Виды перенапряжений в электросети

Перенапряжение – это внезапное увеличение уровня напряжения в линии электросети, как правило, происходящее скачками. Например, обычная бытовая однофазная сеть имеет 220 В номинального напряжения, что эквивалентно 310 В амплитудного. При резком (импульсном) перенапряжении амплитудное напряжение может достигать 2-3 и более киловольт. Продолжительность такого скачка невелика – доли секунды, но и этого бывает достаточно для поломки самой линии, оборудования. Более серьезным последствием может быть пожар, так как целостность изоляции нарушается и возникает ее пробой. И если электроприбор можно защитить от перегорания, просто отключив от сети, то с защитой проводки дело гораздо сложнее. Ведь отключить от напряжения кабели и провода гораздо сложнее. На изображении ниже показан результат короткого замыкания вследствие резкого скачка напряжения при пробое изоляции в розетке Стоит также отметить, что причиной аварий могут быть и некачественные изделия, а не скачки напряжения в сети. Виды перенапряжения Перенапряжение в электросети в зависимости от причин делится на 4 вида: электростатическое переходное коммутационное атмосферное. Рассмотрим по очереди каждое из этих видов. Электростатическое Электростатическое перенапряжение – наиболее непредсказуемый вид из всех. Он может возникать в сухих помещениях, где образуется повышенное электростатическое поле. Как это происходит. Скажем, человек в диэлектрической (токонепроводящей) обуви при хождении по ковровым покрытиям может накапливать заряд до нескольких киловольт. Прикоснувшись потом к незаземленной токопроводящей конструкции или корпусу прибору, он передаст мощный электрический заряд, который может повредить электронику внутри прибора. Атмосферное Атмосферное перенапряжение вызывается разрядами грозы и может достигать десятки киловольт за доли секунды. Молния может попасть как в воздушную ЛЭП, так и в молниеприемник. В зависимости от возрастания и падения напряжения выделяют две волны: 10/350 и 8/20. В первом случае перенапряжение растет до пика за 10 мкс, и далее падает до значения 50% за 350 мкс. Во втором случае разряд растет до максимума всего лишь за 8 мкс, и падает за 20. Наиболее опасной для ЛЭП и конструкций считается первая волна. Но вне зависимости от вида волны, если возле дома есть молниеприемник, то половина начального разряда уйдет в землю, а оставшаяся половина более-менее равномерно разойдется по проводникам тока в доме. Коммутационное Коммутационное перенапряжение может возникнуть, если электросеть вдруг резко поменяла свой режим работы. Например, включение или отключение мощного электроприбора, силового трансформатора или двигателя. Скажем, если отключить от сети относительно маломощный трансформатор на 1-2 кВА, то в сети может возникнуть коммутационное перенапряжение, достигающее 2 кВ. То есть, при коммутационном перенапряжении скачок может также достигать нескольких киловольт, в остальном же параметры коммутационного перенапряжения зависят от характеристик сети и оборудования. Переходное Переходное перенапряжение может возникать в промышленных электросетях. Например, при проблемах с нейтральной жилой или корпусом электроустановки. Способы защиты от перенапряжений Полностью исключить риск возникновения перенапряжения нельзя, но защититься от него – можно и нужно. Для этого рекомендуется: установить молниеприемник; подключить УЗИП – устройство защиты, которое снижает предел перенапряжения до безопасного; подключить к электросети систему уравнивания потенциалов.

Защита электрических сетей от кратковременных перенапряжений Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

2. Prusinski B., Phillips S. Expert Oracle GoldenGate. Apress, 2011. С. 35-39.

3. Using Python With Oracle Database 11g // Oracle | Integrated Cloud Applications and Platform Services/ [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.oracle.com/technetwork/articles/d sl/python-091105.html/ (дата обращения: 20.10.2016).

4. Unit Testing with SQL Developer // Oracle / Integrated Cloud Applications and Platform Services [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://docs.oracle.com/cd/E15846_01/doc.21/e15222/u nit_testing.htm/ (дата обращения: 21.11.2016).

5. Репликация (вычислительная техника) // Википедия — Свободная энциклопедия [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A0%D0%B5%D0 %BF%D0%BB%D0%B8%D0%BA%D0%B0%D1%86%D0%B8%D1%8F_(%D0%B2%D1%8B %D1%87%D0%B8%D1%81%D0%BB%D0%B8%D1%82%D0%B5%D0%BB%D1%8C%D0% BD%D0%B0%D1%8F_%D1%82%D0%B5%D1%85%D0%BD%D0%B8%D0%BA%D0%B0)/ (дата обращения: 13.02.2017).

ЗАЩИТА ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ ОТ КРАТКОВРЕМЕННЫХ

ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ Басмановский М.А.1, Сержанский В.П.2, Горовой С.А.3, Скороходов В.И.4 Email: [email protected]

‘Басмановский Максим Андреевич — студент; 2Сержанский Виктор Павлович — студент; 3Горовой Сергей Анатольевич — студент; 4Скороходов Вячеслав Игорьевич — студент, кафедра электроснабжения промышленных предприятий, Энергетический институт Омский государственный технический университет, г. Омск

Аннотация: актуальность данной работы обусловлена тем, что перенапряжения представляют достаточно большую опасность для изоляции электрооборудования, что в свою очередь вызывает пожары и выход из строя электрооборудования, опасность для обслуживающего персонала. Данная работа посвящена исследованию защиты электрических сетей от кратковременных (грозовых и коммутационных) перенапряжений. Рассмотрены различные виды защит от кратковременных перенапряжений, такие как грозозащитный трос, молниеотводы, и защитные аппараты. Сделаны выводы о рассмотренной теме. Ключевые слова: перенапряжения, грозозащитный трос, молниеотвод, разрядники, ОПН.

PROTECTION OF ELECTRIC NETWORKS AGAINST SHORT-TERM

RETENSION

Basmanowskiy M.A.1, Serjhanskiy V.P.2, Gorovoy S.A.3, Skorohodov V.I.4

‘Basmanovskiy Maxim Andreevich — Student; 2Serjhanskiy Viktor Pavlovich — Student; 3Gorovoy Sergey Anatolevich — Student; 4Skorohodov Vyacheslav Igorevich — Student, ENERGETICAL INSTITUTE, ENERGETICAL SUPPLY OF THE INDUSTRIAL ENTERPRISES DEPARTMENT, OMSK STATE TECHNICAL UNIVERSITY, OMSK

Abstract: the urgency of this work due to the fact that overvoltage is still a big danger for the insulation of electrical equipment, which in turn cause fires and failure of electrical equipment, danger to personnel. This work is devoted to the protection of electric networks from transient (lightning and switching) overvoltage. The different kinds of protection from transient overvoltage, such as ground wire, lightning arresters and protective devices are considered. Conclusions are drawn on the considered subject.

Keywords: overvoltage, ground wire, lightning arresters, surge arrester, OPN.

УДК 621.316.91

При эксплуатировании электрооборудования и линий электропередач происходят внезапные повышения напряжения до значений, опасных для изоляции электроустановки, называемые перенапряжениями.

Перенапряжения губительны по своим последствиям. Пробой изоляции, влечёт КЗ, пожары в электроустановках, опасность для жизни людей. Поэтому каждая электроустановка должна иметь защиту от перенапряжений.

Изоляция электрооборудования электрических сетей должна быть спроектирована таким образом, чтобы длительно, в течение всего срока службы электрооборудования выдерживать наибольшее нормируемое напряжение, а также кратковременные перенапряжения. К таким кратковременным перенапряжениям относятся:

1. Внутренние перенапряжения;

2. Грозовые перенапряжения.

Внутренние (коммутационные) перенапряжения возникают при резких изменениях режима работы, например, при отключении ненагруженных линий, отключении тока холостого хода трансформаторов, замыкании фазы в сети с изолированной нейтралью на землю, резонансных, феррорезонансных явлений и д.р.

Грозовые перенапряжения относятся к внешним перенапряжениям. Наибольшие грозовые перенапряжения возникают при ударе молнии в электроустановку. Вследствие электромагнитной индукции близкий удар молнии создает индуктированное перенапряжение, которое приводит к дополнительному увеличению напряжения на изоляции. Дойдя до подстанции, электромагнитные волны, могут вызвать опасные перенапряжения на изоляции электрооборудования.

Величина перенапряжения при прямых ударах молнии может достигать 1 МВ, а ток молнии — 0,2 МА. Разряд молнии обычно состоит из серии отдельных импульсов (до 35 шт.) и продолжается не более долей секунды. Индуктированные перенапряжения достигают 0,1 МВ и распространяются по проводам линии электропередачи в виде затухающих волн.

Защита электрических сетей от кратковременных перенапряжений подразделяется на следующие виды:

— превентивные меры снижения перенапряжений;

— защита с помощью защитных устройств.

Превентивные меры снижения перенапряжений — это устранения возникновения перенапряжений или ограничение их величины вместе их возникновения. К таким мерам относится:

— применение грозозащитных тросов и молниеотводов;

— заземление опор линий электропередачи;

Защита с помощью защитных устройств. Устройство от перенапряжений срабатывают и соединяют защищаемую цепь с заземлением в случае, когда перенапряжение в точке их установки превышает некоторую критическую величину. К этим средствам относят:

— разрядники;

— нелинейные ограничители перенапряжений;

— шунтирующие реакторы с искровым соединением.

В настоящее время самый распространённый способ защиты воздушных линий — это применения грозозащитного троса. При прямых ударах молнии грозозащитный трос проявляет наибольшую эффективность, при этом создаётся защитная расчётная зона при заданной вероятности прорыва молнии. Но защита воздушных линий электропередач грозозащитным тросом создает немаловажные проблемы. Во-первых, стоимость линии значительно возрастает, а во-вторых, постоянная проверка грозозащитного троса на всей протяжённости линии отнимает достаточно времени.

В ПУЭ [1] записано: согласно п. 4.2. ВЛ 3-20 кВ к подстанциям в установке защиты против воздействия молнии не нуждаются. При устройстве опор для линии ВЛ 3-20 кВ из древесного материала на расстоянии от 200 до 300 м от ПС, на линии должен быть сооружен комплект защитных аппаратов. Осуществляя строительство ВЛ на опорах из металлического материала и железобетонных конструкциях, не требуется сооружать линию защитными устройствами. Но ЛЭП 110-500 кВ с металлическими и железобетонными опорами должны быть защищены от прямых ударов тросами по всей длине.

Вероятность прорыва молнии мимо троса можно приближенно оценить по эмпирической формуле:

Как видно из формулы, с увеличением высоты опоры необходимо уменьшать защитный угол а: так, при Ь 0 =20 м обычно применяется а =30°, при Ь 0 =30-35 м применяется а =25°, при

Ь0 =50 м — а =20°.Это обеспечивает вероятность прорыва РПР =0,002-0,003. Последующее

уменьшение угла может привести к схлестыванию троса и провода во время гололеда в случае пляски проводов (рис. 1) [2].

Молниезащита подстанции должна быть более надежной, поэтому включает следующие виды [2]:

1. от прямых ударов молнии непосредственно в подстанцию;

2. от перекрытий при ударе молнии в заземленные конструкции подстанции;

3. от волн, приходящих с линии;

4. от ударов молнии в подходы линии к подстанции.

В качестве основных защитных средств от грозовых воздействий применяют молниеотводы.

Рис. 1. Опора с грозозащитным тросом: 1 — грозозащитный трос; 2 — воздушная линия, 3 — опора;

4 — изоляторы

Так как молния поражает наиболее высокие сооружения, то установка стержневого молниеотвода должна быть выше защищаемого объекта. Зона защиты одиночного стержневого молниеотвода имеет вид конуса (рис. 2). При большой протяженности или ширине объекта устанавливают несколько молниеотводов. Расстояние между молниеотводом и защищаемым объектом должно быть не более 5 м.

Так же надежность защиты в большей степени определяется состоянием заземления опор воздушных линий и металлических корпусов оборудования подстанций. Заземление является весьма ответственным элементом сетей высокого напряжения. Различают три основных типа заземлений [3]:

— защитное заземление, служащее для защиты персонала от напряжения, в случае пробоя изоляции электрооборудовании;

— рабочее заземление, используется для нормальной работы электроустановок;

— молниезащитное заземление, предназначенное для защиты от грозовых перенапряжений.

