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.

1

2Прямой удар молнии

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

3

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.

4Удар 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.

5Непрямой 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.

6

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.

7

Коммутация линий низкого напряжения

Перенапряжение сети переходного типа могут возникать:

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

8Переключения 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.

9

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.

10

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.

11

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.

12

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

13

Одной из важнейших характеристик перенапряжения является время.

14

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.

15Неисправное 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.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *