Ток утечки оксидно-цинкового ограничителя перенапряжений

Вот о чём статья: разбираю, почему ток утечки ОПН — это не просто цифра из паспорта, а живой параметр, который может обмануть, если подходить к нему без понимания физики старения. Расскажу про типичные косяки при замерах и как реальные условия эксплуатации в наших сетях всё усложняют.

Мой взгляд на параметр: между теорией и практикой

Когда говорят про ток утечки оксидно-цинкового ограничителя перенапряжений, многие сразу лезут в нормативы. ГОСТ, ТУ — это, конечно, основа. Но в поле всё иначе. Я много раз видел, как абсолютно новый ограничитель, только что из коробки, показывал на тепловизоре чуть повышенный нагрев в точке соединения колонки. Это не всегда брак. Часто это следствие технологического разброса параметров варисторов или даже условий транспортировки. Сразу списывать в брак — дорогое удовольствие. Нужно смотреть в динамике.

Основная ошибка — считать ток утечки величиной постоянной. На деле он плавает. Сильно зависит от температуры окружающей среды, влажности и даже от степени загрязнения поверхности изолятора. Зимой, в сухой мороз, замеры могут быть идеальными. А вот после весеннего дождя с пылью, которая превратилась в проводящую плёнку, — совсем другая картина. И тут уже надо отделять поверхностные утечки по изолятору от сквозного тока через саму варисторную колонку. Без грамотного мегаомметра и методики разделения этих составляющих можно сделать ложные выводы.

Ещё один момент — напряжение влияния. Замеряем мы, как правило, на постоянном опорном напряжении. Но в реальности ОПН стоит в сети под переменным фазным. И там процессы поляризации, емкостные составляющие ведут себя по-другому. Поэтому паспортный ток утечки — это справочная величина, а диагностическую ценность несёт именно его стабильность во времени или, наоборот, тренд на рост. Вот за этим нужно следить.

Опыт с продукцией и типичные сценарии отказов

Работая с разным оборудованием, в том числе анализируя продукцию, которую поставляет ООО Сиань Суюань Электроприборы (их сайт — https://www.xasuyuan.ru), обратил внимание на их линейку ограничителей. Компания, как указано, производит широкий спектр продукции для сетей, включая ОПН. В спецификациях всегда заявлен ток утечки. Но на практике, при приёмке партии, мы обязательно делаем выборочные контрольные замеры в разных условиях. И вот что важно: у хорошего производителя разброс значений между экземплярами одной партии минимален. Это говорит о стабильности технологии спекания варисторов.

А теперь о грустном. Типичный сценарий начала проблем — это не внезапный скачок тока, а его плавный, почти незаметный рост на 5-10% в год. Если мониторинг разовый, это пропустишь. Я видел случай на подстанции 110 кВ, где ОПН проработал около 8 лет. Ток утечки по протоколам ежегодных измерений медленно полз вверх, но оставался в пределах нормы. А потом, во время грозового перенапряжения, не сработал как надо, пошёл тепловой разгон, и колонку разорвало. Вскрытие показало локальные перегревы и старение гранул оксида цинка именно в тех местах, где был прогнозируемо выше ток.

Поэтому наш коллективный вывод: одного ежегодного замера по акту — недостаточно. Нужно строить график для каждого аппарата. И если виден тренд, даже в пределах нормы, — это повод для более детального обследования, например, измерения тока высших гармоник или анализа термограмм в инфракрасном диапазоне. Иногда дешевле заменить ограничитель, который ещё ?по паспорту? живой, но уже показывает неутешительную динамику.

Методики замера и подводные камни

Как правильно мерить? Казалось бы, всё прописано. Но в полевых условиях идеальных лабораторий нет. Вот стандартная схема: отключаем ОПН от шины, подаём на него постоянное напряжение (обычно Uоп) и измеряем полный ток утечки. Потом, переключая схему, пытаемся выделить активную составляющую. Но тут первый камень — качество заземления. Плохой контакт с землёй или наведённые помехи от соседних действующих цепей могут исказить показания на микроамперы, а для диагностики это критично.

Второй момент — температура. Производители, например, часто приводят значения для +20°C. А если замер делается в феврале на открытой подстанции? Нужно вносить поправку. Есть эмпирические зависимости, но они примерные. Лучшая практика — стараться проводить измерения в схожих температурных условиях, чтобы сравнивать ?яблоки с яблоками?. Я всегда записываю в протокол не только ток, но и температуру воздуха, и влажность.

И третий, самый коварный камень — это влияние предыдущих перенапряжений. ОПН мог недавно отработать несколько коммутационных или грозовых импульсов. Варисторная колонка имеет определённую ?память?, и после таких событий ток утечки может быть временно повышен. Если замерить сразу — получим тревожное, но не отражающее долгосрочного состояния значение. Поэтому после серьёзных гроз мы выжидаем хотя бы сутки перед плановыми контрольными замерами.

Связь с другими параметрами и комплексная диагностика

Ток утечки оксидно-цинкового ограничителя сам по себе — ценный, но не единственный показатель. Его нужно смотреть в связке с тангенсом угла диэлектрических потерь (tg δ) и ёмкостью. Рост tg δ при стабильной ёмкости — верный признак старения изоляции и увлажнения. А вот если растёт и ёмкость, и ток утечки, это может указывать на развитие внутренних дефектов, микротрещин в варисторах.

На практике мы часто используем переносные диагностические комплексы, которые измеряют всё вместе. Но и тут есть нюанс. Эти комплексы калиброваны под определённые типы ОПН. Подключение к ограничителям нестандартной конструкции или с иной компоновкой выводов может давать погрешность. Приходится адаптировать методику, что требует понимания физики процесса.

Особенно внимательно нужно относиться к ОПН, работающим в условиях сильного загрязнения — в промышленных зонах, у моря. Солевые отложения создают проводящий слой, который шунтирует часть тока. В этом случае измеренный полный ток утечки может быть в норме, потому что активный ток через варистор даже снизился из-за старения, но его маскирует поверхностная утечка. Поэтому перед замерами критически важно очищать изоляторы. Без этого данные бессмысленны.

Выводы для практикующего инженера

Итак, что я вынес для себя за годы работы? Во-первых, ток утечки — это динамический диагностический признак, а не статическая галочка в отчёте. Его мониторинг во времени важнее разового соответствия норме. Во-вторых, никогда нельзя полагаться на один параметр. Только комплекс — ток, tg δ, термография, визуальный осмотр на предмет трещин или подтёков — даёт объективную картину.

При выборе оборудования, например, рассматривая ассортимент таких поставщиков, как ООО Сиань Суюань Электроприборы (их портфель включает и высоковольтные предохранители, и ОПН для разных применений), стоит обращать внимание не только на заявленные цифры, но и на наличие полного пакета заводских испытаний, протоколов на каждую партию. Это косвенно говорит о культуре производства.

В конечном счёте, грамотная работа с параметром тока утечки ОПН — это экономия. Экономия на предотвращении аварий, на внеплановых ремонтах, на простое оборудования. Это когда ты по едва уловимым изменениям в данных понимаешь, что аппарат ещё послужит сезон, или, наоборот, что его пора в утиль. Такой подход, основанный на анализе, а не на слепом следовании инструкциям, и отличает опытного специалиста от просто исполнителя. И этому, к сожалению, не учат в институтах — только в поле, с прибором в руках и кипой старых протоколов для сравнения.