—3

‘ Сеченив зоны на уройнв /?х

Рис. 2. Зона защиты стержневого молниеотвода: кх — высота защищаемого объекта;

Иа — активная часть молниеотвода, равная превышению молниеотвода над высотой объекта;

И — высота молниеотвода

Заземление различного рода разрядников, молниеотводов и тросов способствует уменьшению вероятности перекрытия изоляции при грозовых разрядах.

Главной характеристикой заземляющего устройства является его сопротивление, определяемое как отношение потенциала на зажиме заземлителя к току, стекающему через заземлитель.

Величина сопротивления RЗ заземляющего устройства для каждого класса напряжений подстанции выбирается по ПУЭ [1]:

1. в электроустановках напряжением выше 1000 В, в сетях с эффективно заземленной нейтралью

ЯЗ < 0,5 Ома;

2. в электроустановках напряжением выше 1000 В, в сетях с изолированной нейтралью и компенсацией емкостных токов

250

ЯЗ <-, но не более 10 Ом,

IЗ

где 1З — расчетный ток замыкания на землю;

3. в электроустановках до 1000 В с глухозаземленной нейтралью сопротивление заземляющего устройства должно быть не более 2, 4 и 8 Ом, в сетях с линейным напряжением соответственно 660, 380 и 220 В;

4. в электроустановках до 1000 В с изолированной нейтралью сопротивление заземляющего устройства должно быть

50

ЯЗ <-, но не более 4 Ом.

IЗ

Для защиты от всех видов перенапряжений в электроустановках рабочим напряжением выше 1000 вольт применяются различного рода защитные аппараты.

Принцип действия защитного аппарата состоит в том, что он предотвращает появление на электроустановке импульсов перенапряжения, опасных для изоляции, и не препятствует работе электроустановки при рабочем напряжении.

К защитным аппаратам и устройствам относятся:

1. Ограничители перенапряжений (ОПН).

2. Вентильные разрядники.

3. Трубчатые разрядники.

4. Защитные промежутки.

В настоящее время при проектировании энергетических сетей применение вентильных и трубчатых разрядников не рекомендуется по причине их низкой надежности и из-за недостатков в технических характеристиках.

Наиболее популярным и эффективным для защиты от всех видов перенапряжений в электроустановках рабочим напряжением выше 1000 вольт является ограничитель перенапряжения (ОПН) и различного рода РДИП (Разрядник Длинно-Искровой Петлевой) (рис.3), а также РДИШ, РДИМ.

ОПН не имеют искрового промежутка, вследствие этого через него постоянно протекает ток. В эксплуатационном режиме ток через ОПН носит емкостный характер и составляет десятые доли миллиампера. При возникновении волн перенапряжения резисторы переходят в проводящее состояние. Вследствие высокой нелинейности варисторов через ОПН протекает значительный импульсный ток, в результате чего величина перенапряжения снижается до уровня, безопасного для изоляции электрооборудования.

Рис. 3. Установленный на опоре РДИП: 1 — РДИП; 2 — муфта крепления к опоре; 3 — провод; 4 — изолятор

1. Исключение опасных перенапряжений в электрических сетях достигается надёжным состоянием заземления опор воздушных линий и металлических корпусов оборудования подстанций.

2. Для защиты электрооборудования подстанций, а также подходов подстанций получили распространенное применения ОПН.

3. Защиту от грозовых перенапряжений (помимо РДИП и ОПН) обеспечивают молниеотводы, установленные на открытой части электроустановок (ОРУ подстанций), для защиты высоковольтных линий электропередач применяется грозозащитный трос, проходящий по всей длине защищаемой воздушной линии.

1. Правила устройства электроустановок. Разд. 4. 7-е изд. М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2003. 104 с.

2. Шкаруба М.В. Изоляция и перенапряжения в электрических системах: Конспект лекций. Омск: Изд-во ОмГТУ, 2006. 64 с.

3. Дмитриев М.В. Грозовые перенапряжения на оборудовании РУ 35-750 кВ и защита от них. Санкт-Птербург: Изд-во СПбГТУ, 2006. 44 с.

I

Выводы:

Список литературы / References

Основные виды коммутационных перенапряжений

Классификация внутренних перенапряжений

Общая характеристика внутренних перенапряжений

Лекция ВП-1

Пример

Лекция

Нежелательные эффекты от воздействия перенапряжений могут возникать также в других системах, находящихся в зоне действия электромагнитных полей сети высокого напряжения. Совокупность этих эффектов составляет экологическое влияние на биосферу (людей, фауну, флору), а также мешающее и опасное влияние на техносферу (устройства проводной и радиосвязи, телœемехани­ческие устройства, счетно-решающую электронную технику, низковольтные сети электроснабжения и т. п.). Именно эти влияния определяют условия электромагнитной совместимости функционирования электрической сети и других систем.

Важнейшей характеристикой перенапряжений на изоляции является их кратность, т. е. отношение максимального значения напряжения U _макс к амплитуде наибольшего рабочего напряжения на данной изоляционной конструкции Ö2 U _{ном.раб}.:

К = U_макс/Ö 2U _{ном.раб}. ( 1 )

Следует отметить, что при измерении кратности перенапряжений или при ее расчете U_max обычно относят не к величинœе Ö2U_{ном раб,} а к фактической амплитуде рабочего напряжения, имеющего место непосредственно перед появлением перенапряжения или установившегося после него. Это не противоречит данному выше определœению кратности по формуле (1), поскольку предполагается, что величина Umax пропорциональна рабочему напряжению и при повышении напряжения до наибольшего рабочего значения величина кратности не изменится.

Перенапряжения, кроме того, характеризуются рядом других параметров, которые учитываются при выборе электрической изоляции и средств ее защиты от перенапряжений.

Повторяемость определяется ожидаемым числом случаев возникновения перенапряжений за данный промежуток времени.

Форма кривой перенапряжения характеризуется длиной фронта͵ длительностью, числом импульсов и временем существования данного перенапряжения.

Широта охвата сети определяет число изоляционных конструкций, на которые одновременно воздействует данное перенапряжение.

Важное значение имеют также статистические характеристики ущерба в случае повреждения изоляции.

Все перечисленные параметры перенапряжений являются, как правило, случайными величинами, что определяет крайне важно сть статистического подхода к их исследованию и обоснованию требований к электрической прочности изоляции и характеристикам защитных устройств.

Учитывая зависимость отместа приложения можно выделить различные типы перенапряжений. Наибольшее практическое значение имеют фазные перенапряжения. Οʜᴎ воздействуют на изоляцию токоведущих частей электрооборудования от земли или заземленных конструкций. К этой изоляции нормально приложено фазное напряжение. При этом в сетях с изолированной нейтралью следует учитывать, что в процессе поиска места замыкания на землю (длительностью от минут до нескольких часов) к фазной изоляции должна быть приложено линœейное напряжение.

Междуфазные перенапряжения рассматриваются при выборе междуфазной изоляции, к примеру — расстояний между проводами разных фаз на линиях и подстанциях, обмотками различных фаз трансформаторов, машин, реакторов. Рабочим напряжением для этих видов изоляции является линœейное напряжение.

Внутрифазные перенапряжения возникают между различными токоведущими элементами одной и той же фазы, к примеру между сосœедними витками или катушками обмотки трансформатора, а также между нейтралью и землей.

Перенапряжения между контактами коммутирующих аппаратов возникают в процессе отключения участка сети или при несинхронной работе двух участков сети.

Внутренние перенапряжения возникают в электрических системах в результате коммутаций.

Коммутации бывают оперативными(плановыми), к примеру:

а) включение и отключение ненагруженных линий;

б) отключение ненагруженных трансформаторов и реакторов поперечной компенсации;

в) отключение конденсаторных батарей.

При этом чаще внутренние перенапряжения возникают при аварийных коммутациях в результате действия релœейной защиты или противоаварийной автоматики.

К аварийным коммутациям можно отнести:

а) отключение выключателями короткого замыкания;

б) автоматическое повторное включение линий;

в) внезапный сброс нагрузки и др.

Внутренние перенапряжения обычно проявляются в виде колебаний. Всякая электрическая система обладает колебательными свойствами, однако в нормальном режиме работы эти колебательные свойства обычно не проявляются. Колебательные свойства электрической системы, могущие вызвать появление перенапряжений, проявляются при нарушении баланса между генерируемой и поглощаемой энергией. Причиной нарушения баланса может явиться внезапное отключение элементов, способных поглощать энергию (активной нагрузки, сосредоточенных и распределœенных сопротивлений и проводимостей схемы).

В случае если параметры колебательного контура соответствуют резонансным или близки к ним, то возникают резонансные перенапряжения — перенапряжения установившегося режима. В системе с элементами, имеющими линœейные характеристики может возникнуть линœейный резонанс. В случае если же элементы электрической сети имеют нелинœейный характер (ненагруженные трансформаторы, реакторы), то возникает нелинœейный феррорезонанс. Резонансным перенапряжениям предшествует переходный режим — коммутационные перенапряжения.В том случае, в случае если условия в колебательном контуре электрической сети далеки от резонансных, то внутренние перенапряжения при коммутациях имеют только переходный характер, ᴛ.ᴇ. являются коммутационными.

Внутренние перенапряжения характеризуются: кратностью

, (1)

формой кривой перенапряжения, позволяющей определить воздействия на изоляцию и составом оборудования электрической сети, подверженного действия данного вида перенапряжения.

Перечисленные характеристики имеют большой статистический разброс, так как их значения зависят от большого числа факторов, в т.ч. имеющих случайный характер.

Амплитуда допустимых перенапряжений на изоляции высоковольтных электрических машин определяется по следующей формуле:

U=U, (2)

где U— номинальное напряжение, U— допустимое напряжение.

Допустимая кратность перенапряжений на изоляции машин составляет не более 2,6 — 2,9 по отношению к номинальному фазному напряжению и 2,2 — 2,4 по отношению к максимальному фазному рабочему напряжению.

UU, (3 )

где — коэффициент импульса при внутренних перенапряжениях для класса напряжений 6 — 35 ;

k— коэффициент кумулятивности.

Ниже приведена табл.1.1. допустимых кратностей внутренних перенапряжений для электрооборудования напряжением 6 — 35 кВ с нормальной изоляцией.

Таблица14.1.

UкВ	6,0	6,6			13,8			110-150	220-330
UкВ	29,5	29,5	41,5	41,5
k(фаз)	7,5	7,1	6,2	6,0	6,0	5,2
k	4,3	4,1	3,6	3,5	3,5	3,0		3,5	3,0	2,5	2,1

Величины, числено характеризующие внутренние перенапряжения, оказываются зависимыми от ряда случайных обстоятельств: от схемы сети, ее режима, ее параметров, от наличия средств борьбы с перенапряжениями и эффективности этих средств, а также от некоторых других факторов. По этой причине количественные характеристики внутренних перенапряжений оказываются величинами случайными, требующими при их рассмотрении привлечении методов математической статистики.

Можно найти такие сочетания переходных процессов, которые дают перенапряжения очень высокой кратности. При этом если такое сочетание весьма маловероятно, то его обычно не принимают в расчет, считая, что в данном случае можно допустить перекрытие внешней изоляции или срабатывание защитного аппарата (вентильного разрядника, ограничителя перенапряжения) с его возможным разрушением. В то же время и в этих очень маловероятных случаях должна быть исключена возможность повреждения внутренней изоляции машин и аппаратов. Но не всякое наложение переходных процессов маловероятно. Следует реально считаться с такими процессами, которые являются следствием друг друга. Именно на такие процессы и следует ориентироваться при оценке возможной кратности внутренних перенапряжений и выборе средств их ограничения.

Обобщение опыта эксплуатации для случаев повреждения оборудования из-за возникновения внутренних перенапряжений позволило В.С.Полякову сформулировать три условия, сочетание которых крайне важно , чтобы возникали перенапряжения.

