Передача, распределение и накопление электроэнергии

Защищаем электрические и электронные сети предприятия от перенапряжений

22 ноября 2012 г. в 11:37

Для обеспечения деятельности современного предприятия необходима надежная работа электрических сетей различного назначения. В данном случае к электрическим сетям будем относить все проводные сети, по которым проходит ток напряжением до 1000 В.

Опасность в электрических цепях

Какие же бывают перенапряжения и какую опасность они представляют для электрических цепей?

Во-первых, это длительные перенапряжения, вызванные различными проблемами в источниках электропитания, например, неисправностью понижающего трансформатора, плохим контактом в нейтрали и т. д. Эти перенапряжения имеют сравнительно небольшую амплитуду, но действуют длительное время. Поэтому они представляют для оборудования вполне реальную угрозу. Во-вторых, это миллисекундные перенапряжения, длительность которых измеряется максимум несколькими полупериодами питающей сети. Они имеют несколько большую амплитуду и чаще всего являются результатом коммутации мощных реактивных нагрузок. Могут вызывать сбои в работе оборудования.

В-третьих, это микросекундные импульсные перенапряжения (МИП), появляющиеся в результате действия как естественных, так и искусственных факторов. К естественным факторам обычно относят молнии. К искусственным — различные переходные и коммутационные процессы в электросетях, импульсы при работе мощных тиристорных приводов, сварочных аппаратов и т. д. Время воздействия такого импульса составляет десятки и сотни микросекунд, амплитуда напряжения — до десятков киловольт, амплитуда тока — до 100 килоампер. Несмотря на очень малое время воздействия (много меньше одного полупериода), последствия их воздействия на электронное оборудование и электропроводку могут быть фатальными.

В-четвёртых, это наносекундные импульсы, являющиеся чаще всего результатом воздействия электростатического разряда.Имеют большую амплитуду (десятки киловольт), но малый ток и очень малое время воздействия. Представляют опасность для информационных и слаботочных цепей. Все микросекундные импульсные перенапряжения (МИП) можно разделить на две группы (Рис. 1).

защита от перенапряжения
Рис. 1. Попадание микросекундных импульсов в оборудование

Первая — это прямое воздействие на аппаратуру части тока молнии. Этот ток может попасть в здание по различным линиям, идущим снаружи здания (линии питания переменного и постоянного тока различного напряжения, информационные линии, коаксиальные кабели, идущие от антенн и т. д.). Также часть тока молнии может попасть в здание через систему заземления при ударе молнии в систему внешней молниезащиты или рядом со зданием.

Вторая — это электромагнитные наводки различной природы. Эти наводки могут возникать как в силу естественных причин, например, близкий разряд молнии, так и искусственных (коммутации линий на подстанции, включение и выключение мощных нагрузок и т. д.). Приходить эти наведенные импульсы перенапряжения могут не только извне, но и генерироваться внутри здания.

Как защититься от разрушительных импульсов

Так как природа этих импульсов разная, то и способы защиты от них тоже отличаются. Некоторые из этих способов давно известны всем электрикам. Например, для защиты от длительных и миллисекундных перенапряжений широко применяются стабилизаторы напряжения, реле контроля напряжения, источники бесперебойного питания.

Интенсивную борьбу с микросекундными импульсами начали сравнительно недавно в связи с развитием и широким внедрением электронной и микропроцессорной техники. Для защиты не только оборудования, но и работающих на нем людей от поражения электрическим током были разработаны специальные методы и устройства.

  1. На объекте, особенно при наличии внешней молниезащиты, должна быть грамотно сделана система заземления, способная минимизировать занос тока молнии на главную заземляющую шину и, соответственно, к производственному оборудованию.
  2. В здании должна быть система выравнивания потенциалов, которая не позволяет возникать большой разности потенциалов между отдельными частями конструкции здания и оборудованием.
  3. Грамотная прокладка и экранирование проводов и кабелей способны значительно уменьшить вредное воздействие МИП на оборудование.
  4. Применение устройств защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП) также обеспечивает безопасность оборудования и персонала.

