Правильный выбор параметров ОПН для каждого случая применения имеет решающее значение в обеспечении эффективной защиты электрооборудования.
Выбор характеристик ОПН всегда является компромиссом между уровнем защиты обору дования и безопасностью эксплуатации огра ничителя. Оптимальность выбора определяется полнотой и достоверностью данных о реальных параметрах воздействий на ОПН.
При выборе ОПН для конкретного применения всегда целесообразно использовать офици альные рекомендации международных стандартов или методических указаний (МЭК 60099–5, методические указания РАО «ЕЭС России» и др.).
К основным выбираемым параметрам ОПН относятся: наибольшее длительно допустимое рабочее напряжение Uнд, номинальный разрядный ток Iн, остающиеся напряжения при коммутационных и грозовых импульсах тока Uост, поглощаемая энергия W, взрывобезопасный ток ОПН при коротком замыкании Iкз, длина пути утечки внешней изоляции Lут. Параметры ОПН выбирают исходя из назначения, требуемого уровня ограничения перенапряжений, места установки, а также схемы сети и ее параметров.
Выбор наибольшего длительно допустимого рабочего напряжения
В сетях 6–35 кВ, работающих с изолированной нейтралью или с компенсацией емкостного то ка замыкания «на землю» и допускающих дли тельное существование однофазного замыка ния «на землю», Uнд ОПН выбирается равным наибольшему рабочему напряжению сети или электрооборудования Uнр.
Если максимальная длительность существова ния замыкания на землю ограничена действи ями персонала или релейной защитой, то при подключении ОПН по схеме «фаза–земля» Uнд выбирается не менее, чем Uнд = Uнр / Т(t), где Т(t) = U / Uнд – коэффициент, равный отношению допустимого для ОПН повышения напряжения промышленной частоты в течение времени t к его Uнд. Значение Т(t) определя ют для максимально допустимого времени существования замыкания в сети t по характе ристике «напряжение–время».
В сетях 110–220 кВ, работающих с эффективным заземлением нейтрали, ОПН подключаются по схеме «фаза–земля». Uнд выбирается равным наибольшему фазному рабочему на пряжению сети Uфнр или на 5–10% выше, с учетом возможного присутствия высших гар моник в сети.
Выбор номинального разрядного тока ОПН
Номинальный разрядный ток ОПН Iн=5 кА вы бирают для защиты оборудования от грозовых перенапряжений в сетях 6–10 кВ вместо ранее применявшихся вентильных разрядников и в сетях, в которых расстояние между местами монтажа ОПН не больше 5 км. Во всех остальных случаях следует использовать ОПН с но минальным разрядным током Iн=10 кА.
Определение защитного уровня
После выбора Uнд проверяется защитный уровень ОПН при коммутационных и грозовых пе ренапряжениях. Для этого необходимо сравнить остающиеся напряжения ОПН Uост при коммутационном токе, равном его пропускной способности, и номинальном разрядном токе с 1минутным испытательным напряжением промышленной частоты и испытательным напряжением грозового импульса защищаемого оборудования Uисп соответственно. Остающе еся напряжение на ОПН должно быть менее Uисп на 15–20%.
Расчет поглощаемой энергии
Способность ограничителя поглощать энергию перенапряжений должна превышать ожидае мые воздействия в процессе эксплуатации при разрядах молнии, коммутациях длинных воздушных линий электропередачи, отключении кабельных линий или конденсаторных батарей.
Способность ограничителя ОПН/TEL поглощать энергию грозовых перенапряжений не требует какихлибо дополнительных проверок или расчетов, так как их устойчивость при прямых или близких ударах молнии обеспечи вается нормированием способности ОПН противостоять импульсам большого тока 100 кА в процессе квалификационных испытаний.
При коммутациях воздушных линий электро передачи величину энергии W (кДж), поглоща емую ОПН, можно оценить по формуле: W=2Uост(U–Uост)Tw/Z,где
Uост — остающееся напряжение на ОПН при коммутационном токе, равном его пропускной способности, кВ;
U — ожидаемая амплитуда коммутационного перенапряжения или зарядное напряжение линии, кВ;
Tw — время распространения волны перена пряжения вдоль линии, Tw = L/v, мкс;
L — длина линии электропередачи, м;
v — скорость распространения волны перена пряжения v=300 м/мкс;
Z — волновое сопротивление линии электро передачи, Ом.
Энергия, поглощаемая ограничителем при от ключении батареи конденсаторов или кабельной линии при расчетной кратности коммутационных перенапряжений 3 крата, оценивается по приближенной формуле:
W = 3 С (Uнр2 — 0.52 Uнд2), где
С — емкость отключаемой батареи или кабеля, мкФ.