Первое условие — параметры сети (емкость и индуктивность элементов) должны иметь характеристики, изменение которых способно привести к образованию резонансного контура в схеме нулевой последовательности. Как правило, это сети с током однофазного замыкания на землю до 10 А. Это означает, что не в каждой сети возможно возникновение перенапряжений, и это подтверждается практикой, так как повреждения как правило происходят, повторяясь на одних и тех же участках сети, в то время как на других участках сети таких повреждений не отмечается.

Второе условие — на этих участках сети внутренние перенапряжения возникают, в случае если в контуре нулевой последовательности затухание значительно меньше критического. Это затухание вносится нагрузкой понижающих трансформаторов и электродвигателœей, в связи с этим повреждения электрооборудования происходят в режиме, когда нагрузка в сети не превышает 30% мощности понижающих трансформаторов или электродвигателœей, то — есть сеть работает в ненагруженном режиме. При этом возбуждение перенапряжений облегчается за счёт высокого уровня напряжения при работе сети в ненагруженном режиме.

Третье условие — определœенный характер начального события. Феррорезонансные перенапряжения возникают при неполнофазных режимах питания понижающих трансформаторов и электродвигателœей, а дуговые перенапряжения — при определœенном характере дуги (однополупериодическая или апериодическая) однофазного замыкания на землю. При металлическом замыкании или непрерывно горящей дуге перенапряжений не возникает.

Разные виды внутренних перенапряжений отличаются друг от друга своей кратностью, формой, частотой повторяемости и длительностью воздействия на изоляцию. Вероятность возникновения того или иного вида перенапряжений зависит от состава сети, и по данным отечественных и зарубежных исследований, в сетях собственных нужд (СН) мощных электростанций и крупных промышленных предприятий, чаще всœего возникновение перенапряжений связано с неполнофазными режимами.

Коммутационные перенапряжения в литературе часто называют перенапряжениями переходного режима. Οʜᴎ существуют сравнительно малое время, но по сравнению с грозовыми перенапряжениями в сотни раз больше.

t_ф=100-300 мкс, t_и=1000-3000 мкс

В случае если прочная изоляция выдержала сильное кратковременное воздействие, то она выдержит и большее.

Источником внутренних перенапряжений является генератор самой системы. Т.к. мощность генераторов нормирована, то и перенапряжения не бывают ¥.

Коэффициент перенапряжений:

от 2-2,5 до 3-3,5.

У установившихся перенапряжений частота совпадает с частотой сети.

Ударный коэффициент перенапряжений:

, Коэффициент установившегося режима:Þ k_пер=k_удk_уст

Установившиеся перенапряжения в литературе называют резонансными. Их длительность может достигать несколько секунд.

Бороться с резонансными перенапряжениями очень сложно, т.к. из-за их длительного воздействия выделяется большое количество энергии и ни один защитный аппарат не выдерживает этого.

На линиях 330 кВ и выше являются опасными перенапряжения за счёт емкостного эффекта линии. Οʜᴎ возникают только в ненагруженных линиях, ᴛ.ᴇ. в момент каких-то компенсаций. Такие перенапряжения ограничивают реакторами.

При изолированной нейтрали напряжение на здоровых фазах при перенапряжении увеличивается в раз, а при заземленной нейтрали в 1,4 раза.

В 60 годах стали развиваться линии высокого и сверхвысокого напряжения. Происходило становление единой энергетической системы. Проводились очень большие исследования работы этих линий.

Любая система имеет L и C элементы.

L: трансформаторы, генераторы, реакторы, синхронные компенсаторы и т.д.

С: проводники (ЛЭП), емкость ошиновки подстанции, емкость всœех изоляционных конструкций, специальные батареи конденсаторов, которые используются для улучшения качества электроэнергии.

В нормальном режиме в энергосистеме такого контура образоваться не может.

С_мф – междуфазная емкость.

С_мф на порядок выше, чем С.

В колебательном контуре происходят волновые процессы при Rʼʼ0; x_L@x_С.

В случае если условие резонанса не выполняются, то резонансных перенапряжений не будет, а если выполняются, резонансные перенапряжения будут больше коммутационных.

Rʼʼ0 – если не будет нагрузки.

Рассмотрим следующие виды перенапряжений:

1) Коммутационные перенапряжения при включении:

– ненагруженной ЛЭП.

В этом случае потребитель не пострадает, но можно повредить коммутационное оборудование.

2) Коммутационные перенапряжения при отключении:

– ненагруженной ЛЭП.

Оставшаяся энергия распределяется между L и С и начинается волновой процесс.

– ненагруженных трансформаторов и реакторов.

3) Коммутационные перенапряжения при АПВ.

4) Дуговые перенапряжения.

Οʜᴎ существуют в сетях с изолированной нейтралью.

Длительность дуговых перенапряжений соизмерима с длительностью перемежающейся дуги.

ЭДС на шинах до включения линии: E_maxsin(wt+j)=E_ш.

d_k – декремент затухания на k–ой частоте.

, где С₀ – скорость света.

w=314 1/с

w_k – k-ый корень уравнения.

j – угол между током и напряжением в момент коммутации.

Угол коммутации на определœенной частоте:

.

На каждой частоте затухание происходит со своей характеристикой.

В случае если происходит АПВ, на линии остается остаточный заряд. За время бестоковой паузы заряд разрядится не успевает и при включении он обычно бывает большей величиной.

При АПВ и наличии остаточного тока напряжение на конце будет рассчитываться так:

Пока контакты выключателя не замкнуты происходят стримерные разряды с частотой w_k и только после замыкания устанавливается дуга с w=50Гц.

U₀ берется с учетом знака остаточного заряда на линии.

При увеличении паузы АПВ происходит уменьшение остаточного заряда и уменьшение уровня перенапряжения.

Dtапв, с	0,2	0,4	0,6	0,8	1,0
U0/Emax	в хорошую погоду	1,1	0,9	0,8	0,7	0,65
в плохую погоду	0,5	0,25	0,1	0,05	0,01

В плохую погоду перенапряжение меньше за счёт быстрого стекания заряда по изоляторам.

Коэффициент внутренних перенапряжений:

Но берутся среднеарифметические параметры: математическое ожидание и среднеквадратичное отклонение s_k.

s_k – среднеквадратичное отклонение распределœение амплитуды.

Ударный коэффициент равен или больше 1.

Защита от импульсного перенапряжения. Ограничитель перенапряжения

Перенапряжением называется любое превышение напряжения относительно максимально допустимого для данной сети. К этому виду сетевых помех относятся как перенапряжения связанные с перекосом фаз достаточно большой длительности, так и перенапряжения вызванные грозовыми разрядами с длительностью от десятков до сотен микросекунд. Методы и средства борьбы зависят от длительности и амплитуды перенапряжений. В этом отношении импульсные перенапряжения можно выделить в отдельную группу.

Под импульсным перенапряжением понимается кратковременное, чрезвычайно высокое напряжение между фазами или фазой и землей с длительностью, как правило, до 1 мс.

Грозовые разряды — мощные импульсные перенапряжения возникающие в результате прямого попадания молнии в сеть электропитания, громоотвод или импульс от разряда молнии на расстоянии до 1,5 км приводящий к выходу из строя электрооборудования или сбою в работе аппаратуры. Прямое попадание характеризуется мгновенными импульсными токами до 100 кА с длительностью разряда до 1 мС.

При наличии системы громоотвода импульс разряда распределяется между громоотводом, сетью питания, линиями связи и бытовыми коммуникациями. Характер распределения во многом зависит от конструкции здания, прокладки линий и коммуникаций.

ереключения в энергосети вызывают серию импульсных перенапряжений различной мощности, сопровождающуюся радиочастотными помехами широкого спектра. Природа возникновения помех приведена на примере ниже.

Например при отключении разделительного трансформатора мощностью 1кВА 220\220 В от сети вся запасенная трансформатором энергия «выбрасывается» в нагрузку в виде высоковольтного импульса напряжением до 2 кВ.

Мощности трансформаторов в энергосети значительно больше, мощнее и выбросы. Кроме того переключения сопровождаются возникновением дуги, являющейся источником радиочастотных помех.

Электростатический заряд, накапливающийся при работе технологического оборудования интересен тем, что хоть и имеет небольшую энергию, но разряжается в непредсказуемом месте.

Форма и амплитуда импульсного перенапряжения зависят не только от источника помехи, но и от параметров самой сети. Не существует два одинаковых случая импульсного перенапряжения, но для производства и испытания устройств защиты введена стандартизация ряда характеристик тока, напряжения и формы перенапряжения для различных случаев применения.

Так для имитации тока разряда молнии применяется импульс тока 10/350 мкс, а для имитации косвенного воздействия молнии и различных коммутационных перенапряжений импульс тока с временными характеристиками 8/20 мкс.

Таким образом, если сравнить два устройства с максимальным импульсным током разряда 20 кА при 10/ 350 мкс и 20 кА при импульсе 8/20 мкс у второго, то реальная «мощность» первого примерно в 20 раз больше.

Существует четыре основных типа устройств защиты от импульсного перенапряжения:

1. Разрядник.

Представляет собой ограничитель перенапряжения из двух токопроводящих пластин с калиброванным зазором. При существенном повышении напряжения между пластинами возникает дуговой разряд, обеспечивающий сброс высоковольтного импульса на землю. По исполнению разрядники делятся на воздушные, воздушные многоэлектродные и газовые. В газовом разряднике дуговая камера заполнена инертным газом низкого давления. Благодаря этому их параметры мало зависят от внешних условий (влажность, температура, запыленность и т.д.) кроме этого газовые разрядники имеют экстремально высокое сопротивление (около 10 ГОм), что позволяет их применять для защиты от перенапряжения высокочастотных устройств до нескольких ГГц.

При установке воздушных разрядников следует учитывать выброс горячего ионизированного газа из дуговой камеры, что особенно важно при установке в пластиковые щитовые конструкции. В общем эти правила сводятся к схеме установки представленной ниже.

Типовое напряжение срабатывания в для разрядников составляет 1,5 — 4 кВ (для сети 220/380 В 50 Гц). Время срабатывания порядка 100 нс. Максимальный ток при разряде для различных исполнений от 45 до 60 кА при длительности импульса 10/350 мкс. Устройства выполняются как в виде отдельных элементов для установки в щиты, так и в виде модуля для установки на DIN — рейку. Отдельную группу составляют разрядники в виде элементов для установки на платы с токами разряда от 1 до 20 кА (8/20 мкс).

2. Варистор.

Керамический элемент, у которого резко падает сопротивление при превышении определенного напряжения. Напряжение срабатывания 470 — 560 В (для сети 220/380 В 50 Гц).

Время срабатывания менее 25 нс. Максимальный импульсный ток от 2 до 40 кА при длительности импульса 8/20 мкс.

Устройства выполняются как в виде отдельных элементов для установки в радиоаппаратуру, так и в виде DIN — модуля для установки в силовые щиты.

3. Разделительный трансформатор.

Эффективный ограничитель перенапряжения — силовой 50 герцовый трансформатор с раздельными обмотками и равными входным и выходным напряжениями. Трансформатор просто не способен передать столь короткий высоковольтный импульс во вторичную обмотку и благодаря этому свойству является в некоторой степени идеальной защитой от импульсного перенапряжения.

Однако при прямом попадании молнии в электросеть может нарушиться целостность изоляции первичной обмотки и трансформатор выходит из строя.

4. Защитный диод.

Защита от перенапряжения для аппаратуры связи. Обладает высокой скоростью срабатывания (менее 1 нс) и разрядным током 1 кА при токовом импульсе 8/20 мкс.

Все четыре выше описанные ограничителя перенапряжения имеют свои достоинства и недостатки. Если сравнить разрядник и варистор с одинаковым максимальным импульсным током и обратить внимание на длительность тестового импульса, то становится ясно, что разрядник способен поглотить энергию на два порядка больше, чем варистор. Зато варистор срабатывает быстрее, напряжение срабатывания существенно ниже и гораздо меньше помех при работе.

Разделительный трансформатор, при определенных условиях, имеет безграничный ресурс по защите нагрузки от импульсного перенапряжения (у варисторов и разрядников при срабатывании происходит постепенное разрушение материала элемента), но для сети 100 кВА требуется трансформатор 100кВА (тяжелый, габаритный и довольно дорогой).

Следует помнить, что при отключении первичной сети трансформатор сам по себе генерирует высоковольтный выброс, что требует установки варисторов на выходе трансформатора.

