ГОСТ Р 52725-2021. Национальный стандарт Российской Федерации. Ограничители перенапряжений нелинейные для электроустановок переменного тока напряжением от 3 до 750 кВ. Общие технические условия

8.6 Испытание на тепловую устойчивость

 

8.6.1 Общие положения

8.6.1.1 Целью испытаний является подтверждение тепловой устойчивости ограничителей в соответствии с требованиями 5.2.4.1. Испытание заключается в проверке способности ограничителей возвращаться к исходной температуре после воздействия нормированной тепловой энергии или теплового заряда и воздействия временных перенапряжений в течение нормированного времени. Проверку выполняют по завершении указанных воздействий при приложенном наибольшем длительно допустимом рабочем напряжении.

Ограничители 3, 4 и 5-го классов пропускной способности следует испытывать воздействием тепловой энергии, ограничители 1-го и 2-го классов пропускной способности - воздействием теплового заряда, нормированных изготовителем в соответствии с таблицей 1.

8.6.1.2 Испытания проводят на трех образцах - секциях ОПН. Секция ОПН может состоять из одного или нескольких варисторов, используемых для комплектации ОПН, соединенных последовательно и/или параллельно, помещенных в изоляционный корпус.

Секция ОПН должна быть термически эквивалентной полностью собранному ОПН. Для достижения термической эквивалентности в конструкции секции могут использоваться дополнительные элементы, утепляющие материалы, которые, как правило, не являются частью конструкции ОПН. Для ограничителей, состоящих из нескольких колонок в одном корпусе, секция должна содержать такое же число параллельных колонок, как и в самом ограничителе.

Проверку термической эквивалентности секции ОПН следует выполнять в соответствии с приложением А.

Примечание - Термически эквивалентная секция необязательно является "срезом" ОПН и не изготавливается только из тех же самых материалов, что и ОПН. Она может иметь любые отличия конструкции от моделируемого ОПН при условии соблюдения тепловой эквивалентности и достаточной электрической прочности.

 

8.6.1.3 При испытании ограничителей 1-го и 2-го классов пропускной способности испытуемые образцы должны иметь наибольший градиент остающегося напряжения, указанный изготовителем для варисторов, применяемых для комплектации ОПН, в соответствии с 8.5.1.2.

При испытании ограничителей 3, 4 и 5-го классов пропускной способности образцы для испытаний должны иметь классификационное напряжение, близкое к минимальному классификационному напряжению варисторов, применяемых для комплектации ОПН, в соответствии с указаниями в 8.6.1.4.

8.6.1.4 При подготовке к испытаниям должны быть измерены классификационные напряжения секций в соответствии с 8.3, определены номинальное напряжение и наибольшее длительно допустимое рабочее напряжение секций, как указано ниже.

Номинальное напряжение , кВ, и наибольшее длительно допустимое рабочее напряжение секции , кВ, вычисляют на основании измеренного классификационного напряжения секции по формулам

 

, (2)

 

, (3)

 

где U_н и U_нр - номинальное напряжение и наибольшее длительно допустимое рабочее напряжение ОПН, соответственно, кВ;

U_кл - минимальное классификационное напряжение ОПН, кВ;

- измеренное классификационное напряжение секции, кВ.

Номинальное напряжение секции должно быть не менее 3 кВ. Число варисторов в секции не должно быть больше, чем минимальный объем варисторов в ОПН, определенный изготовителем, деленный на коэффициент, равный отношению минимального классификационного напряжения ОПН к измеренному классификационному напряжению секции. Если последнее условие не выполняется, то необходимо выбрать другой образец для испытаний с большим классификационным напряжением.

8.6.2 Процедура испытаний

8.6.2.1 Обзор процедуры испытаний приведен в таблице 8.

8.6.2.2 Полярность импульсов тока при всех испытаниях по пунктам 2 - 4 таблицы 8 должна быть одинаковой.

8.6.2.3 Подготовительные испытания, контрольные проверки после испытаний, а также испытания импульсами тока большой амплитуды могут проводиться на варисторах, находящихся на открытом воздухе.

8.6.2.4 Измерения классификационного напряжения и остающегося напряжения образцов проводят по 8.3 и 8.4.2, соответственно.

 

Таблица 8

 

Процедура испытаний на тепловую устойчивость

 

Операции испытаний	Структурный элемент
1 Предварительные испытания: проверка термической эквивалентности секции	Приложение А
2 Подготовительные испытания для определения параметров образцов: - измерение классификационного напряжения, определение ,  - измерения остающегося напряжения при номинальном разрядном токе	8.6.1.4 8.6.2.3 8.6.2.4
3 Проведение испытаний
3.1 Воздействие импульсов тока большой амплитуды: - для ограничителей 1-го класса пропускной способности - один импульс 4/10 амплитудой 65 кА; - для ограничителей 2-го класса пропускной способности - один импульс 4/10 амплитудой 100 кА; - для ограничителей 3, 4, 5-го классов пропускной способности - два импульса 4/10 амплитудой 100 кА. Пауза, временной интервал не регламентирован	8.6.2.5
3.2 Нагревание секции до начальной температуры 60 °C	8.6.2.6
3.3 Воздействие импульсов тока с нормированной тепловой энергией или тепловым зарядом: - для ограничителей 1, 2 классов пропускной способности - два импульса тока с нормированным тепловым зарядом в течение 1 мин; - для ограничителей 3, 4, 5 классов пропускной способности - два импульса тока с нормированной тепловой энергией в течение 3 мин. Пауза не более 100 мс после последнего импульса	8.6.2.7
3.4 Приложение номинального напряжения в течение 10 с	8.6.2.8
3.5 Приложение наибольшего длительно допустимого рабочего напряжения в течение не менее 30 мин
4 Контрольные проверки после испытаний: - осмотр образцов; - измерения остающегося напряжения при номинальном разрядном токе	8.6.3