Первые три способа хорошо описаны в руководящих документах, поэтому подробно рассматривать их мы не будем. Что касается применения УЗИП, то при кажущейся простоте этих устройств их применение имеет много тонкостей и нюансов, начиная с обоснования необходимости применения и заканчивая правилами монтажа. Поэтому остановимся на этой теме подробнее.

Так как УЗИП защищает в основном электронное оборудование, надо понять, есть ли что вам защищать. Здесь надо учитывать не только стоимость самого оборудования, но и возможные последствия выхода его из строя или даже просто сбоев в работе. Иногда выход из строя копеечного прибора приводит к остановке всего техпроцесса и многомиллионным потерям. Кстати, импульсные перенапряжения негативно влияют не только на электронную аппаратуру, но и на кабели системы электроснабжения. Так как импульс имеет очень высокую амплитуду напряжения, то в некоторых случаях не выдерживает изоляция кабеля и происходит пробой между проводами (например, фазой и нейтралью) или между проводом и землей. Импульс длится максимум сотни микросекунд, и защитные автоматы не успевают отреагировать на него (самые лучшие автоматы защиты имеют время срабатывания единицы миллисекунд). В результате пробоя возникает только местное повреждение изоляции, не приводящее к короткому замыканию. Линия электропитания продолжает работать, а в месте повреждения изоляции возникает небольшой ток утечки, разогревающий изоляцию кабеля. Разогрев ускоряет процесс старения изоляции, что приводит к снижению ее сопротивления в данном месте и еще большему росту тока и температуры. Процесс этот может длиться месяцами и даже годами — но, в конце концов, мы имеем возгорание проводки, способной вызвать пожар на предприятии!

Поэтому руководящие документы рекомендуют устанавливать ограничители перенапряжения (УЗИП) при воздушном вводе линии питания в здание. Следует понять, насколько велика вероятность попадания импульса на ваше оборудование, а также характер и величину этого импульса. Например, если ваш объект расположен в городе и вокруг стоят более высокие дома, то вероятность попадания к вам серьезного импульса перенапряжения мала. Если же объект стоит в чистом поле рядом с мачтой связи, то есть реальная возможность «поймать» не только наведенный импульс, но и значительную часть тока молнии (Рис. 1). А если вы еще и питаетесь от воздушной линии, то вероятность такого исхода значительно увеличивается.

Итак, если в результате анализа потенциальных рисков Вы пришли к выводу, что выгоднее применить УЗИП, чем потом ликвидировать последствия экономии, то Вам предстоит выбор конкретных устройств защиты и размещение их на объекте.

Анатолий ВАСИН, технический директор компании Citel (Россия)

👉 Подписывайтесь на Elec.ru. Мы есть в Телеграм, ВКонтакте и Одноклассниках

Читайте также
Новости по теме
Объявления по теме

ПРОДАМ: Вакуумные выключатели

Главной проблемой в сетях среднего напряжения и высоковольтных линий является возникновение электростатической дуги при разрыве под нагрузкой. Дуга способно привести в негодность устройство защиты и является опасным фактором, который может привести к замыканию и неконтролируемому выходу энергии. Защитные выключатели в таких сетях снабжаются дугогасящими устройствами. Одни гасят дугу при помощи потока воздуха, который создается специальными сепарационными устройствами, другие устройства снабжены вакуумными камерами (сопротивление вакуума намного выше сопротивления воздуха, поэтому пробой не возникает). Устройства с такими камерами называются вакуумные выключатели. Данный тип выключателей является перспективным направлением развития устройств защиты, так как при сравнительно небольших размерах не требует особенного обслуживания, а скорость срабатывания обеспечивает надежность и безопасность электроснабжения потребителей. Наша компания с 2005 года профессионально решает задачи на электротехническом рынке в области поставок низковольтного оборудования партнерам по всей России. Сегодня "Элснаб" является крупнейшим дистрибьютором и сервис-партнером чешского завода OEZ (Siemens AG) в России. Наши технические специалисты проводят обучающие семинары и презентации по всему оборудованию, осуществляют полную техническую поддержку и сервисное обслуживание. Электротехническое оборудование "Элснаб" приобретают крупнейшие предприятия и организации страны, работающие в различных отраслях хозяйства: электроэнергетике, атомной, лесной и химической промышленности, агропромышленном комплексе, машиностроении и судостроении, сферах связи и IT. Тщательно продуманная логистика, высокий сервис, надежные поставки, оперативная обработка клиентских запросов - все эти исключительные качества «Элснаб» помогают нашим партнерам реализовать крупные проекты и решать важные задачи в области электротехники. Благодаря собственному складу и сотрудничеству с ведущими транспортными компаниями,...
Отдел продаж · Элснаб · 18 июня · Россия · г Москва
Вакуумные выключатели