Одной из серьезных проблем в процессе организации защиты оборудования от грозового и коммутационного перенапряжения является то, что нормативная база в этой области до настоящего времени разработана недостаточно. Существующие нормативные документы либо содержат в себе устаревшие, не соответствующие современным условиям требования, либо рассматривают их частично, в то время как решение данного вопроса требует комплексного подхода. Некоторые документы в данный момент находятся в стадии разработки и есть надежда, что они вскоре выйдут в свет. В их основу положены основные стандарты и рекомендации Международной Электротехнической Комиссии (МЭК).

В настоящее время существуют следующие нормативные документы, которые в той или иной мере рассматривают вопросы защиты электропитающих установок от импульсного перенапряжения:

Инструкция по устройству молниезащиты зданий и сооружений (РД 34.21.122-87).

Временные указаниях по применению УЗО в электроустановках зданий (Письмо Госэнер-гонадзора России от 29.04.97 № 42-6/9-ЭТ разд.6, п. 6.3).

ПУЭ (7-е изд., п. 7.1.22).

ГОСТ Р 50571.18-2000, ГОСТ Р 50571.19-2000, ГОСТ Р 50571.20-2000.

Ниже представлены типовые схемы защиты от импульсных перенапряжений. Как правило это комбинация различных устройств защиты реализующих концепцию зонной защиты широко распространенную за рубежом.

Основные ее положения приведены в стандартах IEC-1024-1 (1990-03) «Защита сооружений от удара молний. Часть 1. Общие принципы» и IEC-1312-1 (1995-02) «Защита от электромагнитного импульса молнии. Часть 1. Общие принципы».

Суть данной концепции заключается в том, что объект, подлежащий молниезащите (защите от перенапряжений), разбивается на три условных зоны. Предусматривается последовательное снижение уровня перенапряжений от зоны 0 к зоне 1 и далее к зоне 2, в которой устанавливается оборудование. Границей зоны 0 и зоны 1 для служит внешний контур заземления и стены здания. Для систем электропитания границей этих зон является ГРЩ здания. Границей зон 1 и 2, как правило, является токораспределительный щит.

Современная классификация ограничителей перенапряжения строится в соответствии с зоновой концепцией молниезащиты (IEC-1024-1, IEC-1312-1). Основные классы защитных устройств приведены в IEC 1643-1 (37A/44/CDV: 1996-03) «Устройства защиты от волн перенапряжения для низковольтных систем распределения электроэнергии. Эксплуатационные требования и методы испытания».

В зависимости от места установки и способности пропускать через себя различные импульсные токи устройства защиты от перенапряжений делятся на следующие классы — A, B, C, и D.

Класс и назначение защитного устройства		Место установки	Основные требования, предъявляемые к устройству	Импульсный ток, пропускаемый устройством при срабатывании
B	Для защиты от прямых ударов молнии в здание, мачту, ЛЭП. (Категория перенапряжения IV)	На вводе в здание (во вводном щите) или в главном распределительном щите.	— Защита от импульсного перенапряжения с большой энергией (прямых ударов молний, мощных бросков напряжений в режимах короткого замыкания). — Требуется защита от прямого прикосновения. — Отсутствие риска возгорания устройства защиты или короткого замыкания в линии в случае его выхода из строя в результате перегрузки.	В соответствии с требованиями — E DIN VDE 0675-6/А1/03-96 (таблица 4) (при импульсе 10/350 мкС Iimp = 0,5 — 50 кА) — IEC 1643-1 (37A/44/CDV:1996-03)
C	Для защиты электросети от коммутационных помех, как вторая ступень защиты при ударе молнии. (Категория перенапряжения III)	Распределительные щиты.	— Защита от синфазных перенапряжений (между фазой и землей, нейтралью и землей). — Требуется защита от прямого прикосновения. — Отсутствие риска возгорания устройства защиты или короткого замыкания в линии в случае его выхода из строя в результате перегрузки.	В соответствии с требованиями: — E DIN VDE 0675-6/11-89 (таблица 6) (при импульсе 8/20 мкС Isn = 5 кА) — IEC 1643-1 (37A/44/CDV:1996-03)
D	Для защиты потребителей от остаточных бросков напряжений, фильтрация помех (Категория перенапряжения II)	Розетки, оконечные защитные устройства (фильтры и т.п.)	— Защита от дифференциальных перенапряжений (между фазой и нейтралью). — Требуется защита от прямого прикосновения. — Отсутствие риска возгорания устройства защиты или короткого замыкания в линии в случае его выхода из строя в результате перегрузки.	В соответствии с требованиями: — E DIN VDE 0675-6/11-89 (таблица 6) (при импульсе 8/20 мкС Isn = 1,5 кА) — IEC 1643-1 (37A/44/CDV:1996-03)

Основой любой системы защиты являются системы заземления и выравнивания потенциалов внутри здания, поэтому любые мероприятия по защите должны начинаться с проверки этих систем.

Обязателен переход на системы электропитания TN-S или TN-C-S с разделёнными нулевым рабочим и нулевым защитным проводниками. Этот переход важен не только с точки зрения защиты от импульсных перенапряжений, но и для защиты от поражения электрическим током обслуживающего персонала и повышения противопожарной безопасности объекта (возможно применение устройств УЗО).

Типовая схема установки защитных элементов зонной защиты представлена ниже:

Защитные устройства класса В, газовые или воздушные разрядники с током разряда от 45 до 60 кА (10/350 мкс), устанавливаются на вводе в здание (во вводном щите, в ГРЩ или же в специальном боксе). Защитные устройства класса С в виде мощных варисторных модулей с токами разряда порядка 40 кА (8/20 мкс) — на других подраспределительных щитах. Защита класса D, варисторные модули с током разряда 6 — 8 кА или всевозможные фильтры со встроенной варисторной защитой устанавливается непосредственно возле потребителя.

Защита класса В должна устанавливаться обязательно на объектах имеющих воздушный ввод и соответственно чья сеть может быть подвержена грозовому разряду. В случае подземного кабельного ввода достаточна установка защит класса С и D.

Приведенные цифры по токам для защит по данной схеме существенно превышают требования норматива, однако разумное усиление всех рубежей защиты дает гарантию многолетней безаварийной работы элементов и обеспечивает существенно меньшие остаточные напряжения.

Установка разрядника в первой ступени защиты между нулевым рабочим (N) и нулевым защитным (PE) проводниками необязательна, так как защитные устройства расположены непосредственно возле точки разделения PEN проводника на N и PE проводники. Во второй ступени защиты между N и PE проводниками устанавливаться ограничитель перенапряжения, так как при удалении от точки разделения PEN проводника и увеличении длины электрических кабелей индуктивность и, соответственно, индуктивное сопротивление жил кабелей току разряда молнии резко возрастает. В результате этого возможно возникновение разности потенциалов между элементами оборудования, подключенного к N и PE проводникам.

Так же при установке защитных устройств очень важно, чтобы расстояние между соседними ступенями защиты было не менее 7-10 метров по кабелю электропитания. Выполнение этого требования необходимо для правильной работы защитных устройств. В момент возникновения в силовом кабеле импульсного перенапряжения, за счет увеличения индуктивного сопротивления металлических жил кабеля обеспечивается необходимая временная задержка в росте импульса перенапряжения на следующей ступени защиты, что позволяет обеспечить поочерёдное срабатывание ограничителей перенапряжения от более мощных к менее мощным. В случае необходимости размещения защитных устройств на более близком расстоянии или рядом (в одном щите) необходимо использовать искусственную линию задержки в виде дросселя с номинальным током сети.

Подключение устройств защиты к РЕ рекомендуется делать отдельным проводником и сводить шине выравнивания потенциала (ШВП). Такое подключение позволяет свести к минимуму бросок потенциала в результате срабатывания устройств защиты от импульсного перенапряжения.

В случае применения устройств УЗО, ограничители перенапряжений классов В и С необходимо размещать на линейной стороне УЗО, чтобы токи разряда и токи утечки, протекающие через них на РЕ проводник, не вызывали срабатывания УЗО. К тому же в случае установки ограничителей перенапряжения классов В и С на сторону нагрузки УЗО, последнее может быть выведено из строя током разряда молнии, что недопустимо с точки зрения обеспечения электробезопасности. Ограничители перенапряжений класса D можно устанавливать после УЗО на стороне нагрузки для защиты оборудования от дифференциальных перенапряжений между фазным проводником L и нейтралью N. В этом случае импульсные токи разряда будут протекать между L и N проводниками, не отводясь на защитный РЕ проводник.

При данной схеме средняя точка двух варисторов подключается к РЕ проводнику через разрядник, который не позволит токам утечки варисторов вызвать ложное срабатывание УЗО. В данной схеме необходимо применение УЗО типа S с временной задержкой срабатывания. Однако следует отметить, что вопрос применения УЗО на объектах, где необходимо обеспечение электропитания по первой категории, на данный момент времени остается не решенным. ПУЭ издание 7-е 1999 года предусматривает применение УЗО в электроустановках жилых, общественных, административных и бытовых зданий. Документы, определяющие область применения УЗО в электрических сетях промышленных предприятий, в настоящее время отсутствуют.

Наличие предохранителей F2 — F4 и F5 — F7 является обязательным, в случае если номинал предохранителей F1 превышает значение указанное в паспорте на данный тип защиты. Например для разрядников FLT — PLUS CTRL 1.5 это 250 А., т.е. если линейный предохранитель F1 400 А, то F4 — F6 не более 250 А а для варисторного модуля PIV 230 это значение составляет 160 А. Однако в случае поломки ограничитель перенапряжения может вызвать потери питания в сети. Во многих случаях для обеспечения непрерывности питания устанавливаются защитные автоматы (F2 — F4 и F5 — F6) с номиналом тока меньше линейного автомата защиты. В этом случае возникает необходимость дополнительного контроля за состоянием устройств защиты и в первую очередь варисторных блоков.

При соблюдении всех правил установки зонной защиты срок службы защитных элементов составляет в среднем 15 — 17 лет.

Типовая схема защиты ЛВС представлена ниже:

Где ИБП — источник бесперебойного питания типа on-line, сф — сетевой фильтр в виде сетевой разветвительной колодки (Политрон -3,…-6) или в виде DIN-модуля в распределительном щите (ФС — 16М).

Предлагаемая схема защиты построена с учетом требований по зонной защите и в соответствии с современными требованиями по защите вычислительной техники.

В данной схеме защиты потребители делятся на две группы. Потребитель первой категории — сервера, бухгалтерия, связь и тд — те, для которых потеря питания приводит к серьезным экономическим последствиям.

Источник бесперебойного питания желательно типа on-line так, как при необходимости он обеспечит стабилизацию напряжения и имеет нажежность существенно выше, чем ИБП типа оff-line.

Устройства защиты от перенапряжений серии V20/V50 – гарантия безопасности Вашего объекта.

Система защиты от импульсных перенапряжений – важная составляющая в концепции комплексной молниезащиты зданий и сооружений. Элементы системы образуют многоступенчатый барьер, блокирующий распространение скачков напряжения по сетям объекта. УЗИП серии V20/V50 от ОБО Беттерманн обеспечивают надежную защиту от перенапряжений в соответствии с ГОСТ Р МЭК 61643-12-2011, МЭК 62305.

Виды устройств защиты от перенапряжений серии V20/V50

• Устройства защиты от перенапряжений V20 представляют собой УЗИП типа (класса) 2 с токоотводящей способностью  до 40 кА (8/20) на полюс. Они применяются для уравнивания потенциалов в корпусах главного и вторичного распределителя. Устройства рассчитаны на напряжение от 75 до 1000 В.
• Комбинированные разрядники V50 являются УЗИПами типа (класса) 1+2, токоотводящая способность которых составляет 12,5 кА (10/350) на полюс и до 50 кА (10/350) суммарно. Разрядники применяются для молниезащитного уравнивания потенциалов в зданиях классов III и IV и рассчитаны на напряжение от 150 до 385 В.

Преимущества устройств защиты от перенапряжений серии V20/V50

• Разнообразные варианты исполнения – от 1- до 4-полюсной версии, с разделительным искровым разрядником NPE или без него, с дистанционной сигнализацией и без нее.
• Встроенный световой индикатор для оптической индикации рабочего состояния разрядника.
• Двойная соединительная клемма PE для надежной фиксации.
• Защита от неправильной установки вставок разрядников благодаря специальным выступам.
• Контакты Soft-Release в комбинации с фиксаторами обеспечивают надежную посадку вставок разрядников даже при высокой механической нагрузке. Клиновидная форма контактов гарантирует простую установку.
• Эргономичная форма гарантирует надежную установку с защитой от вибрации и безопасную эксплуатацию разрядника.
• Кодировка напряжения и типов для корректного и безошибочного расположения оснований и вставок разрядников.
• Качественный пластик без содержания галогенов, из которого изготовлены разрядники, сертифицирован согласно UL и соответствует требованиям новейших стандартов в области электротехники.

Подробнее о системах защиты от перенапряжений ОБО Беттерманн.

Скачать брошюру о разрядниках V20/V50.

Все новости

Устройства защиты от импульсных перенапряжений

Принцип действия УЗИП

Устройства УЗИП защищают электрические сети и электрооборудование от повышенного напряжения, вызванного прямым или удаленным разрядом молнии. Непрямой разряд молнии выводит из строя работу не только пораженного объекта, но и соседних объектов, если они объединены между собой кабельными коммуникациями, водопроводными трубами и др.Распространенным видом импульсного перенапряжения являются индуктированные перенапряжения, связанные с распространением помех через электромагнитное поле.

Импульсные перенапряжения могут возникать и по другим причинам, например, когда электросеть не выдерживает работы мощного электрического оборудования.Поэтому для бесперебойной работы обязательно требуется защита от импульсных перенапряжений.

Принцип действия всех УЗИП заключается в ограничении переходных перенапряжений и отводе импульсов тока. Устройство содержит по крайне мере один нелинейный элемент — варистор, диод и др.

УЗИП защищает участок сети определенной длины, обусловленной параметрами волны воздействующего перенапряжения, а также типом кабельной линии.

Типы и область применения УЗИП

Чтобы правильно выбрать и купить устройство защиты от импульсных перенапряжений, нужно знать, в какой сфере оно будет применяться.

Существует три типа УЗИП — коммутирующие, ограничивающие и комбинированные. К коммутирующим относятся искровые разрядники, газоразрядные трубки, тиристоры. В качестве нелинейных устройств в УЗИП ограничивающего типа используются варисторы и диоды. Комбинированные представляют синтез элементов двух предыдущих типов — они могут и коммутировать, и ограничивать напряжение.

Существуют устройства защиты от импульсных перенапряжений для бесперебойной работы систем электроснабжения. Это  мощные УЗИП классов I, I+II, класса II, класса II для систем постоянного тока, класса III и УЗИП в защитной оболочке.

УЗИП I класса предназначены для защиты от прямых ударов молнии в сеть или в те места, где объекты находятся на небольшом расстоянии от молниеотвода. Устанавливаются на вводе питания в объект (ГРЩ, ВРУ).

УЗИП класса II предназначены для защиты токораспределительной сети объекта от коммутаторных помех или используются в качестве второй ступени защиты при ударе молнии. Устанавливаются в распределительных щитах.

Устройства защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП) класса II для систем постоянного тока применяются для защиты полюсов в системах постоянного тока. Они представляют собой двухполюсное УЗИП класса II комбинированного типа. 

УЗИП класса III предназначены для защиты потребителей от остаточных перенапряжений после срабатывания УЗИП первой и второй ступени защиты, от наводок во внутренней информационно-распределительной сети объекта.

Для информационных систем есть следующие виды устройств защиты от импульсных перенапряжений, цена которых отличается от первого вида. 

Это УЗИП комбинированного типа для защиты оборудования слаботочных цепей, предназначенные для сохранения систем передачи данных, управления, контроля и измерения, а также передачи информации с помощью различных видов интерфейсов. Также мы предлагаем универсальные УЗИП для промышленного Ethernet.

В зависимости от типа защиты от импульсных перенапряжений различается и цена оборудования.

Не знаете какой УЗИП выбрать?
Воспользуйтесь алгоритмом выбора УЗИП 

Различные виды перенапряжения — Справочник химика 21

    Различные виды, перенапряжения 135. [c.135]

    Действительный механизм катодного выделения водорода на каждом данном металле удается установить на основании всесторонних экспериментальных исследований и их сопоставления с выводами, вытекающими из теории возникновения различных видов перенапряжения. [c.406]

    При протекании переменного тока перенапряжение диффузии никогда не может быть измерено отдельно, так как всегда накладывается влияние емкости двойного слоя Сдв- Емкость двойного слоя обусловливает дальнейшее увеличение емкостного сдвига фазы до значений, больших 45°, на что указал еще Крюгер Это влияние будет рассмотрено позднее при обсуждении электрохимических процессов, сопровождающихся совместным появлением различных видов перенапряжения. [c.232]

    В настоящее время для исследования электродных реакций применяют также гальваностатическую периодическую нагрузку, при которой может быть задано любое подходящее для действующей системы время нагрузки и время паузы. По полученным возрастающим и затухающим кривым можно сделать заключение О б участии различных видов перенапряжения и находить значение потенциалов покоя отдельных реакций. [c.18]

    В частном случае, если один из видов перенапряжения максимален, то он и определяет поляризацию электрода. Однако следует иметь в виду, что уравнение (3.31), представляющее электродную поляризацию как простую сумму различных видов перенапряжения, является формальным, так как все эти виды нельзя рассматривать как совершенно не связанные величины. [c.49]

    Выяснение природы перенапряжения при электрохимических процессах представляет определенный теоретический и практический интерес. Электродная поляризация в общем случае складывается из четырех составляющих 11р. 11 . Для оценки природы поляризации необходимо найти вклад, который вносит в ее общую величину каждая составляющая. Поскольку в настоящее время отсутствуют необходимые для этого данные, используется упрощенный подход к решению этого вопроса. Во-первых, определяется лимитирующая стадия. Вид перенапряжения, ей свойственный, относится к электродному процессу в целом. Во-вторых, величина поляризации разделяется только на две части концентрационную, к которой относится перенапряжение диффузии, и активационную, объединяющую все остальные виды перенапряжения. Для определения природы поляризации используются различные методы. К их числу относится метод, основанный на применении вращающегося дискового электрода, метод поляризационных кривых и др. Широкое применение нашел температурно-кинетический метод, предложенный С. В. Горбачевым. Оп основан на изучении зависимости скорости электродных процессов от температуры. Уравнение Аррениуса, связывающее константу скорости k химической реакции с температурой и энергией активации [c.510]

    Это определение перенапряжения активации использовалось, например, Кортюмом и Бокрисом Батлером и Ланге Как можно было видеть из предыдущих глав, однозначное описание этого перенапряжения активации невозможно, так как лежащие в его основе процессы подчиняются совершенно различным закономерностям . Для теоретического рассмотрения необходимо от перенапряжения реакции отделить и рассмотреть специально перенапряжение перехода. Если оба вида перенапряжения не разделены, то теоретически о перенапряжении активации ничего сказать нельзя. Поэтому применение понятия перенапряжение активации представляется нецелесообразным. [c.410]

    При исследовании кинетики реакции электрохимического превращения необходимо изучить перенапряжения. Так как для разных видов перенапряжения закономерности весьма различны, [c.432]

    В [73] приведено полученное в результате многочисленных экспериментов (более 5000 осциллограмм для различных видов коммутации) выражение для плотности распределения вероятностей коммутационных перенапряжений в обмотках асинхронных электродвигателей [c.139]

    Возможность воздействия электрического поля на окислительно-восстановительный потенциал, а следовательно, и на скорость редокс-превращений требует знания стационарного потенциала и скорости саморастворения металла в отдельной частице и слое редоксита прц различных видах контролирующих стадий. Надо полагать, что, как и на металлах, перенапряжение процесса в целом будет складываться из перенапряжения переноса заряда, диффузии и кристаллизации. Под действием электрического поля вклад в перенапряжение каждой из стадий будет изменяться. Выяснение этих закономерностей позволит глубже понять механизм процессов в редокситах и приобрести в виде электрического поля мощный рычаг управления ими. [c.129]

    При измерениях по методу накопления заряда фиксируются некоторые усредненные значения ионного тока на зонд. Естественно, что для различных коронирующих проводов и различных относительных перенапряжений величина этих токов для данного расстояния зонда от провода оказывается различной. Однако, если результаты экспериментов представить в виде [c.107]

    Непосредственно после создания первого источника электрической энергии вопрос о скорости электродных процессов в явном виде не был поставлен. Он возник позже, когда электрический ток начали широко использовать для осуществления различных электрохимических превращений и выяснили, что разность потенциалов, которую необходимо приложить к электродам для осуществления того или иного процесса, не соответствует предсказываемой термодинамикой. Первоначально отклонение потенциала от равновесного значения при пропускании тока, получившее название перенапряжения (1899), связывали с изменением концентрации веществ у электрода, что в соответствии с [c.9]

    Этот метод не может быть также применен при исследовании УСЛОВИЙ осаждения таких металлов, как цинк, кадмий, никель и др., которое обычно осложняется совместным разрядом ионов водорода. Следует иметь в виду, что величина перенапряжения водорода на ртути и на твердых электродах различна. Таким об разом, для суждения о кинетике разряда ионов металла целесообразно электродные процессы изучать на твердых электродах а в условиях, максимально приближенных к реальным. [c.252]

    Сравнивая величину перенапряжения на различных твердых катодах, нужно иметь в виду, что т] зависит от плотности тока. к, которую обычно находят как частное от деления наблюдаемой при электролизе силы тока на измеренную поверхность электрода. Но поверхность твердых тел не бывает совершенно гладкой и непосредственно измеренная величина ее не соответ ствует истинной поверхности. Для большинства твердых металлов поверхность, на которой протекает электродная реакция, в несколько раз больше, чем измеренная, т. е. действительная плотность тока в соответствующее число раз меньше. Эту особенность нужно иметь в виду при оценке величины водородного перенапряжения. Фактическое перенапряжение на твердых электродах больше, чем измеренное. Как было установлено в 1905 г. Тафелем, зависимость перенапряжения от плотности тока при до- [c.298]

    При применении капельного ртутного электрода изолирование продуктов электродной реакции часто затруднено. Емкостный (не фарадеевский) ток, потребляемый для заряжания каждой капли, затрудняет применение такого электрода для изучения электрохимической кинетики при малых плотностях тока, т. е. в условиях, когда могут быть получены важные характеристики процесса. Следует, наконец, иметь в виду, что величина перенапряжения водорода на ртути и на твердых электродах различна. Таким образом, для суждения о кинетике разряда ионов металла целесообразно электродные процессы изучать на твердых электродах, т. е. в условиях, максимально приближенных к реальным. [c.304]

    Поляризация может быть связана с различными стадиями электродного процесса. При этом суммарная величина поляризации является суммой вкладов различных ее видов, которые возникают на той или иной стадии. Так, концентрационная поляризация (перенапряжение) возникает в тех случаях, когда реакция на электроде протекает быстро и обратимо, а скорость подачи реагирующего вещества из глубины раствора в приэлектродный слой недостаточна для обеспечения его массопереноса к поверхности электрода (или отвода от него) со скоростью, которая была бы достаточной, чтобы поддерживать постоянную величину тока. В результате возникает различие в значениях концентраций или соот- [c.134]

    В связи с этим в работах Афанасьева и Волкова получила развитие другая принципиально важная сторона статистической теории прочности, заключающаяся в следующем. Материал может не иметь явных дефектов, например, в виде микротрещин, но из-за микронеоднородности строения макроскопически однородное напряженное состояние образца (с точки зрения теории упругости) в действительности неоднородно при рассмотрении структурных микрообъемов (зерен в поликристаллических материалах, пачек и других элементов надмолекулярной структуры в полимерах, микрообластей расслоения в неорганических стеклах и т. д.). При чистом растяжении возникающие в различных микрообъемах материала микронапряжения распределяются неравномерно. Встречаются участки как более, так и менее напряженные, ц даже (очень редко) и участки, где имеется сжатие. Разрушаться начнут наиболее перенапряженные микрообъемы, если прочность материала для всех микрообъемов одинакова, или одновременно наиболее напряженные и структурно наиболее слабые, если механическая прочность микрообъемов неодинакова. При сжатии такого бездефектного материала в нем, в отдельных микрообъемах, могут возникать даже напряжения растяжения, которые приводят к микроразрывам и образованию микротрещин. [c.159]

