
.
Изготовлены
и
испытаны
образцы
всех
типов
УЗИП
.
Для
изготовления
экспериментальных
образцов
УЗИП
I
и
II
класса
использовалась
промышленная
3D-
печать
по
технологии
послойного
выращивания
изделия
путем
лазер
-
ного
спекания
порошка
полиамида
,
которая
обычно
приме
-
няется
для
создания
мелких
партий
готовых
изделий
.
Для
УЗИП
III
класса
и
УЗИП
RS-485
корпуса
изготавливались
по
технологии
литья
ABS-
пластика
под
давлением
.
Корпус
УЗИП
Янт
-Ethernet
изготовлен
из
алюминиевого
сплава
и
выполняет
функцию
экрана
для
высокочастотной
переда
-
чи
данных
.
При
подборе
варисторов
и
разрядников
с
требуемыми
параметрами
проводились
исследовательские
испытания
в
лаборатории
НПО
«
Стример
».
Испытания
макетных
образ
-
цов
УЗИП
проводились
в
лаборатории
ООО
«
Грозозащита
»,
испытания
экспериментальных
образцов
на
соответствие
ГОСТ
IEC 61643-11 —
в
ООО
«
ИЦ
ВИТУ
».
Четвертый
этап
.
На
заключительном
этапе
НИОКР
выполнены
работы
:
–
скорректирована
техническая
документация
;
–
разработаны
инструкции
по
монтажу
и
эксплуатации
УЗИП
;
–
разработаны
методические
рекомендации
по
примене
-
нию
УЗИП
;
–
разработаны
рекомендации
по
производству
линейки
УЗИП
;
–
проанализированы
перспективные
направления
даль
-
нейших
теоретических
и
экспериментальных
исследова
-
ний
по
теме
УЗИП
;
–
подготовлена
статья
по
теме
защиты
энергетического
оборудования
от
импульсных
воздействий
[12];
14
Ежеквартальный
спецвыпуск
№
2 (25),
июнь
2022
14
Ежеквартальный
спецвыпуск
№
2 (25),
июнь
2022
–
сформирована
и
подана
в
Роспатент
заявка
на
полез
-
ную
модель
(
№
2019125339/09(049612),
дата
подачи
09.08.2019),
получено
положительное
решение
о
выдаче
патента
(
Роспатент
,
исх
.
от
14.01.2020).
Полезная
модель
представляет
собой
усовершенство
-
ванную
,
по
сравнению
с
известными
прототипами
,
разрядную
камеру
с
тремя
электродами
и
двумя
воздушными
искровыми
промежутками
,
которая
может
применяться
в
качестве
рабо
-
чего
элемента
УЗИП
I
класса
испытаний
.
Новое
техническое
решение
позволяет
добиться
снижения
величины
разрядного
напряжения
устройства
за
счет
модернизации
конструкции
ис
-
кровых
промежутков
и
применяемых
материалов
.
Итогом
четвертого
этапа
стали
комплекты
конструктор
-
ской
и
технологической
документации
на
все
типы
УЗИП
,
что
совместно
с
разработанными
требованиями
к
процессам
из
-
готовления
,
контроля
,
сертификации
и
опытной
эксплуатации
служит
задаче
подготовки
серийного
производства
линейки
УЗИП
.
Методические
рекомендации
и
инструкция
по
эксплу
-
атации
содержат
практическую
информацию
по
выбору
мест
установки
УЗИП
на
традиционных
и
высокоавтоматизирован
-
ных
подстанциях
,
схемам
подключения
УЗИП
«
Янт
»
в
одно
-
фазных
и
трехфазных
сетях
с
разными
системами
заземления
,
особенностям
монтажа
и
проведению
диагностики
устройств
.
ОСНОВНЫЕ
ПАРАМЕТРЫ
УЗИП
«
ЯНТ
»
В
составе
линейки
«
Янт
» —
информационные
и
силовые
УЗИП
ограничивающего
(
на
базе
варисторов
)
и
коммутирующего
(
на
базе
разрядников
)
типов
,
однополюсного
и
четырехполюсно
-
го
исполнения
,
всего
10
типов
(
рисунок
1).
Подобная
номен
-
клатура
позволяет
подобрать
УЗИП
необходимой
пропускной
способности
по
току
молнии
и
выбрать
схему
подключения
в
зависимости
от
величины
и
характера
ожидаемых
помех
.
Однополюсное
УЗИП
I
класса
выполнено
на
базе
много
-
зазорного
графитового
разрядника
,
рассчитано
на
пропуска
-
ние
до
30
кА
импульсного
тока
молнии
10/350
мкс
и
гашение
сопровождающего
тока
сети
(
рисунок
2).
Четырехполюс
-
ные
УЗИП
I
и
II
класса
,
а
также
УЗИП
III
класса
выполнены
в
комбинированном
исполнении
на
базе
варисторов
и
га
-
зонаполненных
разрядников
.
Номинальный
разрядный
ток
УЗИП
II
класса
— 20
кА
,
максимальный
— 40
кА
,
уровень
ограничения
напряжения
—
не
выше
2
кВ
.
УЗИП
III
класса
могут
использоваться
для
защиты
оборудования
постоянно
-
го
и
переменного
тока
напряжением
12, 48
и
220
В
и
имеют
уровень
защиты
,
соответственно
,
не
более
0,4; 1,0
и
1,5
кВ
.
В
качестве
рабочих
элементов
УЗИП
используются
ва
-
ристоры
различного
исполнения
—
дисковые
бескорпусные
,
а
также
круглые
и
квадратные
с
выводами
в
оболочке
из
по
-
лиамида
.
Варисторы
квадратной
формы
более
эффектив
-
ны
по
сравнению
с
дисковыми
при
установке
в
квадратный
корпус
,
предназначенный
для
монтажа
на
дин
-
рейку
,
так
как
полезный
рабочий
объем
устройства
будет
задействован
в
большей
степени
.
Информационные
УЗИП
для
интерфейсов
RS-485
и
Ethernet
построены
по
двухступенчатой
схеме
,
где
первая
Перспективные
технологии
Рис
. 1.
Образцы
УЗИП
линейки
«
Янт
»
в
составе
:
• I
класс
—
однополюсное
коммутирующего
типа
на
основе
многозазорного
графитового
разрядного
модуля
;
• I
класс
—
четырехполюсное
комбинированного
типа
на
основе
варисторов
и
двухэлектродного
графитового
разрядника
;
• II
класс
—
однополюсное
коммутирующего
типа
на
основе
варистора
;
• II
класс
—
однополюсное
ограничивающего
типа
на
основе
газонаполненного
разрядника
;
• II
класс
—
четырехполюсное
комбинированного
типа
на
осно
-
ве
варисторов
и
газонаполненного
разрядника
;
• III
класс
—
комбинированного
типа
на
основе
варисторов
и
разрядника
на
24, 48
и
220
В
;
•
УЗИП
для
защиты
интерфейса
RS-485
и
Ethernet
Рис
. 2. 3D-
модель
УЗИП
Янт
-1
п
-
к
-I
на
базе
многозазорного
разрядника
и
подключение
для
защиты
рабочих
проводников
(
используется
в
схемах
«2+0»
или
«4+0»
при
ожидаемых
синфазных
помехах
)
L/N
PE/PEN
15
15
ступень
выполнена
на
базе
разрядни
-
ков
,
вторая
—
на
базе
диодов
-
супрес
-
соров
(
рисунок
3).
ИТОГИ
РАБОТЫ
В
ходе
выполнения
НИОКР
разрабо
-
таны
технические
требования
и
схем
-
ные
решения
,
программы
и
методики
испытаний
,
комплект
научно
-
техниче
-
ской
документации
на
линейку
УЗИП
в
составе
10
типов
устройств
.
УЗИП
применяются
в
сочетании
с
традици
-
онными
мероприятиями
по
обеспечению
ЭМС
для
предот
-
вращения
повреждения
оборудования
по
цепям
питания
и
передачи
данных
в
результате
молниевых
воздействий
или
коммутаций
высоковольтного
оборудования
.
Характеристики
и
состав
комплекса
УЗИП
«
Янт
»
адап
-
тированы
под
нужны
энергообъектов
—
представленная
линейка
позволяет
реализовать
технически
эффективную
и
экономически
оптимальную
схему
защиты
,
не
обладающую
избыточностью
.
Если
проектирование
молниезащиты
объек
-
та
осуществляется
с
учетом
зонной
концепции
,
то
разрабо
-
танного
комплекса
УЗИП
достаточно
для
защиты
оборудова
-
ния
во
всех
зонах
молниезащиты
,
начиная
с
зоны
0
А
и
выше
.
С
помощью
силовых
УЗИП
I
или
II
класса
защищаются
шины
СН
и
СОПТ
,
оборудование
на
молниеотводах
,
систе
-
ма
освещения
,
цифровые
устройства
наружной
установки
высокоавтоматизированных
ПС
.
С
помощью
информацион
-
ЛИТЕРАТУРА
1.
ГОСТ
IEC 61643-11-2013.
Устрой
-
ства
защиты
от
перенапряжений
низковольтные
.
Часть
11.
Устрой
-
ства
защиты
от
перенапряжений
,
подсоединенные
к
низковольтным
системам
распределения
электро
-
энергии
.
Требования
и
методы
ис
-
пытаний
. URL: https://docs.cntd.ru/
document/1200111490.
2.
ГОСТ
IEC 61643-21-2014.
Устрой
-
ства
защиты
от
перенапряжений
низковольтные
.
Часть
21.
Устрой
-
ства
защиты
от
перенапряжений
,
подсоединенные
к
телекоммуни
-
кационным
и
сигнализационным
сетям
.
Требования
к
эксплуатаци
-
онным
характеристикам
и
методы
испытаний
. URL: https://docs.cntd.ru/
document/1200115399.
3.
СТО
56947007-29.240.043-2010.
Руко
-
водство
по
обеспечению
электромаг
-
нитной
совместимости
вторичного
оборудования
и
систем
связи
элек
-
тросетевых
объектов
. URL: https://
docs.cntd.ru/document/1200088409.
4.
СТО
56947007-29.240.044-2010.
Ме
-
тодические
указания
по
обеспечению
электромагнитной
совместимости
на
объектах
электросетевого
хозяйства
.
М
.:
ОАО
«
ФСК
ЕЭС
», 2010. 147
с
.
5.
СО
34.35.311-2004.
Методические
указания
по
определению
электро
-
магнитных
обстановки
и
совмести
-
мости
на
электрических
станциях
и
подстанциях
. URL: https://docs.cntd.
ru/document/1200037971.
6.
СТО
56947007-29.240.40.263-2018.
Системы
собственных
нужд
под
-
станций
.
Типовые
проектные
ре
-
шения
. URL: https://docs.cntd.ru/
document/552060882.
7.
СТО
56947007-29.120.40.041-2010.
Системы
оперативного
постоянно
-
го
тока
подстанций
.
Технические
требования
. URL: https://energowiki.
ru/2010/04/19/
сто
-56947007-29-120-
40-041-2010.
8.
СТО
56947007-29.120.40.262-2018.
Руководство
по
проектированию
си
-
стем
оперативного
постоянного
тока
(
СОПТ
)
ПС
ЕНЭС
.
Типовые
проект
-
ные
решения
.
М
.:
ПАО
«
ФСК
ЕЭС
»,
2018. 133
с
.
9.
ГОСТ
Р
51317.6.5-2006 (
МЭК
61000-
6-5:2001).
Совместимость
техни
-
ческих
средств
электромагнитная
.
Устойчивость
к
электромагнитным
помехам
технических
средств
,
при
-
меняемых
на
электростанциях
и
под
-
станциях
.
Требования
и
методы
ис
-
пытаний
. URL: https://docs.cntd.ru/
document/1200048946.
10.
Карпов
П
.
Н
.,
Косоруков
А
.
В
.,
Кутузо
-
ва
Н
.
Б
.
Применение
устройств
защи
-
ты
от
импульсных
перенапряжений
в
сети
освещения
подстанций
110
кВ
с
ОРУ
//
Энергетик
, 2018,
№
11.
С
. 34–38.
11.
Протокол
№
2/15
заседания
НТС
ПАО
«
Россети
»
от
17.10.2016. URL: https://
www.rosseti.ru/investment/sovet/doc/
protokol__12102016.pdf.
12.
Кутузова
Н
.
Б
.,
Косоруков
А
.
В
.,
Кар
-
пов
П
.
Н
.
Защита
энергообъектов
от
вторичных
проявлений
молнии
.
Практические
рекомендации
//
Ново
-
сти
ЭлектроТехники
, 2019,
№
4(118)–
5(119).
С
. 36–38.
ных
УЗИП
защищаются
цепи
передачи
данных
систем
виде
-
онаблюдения
,
пожарной
сигнализации
и
контроля
доступа
,
поскольку
оборудование
этих
систем
наиболее
уязвимо
в
ус
-
ловиях
жесткой
ЭМО
на
объектах
энергетики
.
Выполнены
мероприятия
по
правовой
охране
результа
-
тов
НИОКР
(
в
2020
году
получен
патент
на
полезную
модель
№
198701 «
Устройство
защиты
от
импульсных
перенапряжений
»,
правообладатель
АО
«
Янтарьэнерго
»),
опубликованы
статьи
в
отраслевых
журналах
по
вопросу
применения
УЗИП
в
ком
-
плексе
мероприятий
по
молниезащите
подстанций
с
ОРУ
.
Методическое
сопровождение
разработки
содержит
ре
-
комендации
по
выбору
мест
установки
и
параметров
УЗИП
,
схемы
подключения
,
контролю
в
процессе
эксплуатации
и
др
.
В
настоящее
время
прорабатывается
вопрос
сертифи
-
кации
линейки
УЗИП
«
Янт
»
и
проведения
опытной
эксплуа
-
тации
на
ПС
110
кВ
АО
«
Янтарьэнерго
».
Рис
. 3. 3D-
модель
и
схема
УЗИП
для
защиты
интерфейса
RS-485
1
1'
2
2'
3
3'
4
4'
Оригинал статьи: Разработка устройств защиты от импульсных перенапряжений для низковольтных цепей высокоавтоматизированных подстанций
По заказу АО «Янтарьэнерго» выполнена разработка линейки устройств защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП), предназначенных для защиты вторичных цепей подстанций от грозовых и коммутационных перенапряжений. Данная НИОКР включена в Программу по совершенствованию систем и устройств молниезащиты, повышению грозоупорности и надежности внешней изоляции ВЛ и ПС напряжением 6–750 кВ, реализация которой была начата в 2016 году. Результатом работы стали образцы силовых и информационных УЗИП, патент на полезную модель, комплект документации для производства, испытаний и применения устройств защиты.
