Zaradi široke uporabe polprevodniške in mikroprocesorske tehnike v proizvodnji in vsakdanjem življenju postaja vprašanje zaščite električnih omrežij do 1000 V pred preklopnimi in strelnimi prenapetostmi danes še posebej aktualno.

Draga oprema, izdelana iz polprevodniških elementov, ima šibko izolacijo in že rahlo povečanje napetosti jo lahko poškoduje.

V skladu s sprejeto nomenklaturo se prenapetostni omejevalnik v električnih napeljavah z napetostjo do 1 kV imenuje naprava za prenapetostno zaščito. (SPD).

Princip delovanja je podoben principu delovanja prenapetostnih dušilnikov (OSS) in temelji na nelinearnosti tokovno-napetostne karakteristike zaščitnega elementa. Pri načrtovanju prenapetostne zaščite v omrežjih do 1 kV so praviloma predvidene 3 stopnje zaščite, od katerih je vsaka zasnovana za določeno raven impulznih tokov in strmino valovne fronte.

SPD I - naprava 1. razreda je nameščena na vhodu v objekt in opravlja funkcijo prve stopnje prenapetostne zaščite. Njegovi delovni pogoji so najtežji. Takšna naprava je zasnovana za omejevanje impulznih tokov s strmino valovne fronte 10/350 μs. Amplituda impulznih tokov 10/350 μs je v območju 25-100 kA, trajanje valovne fronte doseže 350 μs.

SPD II - se uporablja kot zaščita pred prenapetostmi, ki jih povzročajo prehodni procesi v distribucijskih omrežjih, kot tudi kot druga stopnja po SPD I. Njegov zaščitni element je zasnovan za impulzne tokove z valovno obliko 8/20 μs. Amplituda toka je v območju 15-20 kA.

SPD III - uporablja se za zaščito omrežij pred preostalimi prenapetostnimi pojavi po napravah prvega in drugega razreda. Nameščeni so neposredno na zaščiteno opremo in so normalizirani z impulznimi tokovi z valovno obliko 1,2/50 μs in 8/20 μs.

Naprava. Naprave vseh razredov imajo podobno strukturo, razlika je v značilnostih zaščitnega elementa. Strukturno je naprava sestavljena iz fiksne podlage in odstranljivega modula. Podstavek je pritrjen neposredno na strukture razdelilne omare na DIN letev.

Odstranljivi modul se vstavi v podstavek s pomočjo rezilnih kontaktov. Ta zasnova omogoča preprosto zamenjavo poškodovanega nelinearnega elementa. Varistorji in odvodniki različnih izvedb se uporabljajo kot nelinearni element. Njihova zasnova je lahko eno-, dvo- ali tripolna, izbira je odvisna od števila žic zaščitenega omrežja.

Tuji proizvajalci opremijo svoje izdelke z indikatorji delovanja naprave, kar vam omogoča vizualno ugotavljanje njegove uporabnosti. V dražjih modelih je mogoče namestiti toplotne sprostitve, da preprečite pregrevanje nelinearnega elementa, ki ni zasnovan za dolgotrajen pretok tokov.

Shema povezave. Za izvedbo prenapetostne zaščite v električnih inštalacijah so tokovni deli namerno povezani z ozemljitveno zanko preko elementov z nelinearno tokovno-napetostno karakteristiko.

V električnih inštalacijah do 1000 V je za uporabo SPD potreben PE ozemljitveni vodnik s standardiziranim uporom. Kljub temu, da so same naprave zasnovane za visoke impulzne tokove in napetosti, niso primerne za dolgotrajne poraste napetosti in pretok uhajalnih tokov.

Mnogi proizvajalci priporočajo zaščito prenapetostnih zaščit z talilnimi vložki. Ta priporočila so razložena s hitrejšim izklopom varovalk na območjih impulznih tokov, pa tudi s pogostimi poškodbami kontaktnega sistema odklopnikov, ko se tokovi takšne velikosti zlomijo.