    Для необратимых реакций смешанная катодно-анодная волна имеет вид кривой 4. В этом случае при катодной или анодной реакции или при обеих реакциях возникает большее или меньшее перенапряжение, благодаря чему потенциалы полуволны принимают различные значения. [c.219]

    Следует иметь в виду, что урааненне (14.15), представляющее электродную поляризацию как простую сумму различных видов перенапряжения, является формальным, -поскольку их нельзя рассматривать как совершенно независимые величины. [c.298]

    В зависимости от природы замедленной стадии можно говорить о различных видах перенапряжения. Как следует из только что рассмотренных примеров, одной из обязательных стадий любого электродного процесса является транспортировка участников реакции — их доставка (или отвод) к границе раздела электрод — электролит. Если эта стадия протекает заторможенно, то концентрации (или активности) всех или некоторых участников реакции вблизи электрода в результате пропускания тока станут иными, по сравнению с их первоначальными концентрациями (или активностями). Так как электродный потенциал определяется составом [c.297]

    Эти потенциалы относятся к активностям, равным единице (практически к 1 н. растворам), различных видов частиц при температуре 25°. В термодинамически обратимых условиях по мере повышения наложенного потенциала будет протекать сначала тот процесс, который имеет минимальный отрицательный (максимально положительный) потенциал. В таких равновесных условиях па аноде пе может возникать ни перекись водорода, ни пероксодисульфат, а может образовываться только кислород. Соответствующий теоретический потенциал ванны составляет 1,229 б в 1 п. кислоте или 0,82 в в нейтральном растворе. Однако при осуществляемых электролитических процессах можно добиться протекания реакции, требующей более высокого потенциала, преимущественно перед реакцией с более низким потенциалом, но протекающей с выделением газа, путем увеличения разности потенциалов па ванне до значений, превышающих больший потенциал, например путем примеиеиия высоких плотностей тока и использования такого материала для электродов, который требует высокого перенапряжения для выделения газа. Ничтожное образование перекиси водорода при эксплуатации электролизера с применением потенциала, достаточно высокого для возможости частичного протекания реакции (9), можно объяснить тем, что реакция (10) протекает с большей скоростью, чем реакция (9), или же тем, что уже образовавшаяся перекись водорода, как только возникает некоторая невысокая ее концентрация, исчезает за счет реак- ции (12). Исчезновение перекиси водорода возможно также за счет неэлектролитического разложения ее в среде с высоким pH, поскольку перекись водорода очень неустойчива в щелочной среде. Поверхности анодов также могут быть причиной значительного разложения.  [c.108]

    Механизм коррозии свинца можно представить себе следующим образом кислород, выделяющийся из воды на поверхности РЬОг, при высоком потенциале частично входит в виде атомов в решетку (что придает перекиси свинца вследствие нарушения правильности кристаллической структуры черную окраску) и, пройдя через слой РЬОг, окисляет свинец. Повидимому, соединение кобальта, адсорбированное на поверхности, затрудняет этот процесс внедрения атомов кислорода в решетку двуокиси свинца. Это подтверждается тем, что в присутствии соединения кобальта двуокись свинца при анодной поляризации сохраняет светлокоричневый цвет, тогда как в отсутствии соли кобальта при близких потенциалах двуокись свинца становится черной и после прекращения поляризации длительное время из нее выделяется газообразный кислород. Свинец под слоем двуокиси свинца может, повидимому, корродировать также и в результате проникновения раствора электролита между кристаллами или аггломератами двуокиси свинца. Такое проникновение должно усиливаться при увеличении смачивания двуокиси свинца в результате увеличения заряда двойного слоя или специфической адсорбции веществ, делающих поверхность более гидрофильной. Кроме того, добавки могут влиять различно на перенапряжение выделения молекулярного кислорода, с одной стороны, и атомарного кислорода, внедряющегося в решетку, с другой стороны. [c.548]

    Это различие в величине и механизме перенапряжения обусловливает, согласно Фольмеру, различный характер осадков, в виде которых нормальные и инертные металлы выделяются на катоде. Все факторы, вызывающие торможеине акта разряда, должны, с этой точки зрения, уменьшать относительную роль кристаллизационных явлений и приводить к получению равномерных мелкозернистых осадков. Увеличение торможения достигается или переводом простых ионов в более прочные комплексы, или при помощи добавок поверхностно-активных веществ (если их адсорбция больше всего сказывается на акте разряда). Изменение структуры осадков, наблюдаемое при переходе от простых электролитов к цианистым, а также характер электроосаж ,ения в условиях адсорбционной поляризации подтверждают эту точку зрения. [c.465]

    Однако необходимо указать, что найденный таким образом ток обмена не равен току обмена системы НзО 1Н2, Р1, так как между реакционной способностью различных изотопов водорода имеется некоторое различие. Ток обмена между газообразным дейтерием и ионами дейтерия несколько меньше тока обмена между газообразным водородом и ионами водорода. На различиях в токах обмена (и, по-видимому, в перенапряжениях) основано электролитическое разделёние водорода и дейтерия. При электролизе смеси из обычной и тяжелой воды водород выделяется легче дейтерия, причем последний в виде тяжелой воды концентрируется в растворе. [c.608]

    I) миграции заряженных частиц 2) диффузии, возникаюш.ей при различной концентрации вещества около электрода и в массе электролита 3) конвекции — перемещения вещества вместе с потоком движущейся жидкости. 15 оПщей теории диффузионного перенапряжения, предложенной Нернстом и Бруннером, учитываются только миграция и диффузия. Влияние конвекции рассматривается в настоящее время в применении к определенным видам электродов — плоскому, вращающемуся дисковому и некоторым другим. [c.500]

    Имеются два вида поляризационных явлений при осаждении металлов на катоде. Восстановление ионов железа, никеля и кадмия при-электролизе растворов их простых солей, а также процессы электроосаждения различных металлов из растворов комплексных солей протекают при наличии поляризации перехода, связанной с замедлен ностыо самого электрохимического процесса. Электроосаждение остальных металлов совершается в условиях перенапряжения диффузии. [c.170]

    При определенном содержании асфальтенов когезия достигает максимального для данного битума значения, а толщина прослоек между элементами каркаса, состоящих главных образом из высокомолекулярных спиртобензольных смол, — минимального. Дал .-нейшее увеличение количества асфальтенов, происходящее непрерывно, вызывает ослабление материала, 1. ак и в случае предельного наполнения полимера инактизным наполнителем [97], создавая высокие локальные перенапряжения в виде различного порядка неоднородностей, развивающихся при деформировании, предшествующем разрыву. Прослойки делаются неровными в связи с нехватко дисперсионной среды для обволакивания вновь образующихся асфальтенов. Отдельные места контактов асфальтенов обнажаются, что проявляется в снижении когезии, достигающей нулевого значения при полном разрушении структуры. [c.109]

    Впервые получены зависимости для величин флуктуации энергии от давления и температуры в вершине трещины и в зоне контакта соуда-ряемых тел. Они позволяют рассматривать процессы фрактоэмиссии различного типа (эмиссии электронов, излучения квантов электромагнитного излучения, отщепления компонентов решетки в виде ионов, атомов, молекул, а также в виде субнаноразмерных и наноразмерных кластеров) путем анализа величин давлений и температур, возникающих в вершине трещины в момент удара. Полученные соотношения позволяют оценить диапазон энергий и размеры частиц, вылетающих из вершины трещины, а также величину области перенапряжения. [c.7]

    Релаксационные процессы в полимерах влияют на процессы разрушения во всех прочностных состояниях, включая и атермический процесс разрушения. В различных температурных областях полимера (см. рис. 7.1) наблюдаются три основных механизма разрушения атермический, термофлуктуационный и релаксационный (см. табл. 7.1). В кристаллических полимерах ниже температуры плавления наблюдаются первые два механизма. При атермическом механизме (область самых низких температур) тепловое движение не может оказать существенного влияния на прочность полимера, так как время ожидания флуктуации Тф превышает время атермического разрушения Тк- Однако слабое тепловое движение в этой области температур приводит к мелкомасштабным релаксационным переходам. Такие переходы характеризуются слабыми максимумами механических и диэлектрических потерь (у- и р-переходы) и вызывают увеличение энергии разрушения и прочности в областях переходов. В наиболее чистом виде термофлуктуационный механизм проявляется в области хрупкого разрушения, хотя н здесь возможны слабые (Y и -переходы, приводящие к неупругим эффектам в концевых зонах микротрещин в отсутствие высокоэластической деформации. Последняя наблюдается в концевых зонах микротрещин при переходе через температуру Тхр и выше, в области квазихрупкого разрушения. В итоте перенапряжения в концевой зоне сильно снижаются, но термофлуктуационный механизм разрушения остается тем же, что и при хрупком разрыве. [c.240]

    Ряд закономерностей можно считать примером сопоставления физико-химических величин, связанных с химическими свойствами, и микросвойств веществ. К уравнениям вида (II, 1) относятся взаимосвязи между радиусами ионов и различными величинами теплотой гидратации [580]) и некоторыми термодинамическими характеристиками солей, связанными с их растворимостью вводе [581] между перенапряжением водорода (и кислорода) на различных металлах и межатомным расстоянием [582] положением длинноволнового максимума поглощения различных комплексных анионов и ионным радиусом комплексообра-зователя [583] частотами валентных колебаний и длиной связей [584] минимумом поглощения в инфракрасном спектре и расстоянием металл — кислород в некоторых минералах [585] энергией и длиной связей С—X [586—587] энергией активации и межатомным расстоянием [588—590] энергией активации и электронным зарядом связи [590а] коэффициентами влия- [c.102]

    Затруднения в восстановлении ионов Си+ и Си + приводят к тому, что они начинают накапливаться в 4)астворе в различного рода застойных зонах, зазорах, щелях и т. д. Этот процесс весьма нежелателен. С одной стороны, по мере увеличения концентрации Си+ растет вероятность преодоления. перенапряжения образования, первых зародыщей металлической меди. С другой, ионы Си+, окисляемые растворенным кислородом до Си +, выступают как доролнительный деполяризатор процесса общей коррозии, который приобретает автокаталитический характер. Такая опасность особенно велика в кислых хлоридных средах, где ионы Си+ находятся в виде непрочных комплексов типа СиСЬ и СиС1з . [c.189]

    Подтверждение временной зависимости, описываемой уравнением (4. 283), для металлов Т1, РЬ и В1, имеющих различные валентности 2, показано на рис. 312. Приведенные на этом рисунке данные рассчитаны Делахеем и Мамонтовым по результатам измерений Рейлея, Эверетта и Джонса Делахей и Матто подтвердили уравнение (4. 283) для выделения С(1 и Т1 на ртути в виде амальгамы. Изменение направления тока в момент времени X (переходное время) с последующим анодным растворением только что выделившегося металла позволяет получить зависимость потенциала от времени, которая согласуется с теоретическим соотношением, данным Делахеем и Матто Во всех этих процессах существует только чистое перенапряжение диффузии. [c.723]

---

Что такое скачок напряжения? Определение и типы скачков напряжения

Определение: Скачок напряжения определяется как внезапное повышение чрезмерного напряжения, которое повреждает электрическое оборудование установки. Перенапряжение в линиях возникает из-за повышения напряжения между обеими фазами, а также между фазой и землей. Скачки напряжения в основном классифицируются под двумя заголовками; внутренние и внешние напряжения.

Типы скачков напряжения

Перенапряжение на электростанции может быть вызвано либо внутренним возмущением, либо атмосферным извержением.На основании возникновения перенапряжений скачки напряжения подразделяются на две категории:

1. Внутреннее перенапряжение
2. Внешнее перенапряжение

Внутреннее перенапряжение

Когда напряжение в системе превышает номинальное напряжение, такой тип напряжения называется внутренним перенапряжением. Внутреннее напряжение может быть переходным, динамическим или стационарным. Если волна перенапряжения носит переходный характер, тогда частота не связана с нормальной частотой и будет сохраняться только несколько циклов.

