Передача, распределение и накопление электроэнергии

Инновационные УЗИП на основе искровых разрядников для систем электроснабжения

10 мая 2016 г. в 14:42

К устройствам защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП), используемым для защиты силового и информационного оборудования от атмосферных и коммутационных перенапряжений в числе прочих предъявляются требования по отсутствию оказания заметного влияния на режим работы защищаемого оборудования [1]. Например, УЗИП, защищающие высокоскоростные интерфейсы передачи данных, должны быть построены на элементной базе, не снижающей скорость передачи (диоды-супрессоры), а УЗИП, устанавливаемые для защиты силовых цепей, должны иметь минимальные токи утечки.

При использовании в качестве УЗИП класса I, защищающих вводы электропитания от токов молнии (10/350 мкс), а также комбинированных УЗИП, предназначенных для защиты электросетей объекта, включая чувствительные электроприемники, от токов молнии, а также наводок и коммутационных перенапряжений, искровой разрядник является предпочтительным элементом. Он позволяет отводить предельные токи молнии, регламентируемые стандартами (до 100 кА, [2,3]), не имеет токов утечки, отличается высоким ресурсом даже при частом срабатывании с предельными параметрами молнии, а также, по сравнению с варисторами, не чувствителен к перепадам напряжения в сети. Последнее из указанных преимуществ имеет большое практическое значение, учитывая не слишком высокое качество напряжения в отечественных сетях.

Но у обычного искрового разрядника помимо перечисленных достоинств есть и один серьезный недостаток: его срабатывание под действием импульса перенапряжения вызывает устойчивое короткое замыкание в сети за счет горения электрической дуги между электродами разрядника. Этот ток короткого замыкания называется сопровождающим и погасить его дугу обычный искровой разрядник самостоятельно не может. В результате происходит срабатывание коммутационного аппарата на вводе установки, что вызывает отключение электроснабжения всех потребителей, питающихся от щита, в котором установлен разрядник. Последствия такого отключения особенно опасны для систем электроснабжения крупных промышленных предприятий, где даже кратковременный перерыв в электроснабжении может привести к серьезным простоям и крупным экономическим ущербам.

При разработке нового поколения УЗИП компания DEHN + SÖHNE усовершенствовала конструкцию искрового разрядника таким образом, чтобы путем быстрого автоматического гашения дуги сопровождающего тока можно было добиться непрерывности электроснабжения защищаемой установки при срабатывании УЗИП и тем самым существенно повысить надежность защиты. Все УЗИП класса I, а также комбинированные устройства, производимые компанией DEHN + SÖHNE, выполнены на основе искровых разрядников по запатентованной, не имеющей аналогов на электротехническом рынке технологии автоматического гашения дуги сопровождающих токов RADAX-Flow (в названии заложена аббревиатура от слов «Radial» — радиальный и «Axial» — осевой, имеется ввиду радиально-осевое воздействие на дугу сопровождающего тока с целью ее гашения).

Рис. 1 Капсула искрового разрядника с технологией автоматического гашения дуги сопровождающих токов RADAX-Flow в разрезе

Искровой разрядник с технологией автоматического гашения дуги сопровождающих токов RADAX-Flow (рис. 1) имеет трехэлектродную конструкцию. Два основных электрода, как и в случае обычного разрядника, соединяются с фазным (L), нулевым рабочим (нейтральным) (N), нулевым защитным (PE) или совмещенным нулевым рабочим и защитным (PEN) проводниками (в зависимости от схемы сети). Третий (управляющий) электрод подключен к блоку контроля и управления, смонтированному внутри капсулы разрядника. При воздействии на схему импульса перенапряжения происходит пробой вспомогательного промежутка FS1 между управляющим и одним из основных электродов, что в свою очередь приводит к интенсивной ионизации и пробою основного промежутка FS2, в результате чего между двумя основными электродами загорается дуга. При контакте канала дуги со стенками специальной камеры, выполненными из газогенерирующей пластмассы, выделяется большое количество газа и образовавшаяся газовая струя высокого давления вытягивает канал дуги, в результате чего она гаснет. Таким образом можно погасить дугу сопровождающих токов до 100 кА (действующее значение), что делает область применения УЗИП очень широкой, включая мощные промышленные установки с высокими ожидаемыми токами короткого замыкания. Принципиально важно, что процесс дугогашения и ликвидации короткого замыкания в системе занимает не более нескольких миллисекунд, что в несколько раз быстрее того времени, за которое успеет сработать коммутационный аппарат на вводе установки. Таким образом обеспечивается непрерывность электроснабжения потребителей и высочайшая надежность защиты.

Рис. 2 Комбинированное УЗИП DEHNventil®modular для пятипроводной сети с системой заземления TN-S

На рис. 2 в качестве примера показано комбинированное устройство защиты от импульсных перенапряжений семейства DEHNventil®modular, предназначенное для установки в пятипроводных сетях с системой заземления TN-S (в производственной линейке DEHN + SÖHNE имеются аналогичные УЗИП и для других типов трехфазных и однофазных сетей). УЗИП состоит из базового элемента и сменных модулей с искровыми разрядниками с технологией автоматического гашения дуги сопровождающего тока RADAX-Flow. Такое устройство позволяет отводить импульсные токи молнии (10/350 мкс), вызванные прямым ударом в систему молниезащиты здания либо в провода воздушной линии электропередачи до 25 кА/фазу (полный ток 100 кА), а также, разрядные токи, вызванные наводками (8/20 мкс) до 25 кА/фазу (полный ток 100 кА).

Следует также отметить высочайший защитный эффект комбинированных УЗИП на основе искровых разрядников, позволяющий использовать их в т.ч. и для защиты чувствительных электроприемников (специально защищенного оборудования, I категории перенапряжения согласно [4]). Подробное исследование защитного эффекта комбинированных УЗИП освещалось в [5]. Как было показано, УЗИП на основе искровых разрядников ограничивают энергию, выделяющуюся в чувствительном оборудовании, до значения в десятки раз меньшего максимально допустимого в отличие от УЗИП на основе параллельно соединенных варисторов, при использовании которых наблюдалось разрушение чувствительного оборудования из-за недопустимого перегрева. Эти выводы в полной мере справедливы и для УЗИП DEHNventil®, которые при срабатывании «поглощают» более 99% тока молнии, протекающего через ввод электроснабжения установки, и тем самым предотвращают его воздействие на оконечное чувствительное оборудование и обеспечивают высочайшую надежность защиты. Также нужно отметить, что подобный эффект наблюдается во всем диапазоне импульсных токов вплоть до значения Iimp.

С учетом высокой пропускной способности УЗИП DEHNventil®, рассчитанной исходя из одновременного стечения самых неблагоприятных факторов, а также высокой надежности искрового разрядника как элемента защиты, вероятность выхода УЗИП из строя достаточно мала. Однако, принимая во внимание статистический характер параметров тока молнии, теоретически вероятна ситуация, в которой на разрядник будут воздействовать токи молнии более высоких значений, что может привести к его повреждению. В этом случае требуется произвести как можно более быструю замену поврежденного устройства. Двухчастная модульная конструкция УЗИП DEHNventil® позволяет выполнить легкую замену только поврежденного модуля, не производя при этом никаких отключений от базового элемента. Идентифицировать поврежденный модуль можно по визуальному флажковому индикатору, размещенному на лицевой стороне (зеленый цвет флажка соответствует рабочему состоянию, красный — выходу из строя). Также для УЗИП типов DV M... 255 FM возможен дистанционный мониторинг состояния сменных модулей посредством встроенного «сухого» контакта.

Устройства защиты от импульсных перенапряжений класса I и комбинированные УЗИП, построенные на базе искровых разрядников с технологией автоматического гашения дуги сопровождающих токов RADAX-Flow, находят широкое применение на промышленных объектах по всему миру. На рис. 3 в качестве примера показан щиток защиты (ЩУЗИП) с комбинированным УЗИП DVMTNS 255 FM, установленный на компрессорной станции «Ставропольская» (ООО «Газпром трансгаз Ставрополь)» в месте ввода кабелей, питающих прожектора освещения, в здание КТП.

Рис. 3 Щиток с комбинированным УЗИП DVMTNS 255 FM со стороны КТП в цепях освещения прожекторов, установленных на молниеотводных мачтах на КС «Ставропольская»

Разработка внутренней молниезащиты — задача весьма ответственная. Для ее реализации следует применять только высококачественные изделия и компоненты, разработанные специалистами, имеющими большой опыт в данной области. УЗИП на основе искровых разрядников с технологией автоматического гашения дуги сопровождающих токов RADAX-Flowкомпании DEHN + SÖHNE — идеальное решение для применения в системах электроснабжения объектов самого различного назначения, отвечающее этим требованиям и позволяющее построить внутреннюю молниезащиту, обеспечивающую надежность и бесперебойность электропитания потребителей.

Источник: А. И. Федоров, ООО «ДЕН РУС»

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

Стекольникова Татьяна Викторовна
Все новости и публикации пользователя Стекольникова Татьяна в персональной ленте вашего личного кабинета на Elec.ru
Подписаться
Читайте также
Новости по теме
Объявления по теме

ПРОДАМ: УЗИП Legrand - устройства защиты от импульсных перенапряжений

УЗИП – активная защита от импульсных перенапряжений, вызванных: - грозовым разрядом - вкл./выкл. трансформатора - сварочными работами - удаленным коротким замыканием и т.д. КЛАССИФИКАЦИЯ УЗИП УЗИП - Класс 1 Предназначены для защиты от прямых ударов молнии в систему молниезащиты здания или воздушную линию электропередач (ЛЭП). Устанавливаются на вводе в здание во вводно-распределительном устройстве (ВРУ) или главном распределительном щите (ГРЩ). Нормируются импульсным током Iimp с формой волны 10/350 мкс. Соответствуют МЭК 61643-1. УЗИП - Класс 2 Предназначены для защиты сети от коммутационных помех или как вторая ступень защиты при ударе молнии. Нормируется импульсным током с формой волны 8 / 20 мкс. Состоят из основания и сменных модулей с сигнальным индикатором: - Зеленый: нормальное рабочее состояние. - оранжевый: требуется замена кассеты. Могут быть оснащены вспомогательным сигнальным контактом для дистанционной передачи сигнала о состоянии УЗИП. УЗИП класс 1+2 Рекомендуются для защиты индивидуальных жилых домов оборудованных системой молниезащиты, или с установленными внешними теле-радио антеннами, или с воздушным вводом линии электропередач. ТИПЫ УЗИП Устройства защиты от импульсных перенапряжений 230 – 400 В~ : – предназначены для защиты установок, питаемых воздушными линиями. Устанавливаются сразу за вводным автоматическим выключателем. Должны подключаться к клемме «Земля» щита. Имеют встроенную тепловую защиту. – – состоят из основания и сменного модуля с индикатором: зеленый флажок - в рабочем состоянии, оранжевый флажок - требуется замена модуля. Возможна дистанционная сигнализация состояния разрядника. – для использования в сетях 230/400 В~ – частота: 50/60 Гц. Устройства защиты от импульсных перенапряжений для защиты телефонных линий: Для защиты: телефонов, факсов, модемов, подключенных к внутренним телефонным линиям, от перенапряжений, вызванных атмосферными процессами. Монтируются в электрический шкаф. Подключаются к...
Front Office · ЛЕГРАН · 25 марта · Россия · г Москва
УЗИП Legrand - устройства защиты от импульсных перенапряжений

ПРОДАМ: Устройства защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП) серии MSR

Устройства защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП) серии MSR изготавливают с использованием многокаскадных схем защиты. Применяются для защиты цепей связи, работающих с распространенными промышленными протоколами. В качестве грубой защиты в схемах используется газонаполненный разрядник, а в качестве элемента тонкой защиты диод-суппрессор(TVS), а также в некоторых исполнениях модули блокировки переходных процессов (TBU) от компании Bourns (США). Такое решение позволяет добиться высокой отводящей способности, достаточно низкого порога срабатывания защиты (напряжение срабатывания УЗИП) и высокой скорости срабатывания. Учитывая относительно невысокие значения разрядных токов (если сравнивать с цепями электропитания), эти каскады защиты вместе с элементами развязки можно разместить в едином компактном корпусе, устанавливаемом на DIN-рейку, шириной 18 или 36 мм. Данные УЗИП подключаются последовательно в цепи сигнальных цепей и цепей передачи данных с различными интерфейсами связи, такими как RS-485, RS-422, «токовая петля», HART, Profibus, Fieldbus и другие. Поэтому защитная схема должна учитывать не только допустимые уровни импульсных воздействий на защищаемое оборудование, но и внутренние особенности защищаемых цепей и интерфейсов, такие как номинальный ток — от 0,1 А до 0,5 А, номинальное напряжение — 6, 12, 24, 30 В и скорость передачи — до 10 Мбит/c. TVS-диоды обеспечивают рассеивание до 1500 Вт или до 3000 Вт импульсной мощности, в зависимости от применяемых компонентов. Предусмотрена возможность подключения как экранированных, так и не экранированных двухпроводных дифференциальных линии связи, с одной парой сигнальных проводов либо с двумя парами. Также предусмотрена возможность заземления экрана кабеля через шунтирующую емкость.
Петров Игорь · НТК Приборэнерго · 25 марта · Россия · Чувашская республика - Чувашия
Устройства защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП) серии MSR

ПРОДАМ: Устройства защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП) серии DIO

Устройства защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП) серии DIO изготавливают с использованием многокаскадных схем защиты. Применяются для защиты цепей дискретных входов и выходов, предназначенных для управления и контроля. В качестве грубой защиты в схемах используется газонаполненный разрядник, а в качестве элемента тонкой защиты — диод-суппрессор (TVS) или варистор, или их комбинация. Такое решение позволяет добиться высокой отводящей способности, достаточно низкого порога срабатывания защиты (напряжение срабатывания УЗИП) и высокой скорости срабатывания. Учитывая относительно невысокие значения разрядных токов (если сравнивать с цепями электропитания), эти каскады защиты вместе с элементами развязки можно разместить в едином компактном корпусе, устанавливаемом на DIN-рейку, шириной 18 или 36 мм. Данные УЗИП подключаются последовательно в цепи дискретных входов типа «сухой контакт», дискретных входов логических сигналов напряжения, дискретных входов сигналов 110..220 В, а также дискретных выходов. При этом в защитной схеме учтены не только допустимые уровни импульсных воздействий на защищаемое оборудование, но и внутренние особенности защищаемых цепей дискретных входов-выходов, такие как номинальный ток — от 0.001 А до 5 А, номинальное напряжение — от 6 до 220 В и скорость передачи данных цифровых сигналов — до 1 Мбит/с. TVS-диоды обеспечивают рассеивание до 1500 Вт или до 3000 Вт импульсной мощности, в зависимости от применяемых компонентов. Устройство выпускается в исполнениях с возможностью подключения от 1 до 3 сигнальных линий и общего провода.
Петров Игорь · НТК Приборэнерго · 25 марта · Россия · Чувашская республика - Чувашия
Устройства защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП) серии DIO

ПРОДАМ: Устройства защиты от импульсных перенапряжений

Ограничитель импульсных перенапряжений позволяет защитить сеть электроснабжения от резких перепадов питания. Устройства защиты импульсных перенапряжений (УЗИП) делятся по принципу действия: противодействующие и перенаправляющие избыточный заряд. Последние широко используются в сетях высоковольтных линий электропередач. Внешне они представляют собой мощный резистор и электрод с воздушным зазором. При попадании разряда молнии в провода ЛЭП возникает волна скачка напряжения, который передается на резистор и электрод, далее в воздушном зазоре между электродом и заземляющим контуром образуется дуга, через которую и происходит снижение импульса. Так, весь избыточный разряд уходит напрямую в землю. Узкая область применения устройств обусловлена их размерами и массой (некоторые могут весить свыше 100 кг). 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, мы обеспечиваем быструю отгрузку и высокую скорость поставок в любой регион страны.
Отдел продаж · Элснаб · 26 марта · Россия · г Москва
Устройства защиты от импульсных перенапряжений

ПРОДАМ: Устройства защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП) серии PWR

Устройства защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП) серии PWR изготавливают с использованием многокаскадных схем защиты. Применяются для защиты цепей вторичного питания. В качестве грубой защиты в схемах используется газонаполненный разрядник, а в качестве элемента тонкой защиты — диод-суппрессор(TVS) или варистор, или их комбинация. Такое решение позволяет добиться высокой отводящей способности, достаточно низкого порога срабатывания защиты (напряжение срабатывания УЗИП) и высокой скорости срабатывания. Учитывая относительно невысокие значения разрядных токов в цепях вторичного питания, эти каскады защиты вместе с элементами развязки можно разместить в едином компактном корпусе, устанавливаемом на DIN-рейку, шириной 18 или 36 мм. Данные УЗИП подключаются последовательно в цепи вторичного питания. При этом в защитной схеме учтены не только допустимые уровни импульсных воздействий на защищаемое оборудование, но и внутренние особенности защищаемых цепей и интерфейсов, такие как номинальный ток — 1, 1,5, 3, 5 А, номинальное напряжение — 6, 12, 24, 30, 48, 60, 80, 110, 170, 220, 350 В. TVS-диоды обеспечивают рассеивание до 1500 Вт или до 3000 Вт импульсной мощности, в зависимости от применяемых компонентов. Возможны исполнения как одну парную линию питания, так и на две.
Петров Игорь · НТК Приборэнерго · 25 марта · Россия · Чувашская республика - Чувашия
Устройства защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП) серии PWR
Российский производитель и бренд низковольтной аппаратуры: электрооборудования для ввода, распределения и учета электричества, локальной автоматизации технологических процессов, а также комплексных энергоэффективных решений для любой отрасли индустрии.