Полученные значения необходимо сравнить со способностью поглощать энергию выбран ного типа ограничителя. Обычно производи тель указывает энергию, поглощаемую ОПН в процессе рабочих испытаний, отнесенную к 1 кВ Uнд. Следует учитывать, что ограничители 1го класса разряда линии по МЭК 60099–4 (приблизительно до 400 А пропускной способности) испытываются приложением одного импульса большого тока 100 кА, а остальные классы – двумя прямоугольными импульсами тока пропускной способности.
Выбор взрывобезопасного тока ОПН
Величина взрывобезопасного тока ОПН Iкз должна выбираться на 10% больше значения вероятного тока при коротком замыкании внутри ОПН с учетом схемы, места подключения ОПН и режима работы нейтрали сети.
Выбор длины пути утечки внешней изоляции ОПН
Длина пути утечки ОПН должна выбираться в соответствии с рекомендациями ГОСТ 9920–89 в зависимости от степени загрязнения атмосферы 1–4 (легкая, средняя, сильная, очень сильная).
Защитные расстояния ОПН
Эффективность защиты изоляции электрообо рудования от перенапряжений зависит не только от остающихся напряжений ограничи теля, но также и от размещения ОПН по отношению к защищаемому оборудованию. Причиной увеличения перенапряжения на оборудовании при удалении от него ОПН явля ется эффект отражения волн перенапряжения от концов кабеля или увеличение падения на пряжения на индуктивном сопротивлении присоединительных проводников ОПН припрохождении через него высокочастотных им пульсов тока.
Защитное расстояние ОПН можно приближен но рассчитать по формуле: U=Uост+(2SL)/v,где
U — напряжение на защищаемом оборудовании, кВ;
Uост — остающееся напряжение на ОПН, кВ; S — крутизна фронта волны перенапряжения, кВ/мкс;
L — расстояние между ОПН и оборудованием, м;
v — скорость распространения волны перена пряжения, 300 м/мкс для воздушных линий и 150 м/мкс – для кабельных сетей.
Во всех случаях необходимо стремиться, что бы расстояние между ОПН и защищаемым оборудованием было как можно меньше и не превышало 3–6 метров.
Нелинейные ограничители перенапряжений, как правило, присоединяют параллельно защищаемому устройству между фазой и «землей».

Защита электродвигателей
Электродвигатели высокого напряжения, как пра вило, не подвержены воздействию грозовых пере напряжений. Тем не менее изоляция обмоток эле ктродвигателей должна быть защищена от коммутационных перенапряжений, вызванных, например, отключением выключателя во время разгона двигателя. Обычно для этого применяются огра ничители, подключенные по схеме «фаза–земля». Такой метод эффективно защищает изоляцию электродвигателя относительно «земли».
При необходимости защиты и межфазной изоляции обмоток статора двигателя рекомендуется подключение дополнительных ОПН по схеме «треугольник» (Uнд ОПН не менее Uнр сети).
В обоих случаях ОПН размещают как можно ближе к выводам электродвигателя – в клеммной коробке или подключают к питающему двигатель кабелю на расстоянии не более 3...5 метров от его клемм. При этом внешние эксплуатационные воздействия на ОПН (механические усилия, температура окружающей среды и пр.) не должны превышать нормированных уровней. Рекомендуемый тип ограничителя – ОПН-РТ.
При технической невозможности монтажа ОПН в непосредственной близости от электро двигателя ограничители (ОПН-КР) могут устанавливаться параллельно контактам коммути рующего выключателя при длине кабеля до 200 метров. При таком подключении ОПН необходимо предусмотреть в цепи присоединения наличие разъединителя для обеспечения полного обесточивания электродвигателя при его обслуживании.
Защита трансформаторов
Обычно каждый установленный в сети транс форматор защищается от грозовых перена пряжений ограничителями, подключенными по схеме «фаза–земля». Если опасности воздействия молнии подвергается только первичная обмотка трансформатора, то необходимо защищать не только ее, но и вторичную (понижающую) обмотку, так как до 40% перенапряжений способно навестись на нее емкостным путем. Рекомендуемые типы ограничителя в зависимости от класса напряжения обмоток трансформатора – ОПН-КР или ОПН-ВР.
При вероятности воздействия грозовых пере напряжений только на вторичную обмотку трансформатора достаточно присоединения ОПН-КР только к ней.