Переходное перенапряжение может быть вызвано срабатыванием автоматических выключателей при переключении индуктивных или емкостных нагрузок. Эти напряжения также могут быть созданы путем прерывания очень небольшого тока или внезапного заземления одной фазы системы с изолированной нейтралью.

Динамическое перенапряжение возникает с нормальной частотой и сохраняется всего несколько секунд. Эти напряжения могут быть вызваны отключением генератора или внезапным сбросом большой части нагрузки.

Стационарное перенапряжение возникает на системной частоте и сохраняется иногда в течение часа. Напряжения такого типа возникают при длительном замыкании на землю в одной линии. Это напряжение также может возникать, когда нейтраль заземлена через дугогасящую катушку, что приводит к перенапряжению на звуковой фазе.

Эти напряжения превышают в три-пять раз пиковое напряжение между фазой и нейтралью системы и относительно безвредны для оборудования с надлежащей изоляцией.

Внутреннее перенапряжение в основном возникает по следующим причинам;

• Операция переключения на ненагруженной линии — Во время операции переключения линия подключается к источнику напряжения, и возникают бегущие волны, которые быстро заряжают линию. Эти волны мгновенно достигли напряжения, величина которого не превышает удвоенного напряжения питания в момент отключения.
• Внезапное размыкание линии нагрузки — Когда нагрузка на линии внезапно размыкается, устанавливается переходное напряжение величиной e = iz ₀ , где i — мгновенное значение тока в момент размыкания линия, а Z ₀ — это естественное или импульсное сопротивление линии.Переходное перенапряжение в линии не зависит от напряжения в сети, и поэтому система передачи низкого напряжения подвержена перенапряжению той же величины, что и система высокого напряжения.
• Нарушение изоляции — Нарушение изоляции между линией и землей происходит очень часто. Когда происходит пробой изоляции, потенциал при повреждении внезапно падает с максимума до нуля, и поэтому волна отрицательного напряжения с очень крутым фронтом в виде скачков напряжения генерируется в обоих направлениях.

Внешнее перенапряжение

Перенапряжение, вызванное атмосферным разрядом, например статическим разрядом или ударами молнии, называется внешним перенапряжением. Внешнее перенапряжение может вызвать значительную нагрузку на изоляцию. Интенсивность напряжений может меняться в случае удара молнии.

Интенсивность молнии зависит от того, как непосредственно поражается линия, т. Е. Непосредственно от основного разряда, непосредственно от ответвления или стримера, или от индукции из-за вспышки, проходящей рядом с линией, но не касающейся ее.

Установка на электростанции в основном подразделяется на два типа: одна электрически незащищенная, в результате чего устройство подвергается перенапряжениям атмосферного происхождения, а другая электрически не подвержена воздействию перенапряжения и поэтому не подвержена этому типу перенапряжения.

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.

---

Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно.Ниже приведены наиболее частые причины:

• В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
• Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались. Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, используйте кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
• Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
• Дата на вашем компьютере в прошлом.Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
• Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie. Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с вашим системным администратором.

---

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу.Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.

---

Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файлах cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта.Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.

Повышенное напряжение источника питания »Примечания по электронике

Защита от перенапряжения блока питания действительно полезна — некоторые сбои блока питания могут привести к повреждению оборудования большим напряжением. Защита от перенапряжения предотвращает это как на линейных регуляторах, так и на импульсных источниках питания.

---

Пособие и руководство по схемам источников питания Включает:
Обзор электронных компонентов источника питания Линейный источник питания Импульсный источник питания Защита от перенапряжения Характеристики блока питания Цифровая мощность Шина управления питанием: PMbus Бесперебойный источник питания

---

Хотя современные блоки питания сейчас очень надежны, всегда есть небольшая, но реальная вероятность того, что они могут выйти из строя.

Они могут выйти из строя по-разному, и одна особенно тревожная возможность состоит в том, что элемент последовательного прохода, т.е.е. транзистор главного прохода или полевой транзистор могут выйти из строя, что приведет к короткому замыканию. Если это произойдет, в цепи, на которую подается питание, может появиться очень большое напряжение, часто называемое перенапряжением, что приведет к катастрофическому повреждению всего оборудования.

Добавив небольшую дополнительную схему защиты в виде защиты от перенапряжения, можно защититься от этой маловероятной, но катастрофической возможности.

В большинстве источников питания, предназначенных для очень надежной работы дорогостоящего оборудования, предусмотрена защита от перенапряжения в той или иной форме, чтобы гарантировать, что любой отказ источника питания не приведет к повреждению оборудования, на которое подается питание.Это относится как к линейным источникам питания, так и к импульсным источникам питания.

Некоторые источники питания могут не иметь защиты от перенапряжения, и их не следует использовать для питания дорогостоящего оборудования — можно немного спроектировать электронную схему и разработать небольшую схему защиты от перенапряжения и добавить ее в качестве дополнительного элемента. .

Основы защиты от перенапряжения

Есть много причин, по которым блок питания может выйти из строя. Однако, чтобы понять немного больше о защите от перенапряжения и проблемах схемы, легко взять простой пример линейного регулятора напряжения, использующего очень простой стабилитрон и транзистор с последовательным проходом.

Базовый последовательный стабилизатор с использованием стабилитрона и эмиттерного повторителя

Хотя более сложные источники питания обеспечивают лучшую производительность, они также используют последовательный транзистор для передачи выходного тока. Основное отличие заключается в способе подачи напряжения регулятора на базу транзистора.

Обычно входное напряжение таково, что на элемент последовательного регулятора напряжения падает несколько вольт. Это позволяет последовательному транзистору адекватно регулировать выходное напряжение.Часто падение напряжения на последовательном транзисторе является относительно высоким — для источника питания 12 вольт входное напряжение может составлять 18 вольт и даже больше, чтобы обеспечить требуемое регулирование и подавление пульсаций и т. Д.

Это означает, что в элементе регулятора напряжения может рассеиваться значительное количество тепла и в сочетании с любыми переходными выбросами, которые могут появиться на входе, это означает, что всегда существует вероятность отказа.

Устройство последовательного прохода транзисторов обычно выходит из строя в условиях разомкнутой цепи, но при некоторых обстоятельствах в транзисторе может возникнуть короткое замыкание между коллектором и эмиттером.Если это произойдет, то на выходе регулятора напряжения появится полное нерегулируемое входное напряжение.

Если на выходе появится полное напряжение, это может привести к повреждению многих микросхем в цепи питания. В этом случае ремонт схемы вполне может оказаться невозможным.

Принцип работы импульсных регуляторов сильно отличается, но есть обстоятельства, при которых полный выходной сигнал может появиться на выходе источника питания.

Как для источников питания с линейным стабилизатором, так и для импульсных источников питания всегда рекомендуется какая-либо защита от перенапряжения.

Виды защиты от перенапряжения

Как и во многих электронных технологиях, существует несколько способов реализации той или иной возможности. Это верно для защиты от перенапряжения.

Можно использовать несколько различных техник, каждая со своими характеристиками. При определении того, какой метод использовать на этапе проектирования электронных схем, необходимо взвесить производительность, стоимость, сложность и режим работы.

• Лом SCR: Как следует из названия, цепь лома вызывает короткое замыкание на выходе источника питания, если возникает состояние перенапряжения.Обычно для этого используются тиристоры, то есть тиристоры, поскольку они могут переключать большие токи и оставаться включенными до тех пор, пока не рассеется какой-либо заряд. Тиристор может быть снова подключен к предохранителю, который перегорает и изолирует регулятор от дальнейшего воздействия на него напряжения.

  Схема защиты от перенапряжения тиристорного лома

  В этой схеме стабилитрон выбран так, чтобы его напряжение было выше нормального рабочего напряжения на выходе, но ниже напряжения, при котором может произойти повреждение. В этой проводимости ток через стабилитрон не протекает, потому что его напряжение пробоя не было достигнуто, и ток не течет на затвор тиристора, и он остается выключенным.Блок питания будет работать нормально.

  Если последовательный транзистор в блоке питания выходит из строя, напряжение начинает расти — развязка в блоке гарантирует, что оно не поднимется мгновенно. Когда он поднимается, он поднимается выше точки, в которой стабилитрон начинает проводить, и ток будет течь в затвор тиристора, вызывая его срабатывание.

  Когда тиристор срабатывает, он замыкает выход источника питания на землю, предотвращая повреждение схемы, которую он питает.Это короткое замыкание также может быть использовано для перегорания предохранителя или другого элемента, отключая питание регулятора напряжения и изолируя устройство от дальнейшего повреждения.

  Часто развязка в виде небольшого конденсатора помещается между затвором тиристора и землей, чтобы предотвратить резкие переходные процессы или высокочастотные помехи от источника питания, которые поступают на соединение затвора и вызывают ложный запуск. Однако его не следует делать слишком большим, так как это может замедлить срабатывание цепи в реальном случае отказа, а защита может сработать слишком медленно.

  Примечание по защите от перенапряжения тиристорного лома:

  Тиристор или тиристор, кремниевый выпрямитель можно использовать для защиты от перенапряжения в цепи питания. Обнаружив высокое напряжение, схема может активировать тиристор, чтобы поместить короткое замыкание или лом на шину напряжения, чтобы гарантировать, что оно не поднимется до высокого напряжения.

  Подробнее о Схема защиты тиристорного лома от перенапряжения.

• Фиксация напряжения: Другая очень простая форма защиты от перенапряжения использует подход, называемый фиксацией напряжения. В простейшей форме это может быть обеспечено с помощью стабилитрона, установленного на выходе регулируемого источника питания. Если напряжение на стабилитроне выбрано немного выше максимального напряжения шины, в нормальных условиях он не будет проводить. Если напряжение поднимается слишком высоко, оно начинает проводить, ограничивая напряжение на значении, немного превышающем напряжение шины.

  Если для регулируемого источника питания требуется более высокий ток, можно использовать стабилитрон с транзисторным буфером. Это увеличит пропускную способность по току по сравнению с простой схемой на стабилитроне в раз, равный коэффициенту усиления по току транзистора. Поскольку для этой схемы требуется силовой транзистор, вероятные уровни усиления по току будут низкими — возможно, 20-50.

  Фиксатор перенапряжения на стабилитроне
  (а) — простой стабилитрон, (б) — повышенный ток с транзисторным буфером

• Ограничение напряжения: Когда для импульсных источников питания требуется защита от перенапряжения, методы SMPS с зажимом и ломом используются менее широко из-за требований к рассеиваемой мощности, а также из-за возможных размеров и стоимости компонентов.

  К счастью, большинство импульсных регуляторов выходят из строя из-за низкого напряжения. Однако часто бывает целесообразно использовать возможности ограничения напряжения в случае возникновения перенапряжения.

  Часто этого можно достичь, определив состояние перенапряжения и отключив преобразователь. Это особенно применимо в случае преобразователей постоянного тока в постоянный. При реализации этого необходимо включить измерительную петлю, которая находится за пределами основного регулятора IC — многие регуляторы режима переключения и преобразователи постоянного тока используют микросхему для создания большей части схемы.Очень важно использовать внешний контур считывания, потому что, если микросхема регулятора режима переключения повреждена, вызывая состояние перенапряжения, механизм считывания также может быть поврежден.

  Очевидно, что для этой формы защиты от перенапряжения требуются схемы, специфичные для конкретной схемы, и используемые микросхемы импульсного источника питания.

Используются все три метода, которые могут обеспечить эффективную защиту источника питания от перенапряжения. У каждого есть свои преимущества и недостатки, и выбор техники должен зависеть от конкретной ситуации.

Другие схемы и схемотехника:
Основы операционных усилителей Схемы операционных усилителей Цепи питания Конструкция транзистора Транзистор Дарлингтона Транзисторные схемы Схемы на полевых транзисторах Условные обозначения схем
Вернуться в меню «Конструкция схемы». . .