ПРОДАМ: Реле утечки РУ-220, ру-127, ру-127/220

РУ-127/220 РУ-127/220 реле утечки, Уаки-127/220, Уаки-220, Реле утечки предназначено для защиты людей от поражения электрическим током и других опасных последствий утечек тока на землю в электрических сетях трехфазного переменного тока частотой 50Гц напряжение 127 и 220в с изолированной нейтралью трансформатора, применяемое в подземных выработках и на поверхности угольных и горнорудных предприятий в условиях холодного, умеренного климата. Принцип работы РУ-127/220 основан на использовании тока оперативного напряжения, протекающего через обмотку исполнительного реле, который шунтируется сопротивление изоляции сети освещения. Температура окружающей среды: от -40 до +65С.
Петров Игорь · Промэл · Вчера · Россия · Кемеровская область - Кузбасс
Реле утечки  РУ-220, ру-127, ру-127/220

ПРОДАМ: Клещи электроизмерительные кт 1000А до 1000в 3500р

Клещи электроизмерительные цифровые КТ-1000А (далее клещи) предназначены для кратковременных измерений силы тока до 1000 А и напряжения до 1000 В в сетях постоянного и переменного (частотой 50 Гц) тока, распределительных устройствах воздушных линиях электропередачи без разрыва токовой цепи.
Красикова Валентина · Сегодня · Россия · Тюменская обл

ПРОДАМ: Кабельные муфты

Прогрессив Северо-Запад, ждем вас на нашем центральном сайте, ежедневно!!! Всегда по наличию: кабельные муфты на напряжение до 1 кВ кабельные муфты на напряжение до 10 кВ кабельные муфты на напряжение 20-35 кВ 1. Гарантия. 2. Отправка во все регионы РФ. 3. Форма оплаты: наличный и безналичный расчет. 4. Цены, лучшие в регионе (убедитесь сами). 5. Добро пожаловать на наш центральный сайт.
Гареев Руслан · ПРОГРЕССИВ СЕВЕРО-ЗАПАД · Вчера · Россия · г Санкт-Петербург
Кабельные муфты

ПРОДАМ: Стабилизаторы трехфазные

Стабилизаторы напряжения предназначаются для выравнивая напряжения 220 вольт и поддержания такой стабилизации на протяжении всего эксплуатационного ресурса. Защищает оборудование и бытовую технику при скачке и просадке сетевого напряжения. Электрооборудование используется в загородных домах, городских квартирах, на дачах и объектах небольшой мощности. Так же у нас Вы можете заказать: Диагностика Вашей электросети и рекомендации по выбору оптимального стабилизатора напряжения. Производится осмотр сети. Замер напряжения при минимальном и максимальном энергопотреблении. Оценивается характер колебаний напряжения и даётся развернутая консультация по выбору электрооборудования. Монтаж и подключение стабилизатора(ов) в Вашей электросети. В состав работ входит: 1. Предпродажная проверка приобретаемого оборудования. 2. Демонтаж старого оборудования и монтаж нового. 3. Подключение к электросети, пуско-наладочные работы. Опытные менеджеры дают консультации по выбору электрооборудования совершенно бесплатно, достаточно указать свой номер телефона.
Киселев Николай · Stabili.ru · 4 июня · Россия
Стабилизаторы трехфазные
ЗАО «ЗЭТО» — является одним из ведущих российских производителей электротехнического оборудования высокого, среднего и низкого напряжения, хорошо известным как в России, так и за рубежом.