 

8.6.2.5 Испытания воздействием импульсов тока большой амплитуды проводят при следующих нормированных параметрах воздействий:

- для ограничителей 1-го класса пропускной способности с номинальным разрядным током 5 кА - один импульс 4/10 амплитудой 65 кА;

- для ограничителей 2-го класса пропускной способности с номинальным разрядным током 10 кА - один импульс 4/10 амплитудой 100 кА;

- для ограничителей 3, 4, 5-го классов пропускной способности с номинальным разрядным током 10 и 20 кА - два импульса 4/10 амплитудой 100 кА.

Допустимые отклонения параметров импульсов тока при испытании должны быть следующими:

- амплитуда тока - от 90% до 110% нормированного значения;

- длительность фронта - от 3,5 до 4,5 мкс;

- длительность импульса - от 9 до 11 мкс;

- максимальное значение выброса тока обратной полярности - не более 20% амплитуды импульса тока;

- колебания вблизи максимума на фронте импульса допустимы при условии, что их отклонение от средней кривой составляет не более 5%; в этом случае амплитуду тока следует определять по средней кривой.

Время между импульсами тока должно быть достаточным для остывания образца до температуры окружающей среды с допуском 5 °C.

8.6.2.6 Испытуемые образцы должны быть нагреты в термокамере до начальной температуры 60 °C. Для обеспечения равномерного нагрева секции продолжительность нагрева должна быть не менее 1 ч, но не более 20 ч. Температуру необходимо измерять на поверхности варистора.

Непосредственно перед воздействием импульсов тока с нормированной тепловой энергией или тепловым зарядом температура секции должна составлять (60 +/- 3) °C.

8.6.2.7 Испытуемые образцы подвергают воздействию импульсов тока с нормированной тепловой энергией или нормированным тепловым зарядом при параметрах импульсов тока, указанных в 8.5.2.3:

а) для ограничителей 3, 4 и 5-го классов пропускной способности и линейных ОПН - воздействию двух импульсов тока с суммарной нормированной тепловой энергией в течение 3 мин;

б) для ограничителей 1-го и 2-го классов пропускной способности - двух импульсов тока с суммарным нормированным тепловым зарядом в течение 1 мин.

Суммарная тепловая энергия двух импульсов, зафиксированная при испытании, должна составлять от 1,0 до 1,1 нормированной тепловой энергии. Суммарный тепловой заряд двух импульсов, зафиксированный при испытании, должен составлять от 1,0 до 1,1 нормированного теплового заряда. При испытании многоколонковых ОПН, проводимых на секции из одного варистора, суммарная тепловая энергия и тепловой заряд при испытании должны быть увеличены путем умножения на коэффициент неравномерности распределения тока, заданный изготовителем по 5.4.11.

8.6.2.8 Не позднее 100 мс от момента воздействия второго импульса к испытуемому образцу прикладывают номинальное напряжение и выдерживают в течение 10 с. Затем напряжение на образце без отключения его от источника напряжения снижают до наибольшего длительно допустимого рабочего напряжения и выдерживают не менее 30 мин.

В течение всего времени приложения наибольшего длительно допустимого рабочего напряжения измеряют активную составляющую тока проводимости и/или температуру образца.

Критерием подтверждения тепловой устойчивости является монотонное снижение активной составляющей тока проводимости и/или температуры образца в течение, по крайней мере, последних 15 мин приложения напряжения . Если тенденция монотонного снижения указанных параметров слабо выражена и вызывает сомнение, то время приложения должно быть увеличено до тех пор, пока эта тенденция не подтвердится отчетливо. При этом если в течение 3 ч не будет зафиксирована обратная тенденция увеличения активной составляющей тока проводимости и/или температуры образца, то тепловую устойчивость считают подтвержденной.

8.6.3 Оценка результатов испытаний

Результаты испытаний образца считают положительными, если:

- подтверждается тепловая устойчивость при приложении наибольшего длительно допустимого рабочего напряжения ;

- при внешнем осмотре отсутствуют следы пробоя, перекрытия, механические повреждения образцов;

- остающиеся напряжения образцов при номинальном разрядном токе, измеренные до и после испытаний, отличаются не более чем на +/- 5%.

Примечание - Частичное выгорание или повреждение металлизации варисторов электрическими разрядами не считают механическим повреждением, если все другие критерии будут выполнены.

 

Ограничители считают выдержавшими испытание, если положительные результаты испытаний получены на всех образцах.