Защита кабельных сетей
Кабель, соединяющий воздушную линию с оборудованием подстанции, подвержен воздействию грозовых перенапряжений. При небольшой длине кабельного участка рекомендуется использовать ОПН, подключенный непосредственно к кабельным вводам со стороны линии. Рекомендуемый тип ограничителя для защиты кабеля от грозовых перенапряжений – ОПН-КР.
При длине кабеля более 70 м в сетях класса напряжения 6 кВ и более 30 м в сетях 10 кВ рекомендуется защита обоих концов кабеля, при этом ОПН подключается между фазным проводом и оболочкой кабеля, непосредст венно возле концевой муфты.
Также рекомендуется защита кабелей от коммутационных перенапряжений, которые часто являются причиной повреждения изоляции. Применение ОПН уменьшает степень деградации изоляции кабеля, снижает вероятность группового повреждения в сети при возникновении дуговых однофазных замыканий и увели чивает эксплуатационную надежность электрооборудования в целом. Для этих целей рекомен дуется применение ограничителей типа ОПН–РТ.
Защита оборудования в цепи вакуумного выключателя
При коммутации вакуумным выключателем (ВВ) малых индуктивных токов (отключение ненагруженных силовых трансформаторов, заторможенных или запускаемых электродвигателей) при некоторых сочетаниях параметров присоединения и ВВ возможно появление перенапряжений, опасных для изоляции элек трооборудования.
Установка ОПН на присоединениях с вакуум ными выключателями ограничивает перена пряжения, связанные с обрывом тока и эскалацией напряжений, сокращает число повторных зажиганий и исключает перенапряжения при виртуальном срезе.
При использовании ВВ в цепях управления электродвигателями ОПН устанавливаются параллельно главным контактам выключателя (Uнд ОПН не менее Uнр сети). Предлагаемый метод защиты позволяет снизить перенапря жения, действующие на изоляцию электродви гателя, до уровня, меньшего, чем в случае при менения масляного или маломасляного выключателя, однако требует наличия разъединителя для обесточивания нагрузки. Такая схема под ключения ОПН эффективна при длине кабеля до 200 м. Рекомендуется применение ограничителей типа ОПН–КР. При использовании бо лее длинного кабеля ОПН должны устанавливаться по схеме «фаза–земля» удвигателя и со стороны нагрузки у выключателя. Рекомендуемый тип ограничителей – ОПН–РТ
При решении вопроса о необходимости исполь зования ОПН в присоединениях с силовыми трансформаторами, коммутируемыми ВВ, необходимо руководствоваться областями безопасной работы, построенными в координатах «ток холостого хода – емкость присоединения» в Приложении 2. Ток холостого хода для трансформатора из вестной мощности является справочной величиной, емкость присоединения принимается равной емкости подводящих кабелей.
Если расчетная точка попадает в заштрихованную зону графика Приложения 2, то рекомендуется применение ОПН, подключенных по схеме «фаза–земля» к ВВ со стороны нагрузки. За опасные перенапряжения при построении областей безопасной работы приняты напряжения, большие или равные амплитудам испытательного напряжения для изоляции оборудования по ГОСТ 1516.1–76.
При выборе места расположения ОПН следует учитывать наличие элементов электроустанов ки или аппаратов, которые в рабочих условиях выделяют тепло и температура вблизи кото рых может отличаться от температуры окружа ющего воздуха.
Болты (шпильки) для присоединения ограничи теля к электрической цепи должны быть выпол нены из металла, стойкого к коррозии, или покрыты металлом, предохраняющим их от корро зии, и не должны иметь поверхностной краски. Вокруг болта (шпильки) должна быть контакт ная площадка для присоединения проводника (шины). Площадка должна быть защищена от коррозии и не иметь поверхностной краски. Допускается обеспечивать необходимую по верхность соприкосновения в соединении при помощи шайб.
Для данных целей рекомендуется применение ог раничителей типа ОПН–КР или ОПН–РТ. Приведенные выше рекомендации по ограни чению перенапряжений в цепи ВВ критичны к динамическим параметрам выключателя и ма териалу его главных контактов и справедливы только при использовании вакуумных комму тационных модулей серии ВВ/TEL.
Установка и монтаж ОПН–КР и ОПН–РТ
Монтаж ограничителей типа ОПН–КР и ОПН–РТ должен проводиться в соответствии с требованиями и рекомендациями настоящего Руководства.
Ограничители не требуют применения специаль ных крепежных устройств и могут устанавливать ся с помощью болтов (шпилек) М10. Допускается устанавливать ограничители типа ОПН–КР исполнения УХЛ1 под углом к вертикальной оси не более 45°, ОПН–КР и ОПН–РТ исполнения УХЛ2 – в любом положении в пространстве.