Что такое перенапряжение в энергосистеме? | by Starlight Generator

Перенапряжение — это явление, при котором среднеквадратичное значение переменного напряжения возрастает с частотой сети, превышая 10% от номинального значения, а явление долговременных колебаний напряжения длится более 1 минуты; Возникновение повышенного напряжения обычно является результатом переключения нагрузки.Происходит, когда индуктивная или емкостная нагрузка включается или выключается при нормальном использовании.

Ненормальное превышение рабочего напряжения в энергосистеме при определенных условиях относится к разновидности явления электромагнитных помех в энергосистеме. Изоляция электрического оборудования устойчива к рабочему напряжению в течение длительного времени и должна выдерживать определенный диапазон перенапряжений, чтобы обеспечить безопасную и надежную работу энергосистемы.

Перенапряжение подразделяется на внешнее перенапряжение и внутреннее перенапряжение.

Внешнее перенапряжение также называется грозовым перенапряжением и атмосферным перенапряжением. Вызвано выбросом грозовых облаков в атмосферу на землю.

Внутреннее перенапряжение: Перенапряжение, вызванное изменением внутреннего режима работы энергосистемы. Различают перенапряжение промышленной частоты, рабочее перенапряжение и резонансное перенапряжение.

1. Атмосферное перенапряжение

Вызванное прямым ударом молнии, оно характеризуется короткой продолжительностью и сильным воздействием, что напрямую связано с интенсивностью удара молнии и не имеет ничего общего с уровнем напряжения оборудования.Поэтому уровень изоляции систем ниже 220 кВ часто определяется предотвращением атмосферного перенапряжения.

2. Повышенное напряжение промышленной частоты

Это вызвано емкостным эффектом длинных линий и резким изменением режима работы электросети. Он отличается большой продолжительностью, малым кратным перенапряжением и, как правило, не опасен для изоляции оборудования, но играет важную роль в определении уровня изоляции сверхвысокого напряжения и передачи на большие расстояния.Общие перенапряжения промышленной частоты можно разделить на следующие типы:

a. Влияние емкости на длинной линии без нагрузки

b. Асимметричное заземление короткого замыкания

c. Перенапряжение сброса нагрузки

3. Рабочее перенапряжение

Напряжение, вызванное неисправностью линии, переключением линии без нагрузки, изолирующим выключателем, работающим на шине холостого хода, работающим трансформатором без нагрузки или другими причинами в системе, можно предотвратить с помощью высокоэффективный разрядник.

Рабочее перенапряжение возникает во время работы системы и неисправности, которая характеризуется случайностью.В самом неблагоприятном случае кратность перенапряжения высока. Уровень изоляции системы сверхвысокого напряжения 330 кВ и выше зависит от рабочего перенапряжения.

4. Резонансное перенапряжение

Это перенапряжение, вызванное резонансом источника питания , емкости и других компонентов накопителя энергии с частотой источника питания в некоторых режимах подключения. Генерация связана с рабочим состоянием, параметрами или магнитной цепью с железным оборудованием.Он характеризуется высокими кратными перенапряжениями и большой продолжительностью.

Причины перенапряжения в энергосистеме

Перенапряжение — это явление, при котором среднеквадратичное значение переменного напряжения возрастает с частотой сети, превышая 10% от номинального значения, а явление долговременных колебаний напряжения длится более 1 минуты; Возникновение перенапряжения обычно является результатом переключения нагрузки. Происходит, когда индуктивная или емкостная нагрузка включается или выключается при нормальном использовании.

Ненормальное превышение рабочего напряжения в энергосистеме при определенных условиях относится к разновидности явления электромагнитных помех в энергосистеме. Изоляция электрооборудования устойчива к рабочему напряжению в течение длительного времени и должна выдерживать определенный диапазон перенапряжений, чтобы обеспечить безопасную и надежную работу энергосистемы.

Перенапряжение делится на внешнее перенапряжение и внутреннее перенапряжение.

Внешнее перенапряжение также называется грозовым перенапряжением и атмосферным перенапряжением. Вызвано выбросом грозовых облаков в атмосферу на землю.

Внутреннее перенапряжение: Перенапряжение, вызванное изменением внутреннего режима работы энергосистемы. Различают перенапряжение промышленной частоты, рабочее перенапряжение и резонансное перенапряжение.

1. Атмосферное перенапряжение

Вызванное прямым ударом молнии, оно характеризуется короткой продолжительностью и сильным воздействием, что напрямую связано с интенсивностью удара молнии и не имеет ничего общего с уровнем напряжения оборудования.Поэтому уровень изоляции систем ниже 220 кВ часто определяется предотвращением атмосферного перенапряжения.

2. Повышенное напряжение промышленной частоты

Это вызвано емкостным эффектом длинных линий и резким изменением режима работы электросети. Он отличается большой продолжительностью, малым кратным перенапряжением и, как правило, не опасен для изоляции оборудования, но играет важную роль в определении уровня изоляции сверхвысокого напряжения и передачи на большие расстояния.Общие перенапряжения промышленной частоты можно разделить на следующие типы:

a. Влияние емкости на длинной линии без нагрузки

b. Асимметричное заземление короткого замыкания

c. Перенапряжение сброса нагрузки

3. Рабочее перенапряжение

Напряжение, вызванное неисправностью линии, переключением линии без нагрузки, изолирующим выключателем, работающим на шине холостого хода, работающим трансформатором без нагрузки или другими причинами в системе, можно предотвратить с помощью высокоэффективный разрядник.

Рабочее перенапряжение возникает во время работы системы и неисправности, которая характеризуется случайностью.В самом неблагоприятном случае кратность перенапряжения высока. Уровень изоляции системы сверхвысокого напряжения 330 кВ и выше зависит от рабочего перенапряжения.

4. Резонансное перенапряжение

Это перенапряжение, вызванное резонансом источника питания, емкости и других компонентов накопителя энергии с частотой источника питания в некоторых режимах подключения. Генерация связана с рабочим состоянием, параметрами или магнитной цепью с железным оборудованием. Он характеризуется высокими кратными перенапряжениями и большой продолжительностью.

Причина напряжения

Резкое изменение состояния цепи и электромагнитного состояния в энергосистеме является основной причиной перенапряжения. Изучение причин различных перенапряжений в энергосистеме, прогнозирование их амплитуды и принятие мер по их ограничению являются предпосылкой для определения координации изоляции энергосистемы, что имеет большое значение для производства электрического оборудования и эксплуатации энергосистемы.

Независимо от внешнего или внутреннего перенапряжения, на него влияет множество случайных факторов.Необходимо учитывать конкретные условия энергосистемы, получать данные с помощью различных методов, таких как расчет, моделирование и измерение на месте, а также использовать вероятностный и статистический методы для прогнозирования перенапряжения.

По причине перенапряжения энергосистема должна принимать защитные меры для ограничения амплитуды перенапряжения. Например, линия молниезащиты, грозозащитный разрядник, реактор, переключающий контакт и параллельное сопротивление устанавливаются для правильного согласования изоляции и обеспечения безопасной работы энергосистемы.

Защита от перенапряжения | Типы ударов молнии

Защита от перенапряжения:

Молния : Электрический разряд между облаком и землей, между облаками или между центрами заряда одного облака известен как молния. Молния — это огромная искра, которая возникает, когда облака заряжаются до такого высокого потенциала (+ ve или — ve) по отношению к земле или соседнему облаку, что диэлектрическая прочность соседней среды (воздуха) разрушается.Существует несколько теорий, объясняющих, как облако должно заряжаться. Наиболее распространенным является то, что…

---

Переключатель перенапряжения | Типы грозозащитных разрядников: экран заземления и провода заземления могут хорошо защитить электрическую систему от прямых ударов молнии, но они не обеспечивают защиту от бегущих волн, которые могут достигать оконечного устройства. Грозозащитные разрядники или переключатель перенапряжения обеспечивают защиту от таких перенапряжений. Грозозащитный разрядник или устройство защиты от перенапряжения — это защитное устройство, которое отводит высокие скачки напряжения в энергосистеме на землю.Работа грозозащитного разрядника: На рис. 24.8 (i) показана основная форма…

---

Типы ударов молний : Есть два типа ударов молний, ​​которые могут поразить энергосистему (например, воздушные линии, башни, подстанции и т. Д.), А именно; Прямой удар Косвенный удар 1. Прямой удар: При прямом ударе разряд молнии (т. Е. Путь тока) идет непосредственно от облака к объекту оборудования, например. линия электропередачи. От линии ток может проходить через изоляторы вниз по полюсу до земли.Перенапряжения, возникающие из-за удара. может быть достаточно большим, чтобы…

---

Типы поглотителей перенапряжения: Бегущие волны, создаваемые импульсными перенапряжениями на линиях передачи, могут достигать оконечного устройства и вызывать его повреждение. Величина нанесенного ущерба зависит не только от амплитуды скачка, но и от крутизны его волнового фронта. Чем круче волновой фронт нагнетания, тем больше повреждение оборудования. Для уменьшения крутизны волнового фронта скачка обычно используется…

---

Скачок напряжения или переходное напряжение : Внезапное повышение напряжения в течение очень короткого промежутка времени в энергосистеме известно как скачок напряжения или переходное напряжение.Переходные процессы или скачки имеют временный характер и существуют в течение очень короткого периода времени (несколько сотен мкс), но они вызывают скачки напряжения в энергосистеме. Они возникают в результате переключения и других причин, но, безусловно, наиболее важные переходные процессы вызваны ударом молнии в линию передачи. При молнии

---

Схемы и механизмы защиты от пониженного и повышенного напряжения

Для удовлетворительной работы всех электрических и электронных устройств рекомендуется подавать напряжение в установленных пределах.Колебания напряжения в электросети, безусловно, отрицательно сказываются на подключенных нагрузках. Эти колебания могут быть связаны с перенапряжением или пониженным напряжением, которые вызваны несколькими причинами, такими как скачки напряжения, молния, перегрузка и т. Д. Перенапряжения — это напряжения, превышающие нормальные или номинальные значения, которые вызывают повреждение изоляции электроприборов, ведущее к коротким замыканиям. Точно так же пониженное напряжение вызывает перегрузку оборудования, что приводит к мерцанию ламп и неэффективной работе оборудования.Таким образом, в данной статье приведены схемы схем защиты от пониженного и повышенного напряжения с различными структурами управления.

Повышенное или пониженное напряжение

Чтобы понять эту концепцию и лучше ее понять, необходимо пройти через три различных типа схем защиты от перенапряжения, в которых используются компараторы и таймеры.

1. Схема защиты от пониженного и повышенного напряжения с использованием компараторов

Эта схема защиты по напряжению предназначена для создания механизма отключения при низком и высоком напряжении для защиты нагрузки от любого повреждения.Во многих домах и на производстве часто происходят колебания напряжения в сети переменного тока. Электронные устройства легко повредить из-за колебаний. Чтобы решить эту проблему, мы можем реализовать механизм отключения схемы защиты от пониженного / повышенного напряжения для защиты нагрузки от чрезмерного повреждения.

Блок-схема защиты от перенапряжения и пониженного напряжения

Работа схемы

2. Схема защиты от пониженного и пониженного напряжения с использованием таймеров

Это еще одна схема защиты от пониженного / повышенного напряжения для разработки механизма защиты от пониженного и повышенного напряжения для защиты нагрузки от повреждений.Эта простая электронная схема использует таймеры вместо компаратора, как в приведенном выше случае, в качестве механизма управления. Комбинация этих двух таймеров обеспечивает вывод ошибки для переключения релейного механизма, когда напряжение выходит за установленные пределы. Таким образом, он защищает бытовую технику от неблагоприятного воздействия напряжения питания.

Защита от перенапряжения с использованием таймеров

Работа схемы:

Это две разные схемы защиты от перенапряжения и пониженного напряжения. Обе схемы работают одинаково, но разница между ними составляет используемые компоненты.Эти схемы просты, дешевы и легки в реализации, поэтому теперь вы сможете выбирать между этими двумя, чтобы обеспечить лучший и надежный контроль с простотой реализации. Так что напишите свой выбор и любую другую техническую помощь по созданию схем электронных проектов в разделе комментариев ниже.

Фото:

• Повышенное или пониженное напряжение статическим напряжением
• Схема защиты от перенапряжения с использованием компараторов от blogspot
• Схема защиты от перенапряжения с использованием таймеров на электронных схемах

.