Защита от импульсных перенапряжений

Импульсное перенапряжение происходит из-за техногенных и природных катастроф:

• прямой или емкостный, гальванический или индуктивный удар молнии;
• электромагнитная индукция в металлических линиях длиной в несколько километров;
• электростатический заряд и коммутационные события в электросетях с высоким напряжением.

Прямой удар молнии

Разряд молнии имеет высокие амплитуды тока, которые могут достигать показателей более 400 кА. Средние показатели в странах Восточной Европы – 30-50 кА.

При попадании молнии в объект за доли секунды увеличивается потенциал защитных заземленных проводников электрической установки и ее корпуса. Таким образом, в сеть питаний и силовые системы начинает проходить выравнивающий высокий электроток из заземленного оборудования. Одновременно на протяженных участках линии, не соединенных с системой компенсирования потенциалов, индуцируется высокое напряжение.

Удар молнии в телекоммуникационную сеть и линии низкого напряжения

При удаленном ударе молнии по такой сети импульс напряжения с высокой амплитудой распространяется со скоростью света и может повредить электронное оборудование. Поэтому компьютеры, телефонные станции, управляющие и измерительные приборы, факсы, регуляционное оборудование может быть повреждено еще до первого замеченного удара молнии.

Удар молнии в линии высокого и сверхвысокого напряжения

При попадании молнии в сети с высоким и сверхвысоким напряжением, трансформатора частично снижают энергию импульса в электросетях низкого напряжение, но перенапряжение все же попадает в эти линии, используя другие пути:

• через емкостную связь между обмотками;
• через индуктивную связь между линиями отвода низкого напряжением и линиями подвода высокого напряжения;
• через прямую трансформацию межу обмотками;
• через гальваническую связь;
• через общее заземление линий с низким и высоким напряжением.

Непрямой удар молнии

Даже если удар молнии не приходится на объект, оборудование или линию, в электрической сети может возникнуть импульсное напряжение через гальваническую связь с заземлением, или через индуктивную и емкостную связь разделенных гальванически линий. Импульсное перенапряжение может возникнуть на расстоянии нескольких километров.

Разряд «облако – облако»

Если разряд молнии проходит между облаками, то на поверхности возникает зеркальный разряд, индуцирующий напряжение в линиях передачи данных и силовых кабелях. Последствия проходящей волны с высокой амплитудой аналогичны удару молнии в телекоммуникационную сеть.

Коммутация линий низкого напряжения

Перенапряжение сети переходного типа могут возникать:

• при коротком замыкании в электрической сети;
• при присоединении, выключении, включении емкостных и индуктивных нагрузок.

Переключения и коммутация в линиях высокого и сверхвысокого напряжения

Перенапряжение коммутационного типа в сетях с высоким и сверхвысоким напряжением через паразитные индукционные и емкостные связи переносится в линии с низким напряжением. Последствия этого процесса аналогичны отдаленным разрядам молнии.

Электростатический разряд

Такой разряд возникает из-за механического трения нескольких изоляционных материалов и имеет локальный характер действия. Избежать его можно благодаря использованию подходящих материалов, ионизацией и проводящим покрытием. Важно учитывать, что индукция и связи в здании ослаблены стенами. Если в железобетонных стенах арматура соединена не должным образом, то это влияние увеличивается.

Везде, где телевизионные и радиоприемники ловят сигнал на внутрикомнатную антенну, может возникнуть индуктивное перенапряжение от удаленного удара молнии.

Нередко причиной перенапряжения становится промышленная деятельность. Это в первую очередь касается переходных процессов, связанных с отключением и включением больших нагрузок:

• трансформаторов;
• большихдвигателей;
• индукционных нагревателей.

По подтвержденным данным, ущерб в таких случаях может нанести и кофемолка.

Источником перенапряжения в информационных линиях может быть переходное затухание, возникающее при совмещении таких линий с силовыми проводами. Особенно, если для электрической сети характерны постоянные коммутации энергетических потребителей.

При прямом ударе молнии амплитуда перенапряжения может доходить до мегавольт, при косвенных – сотни киловольт. При коммутации линий высокого и сверхвысокого напряжения показатели низкого напряжения на выходе с трансформатора показали амплитуду около 15 киловольт.

При коммутации в сетях с низким напряжением амплитуда перенапряжения составляет от десятков до тысяч вольт. Это возникает не только при использовании мощных потребителей, но и небольших приборов:

• копировальных аппаратов;
• пылесосов;
• светильников;
• морозильников.

Перенапряжения при электростатическом разряде достигает несколько десятков тысяч вольт, но при этом его энергетический потенциал не значителен.

Одной из важнейших характеристик перенапряжения является время.

Последствия импульсного перенапряжения зависят от энергии и амплитуды.

Разрушение:

1.Если амплитуда превышает нормативные показатели, то могут возникать искровые разряды и пробои, которые способны вызвать заметные изменения на макроуровне частей или всего оборудования.

2.Причиной подобных последствий может стать и меньшее перенапряжения, когда возникают пробои N-P переходов и испарение металлизированных покрытий интегральных схем. Если на микроуровне повреждения незаметны, то они проявляются в виде помех на плате.

3.При резком нарастании импульса в транзисторах и тиристорах при резком включении могут происходить пробои. Последствия таких процессов катастрофические.

Неисправное функционирование:

• резкий срыв работы тиристоров;
• ошибка в программном обеспечении по обработке данных;
• уничтожение информации в банке данных;
• ошибка в переносе данных.

Быстрый износ – перенапряжение приводит к снижению срока службы основных элементов оборудования.

Избавиться от импульсных перенапряжений невозможно, но предовратить пробои можно используя устройства УЗИП.