Pri izvedbi tristopenjske prenapetostne zaščite morajo biti naprave nameščene na določeni razdalji drug od drugega vzdolž dolžine žice. Na primer, od SPD I do SPD II mora biti razdalja najmanj 15 m po dolžini žice, ki ju povezuje. Skladnost s tem pogojem vam omogoča selektivno delo na različnih stopnjah in zanesljivo zatiranje vseh motenj v omrežju.

Razdalja med stopnjo II in III je 5 metrov. Če naprav ni mogoče ločiti na predpisanih razdaljah, se uporabi ujemajoča dušilka, ki je aktivno-induktivni upor enak uporu žic.

Značilnosti izbire. Najbolj kritično področje prenapetostne zaščite pred strelo je vstop v stavbo. SPD v prvem delu omejuje največji impulzni tok. Nožni kontakti za SPD prvega razreda predstavljajo največjo ranljivost naprave.

Impulzne tokove z amplitudo 25-50 kA spremljajo znatne elektrodinamične sile, ki lahko povzročijo, da odstranljivi modul skoči iz nožnih kontaktov in odvzame električno omrežje prenapetostne zaščite, zato je bolje uporabiti SPD brez odstranljivega modula kot prve stopnje.

Pri izbiri prvovrstne zaščite je bolje dati prednost napravam na osnovi odvodnikov. Izdelava varistorskega SPD za impulzni tok nad 20 kA je precej delovno intenzivna in draga, zato njihova serijska proizvodnja ni upravičena.

Torej, če proizvajalec na varistorski napravi navede nazivni Iimp več kot 20 kA, morate biti previdni pri takem nakupu; Morda vas proizvajalec zavaja.

SPD z iskriščem z odprto komoro je nevaren ob sprožitvi, zato je njegova uporaba upravičena v razdelilnih omaricah, kjer je izključena človeška navzočnost med delovanjem zaščitenega območja. Pretok impulznega toka skozi kontakte iskrišča neizogibno povzroči vžig obloka.

Ko oblok gori, lahko vroči plini in brizganje staljene kovine škodujejo zdravju in življenju ljudi. Omara, v kateri je nameščen SPD te vrste, mora biti izdelana iz ognjevarnega materiala, z zatesnjenimi vsemi luknjami.

Iskrišča z vezjem vžigalne elektrode se lahko uporabljajo tudi kot nelinearni element. Z dodatno elektrodo lahko regulirate trenutek razpada iskrišča in odpiranja iskrišča. Uporaba vžigalne elektrode omogoča zmanjšanje ravni impulzne napetosti in usklajevanje delovanja SPD različnih razredov.

Če pa krmilno vezje vžigalne elektrode odpove, bo izhod zaščita z neznano karakteristiko, ki morda ne zagotavlja ne samo pravilnega delovanja, ampak sploh delovanja.

Sodobni gospodinjski aparati imajo v svojih napajalnikih pogosto vgrajeno prenapetostno zaščito, vendar je vir tipičnih varistorskih rešitev omejen na največ 30 primerov vklopa, pa še to, če tok v sili ne presega 10 kA. Prej ali slej lahko zaščita, vgrajena v napravo, odpove, naprave, ki niso zaščitene pred prenapetostjo, pa preprosto odpovejo in svojim lastnikom prinesejo veliko težav. Vzroki za nevarne impulzne prenapetosti so lahko: nevihte, popravila, prenapetost pri preklopu močnih jalovih bremen in kdo ve kaj še.

Za preprečevanje takšnih neprijetnih situacij so zasnovane naprave za prenapetostno zaščito (skrajšano SPD), ki absorbirajo zasilni prenapetostni impulz in preprečujejo, da bi poškodoval električne naprave, priključene na omrežje.

Načelo delovanja SPD je precej preprosto: v normalnem načinu tok znotraj naprave teče skozi prevodni šant in nato skozi obremenitev, ki je v tistem trenutku priključena na omrežje; vendar je med shuntom in ozemljitvijo nameščen zaščitni element - varistor ali iskrišče, katerega upor je v normalnem načinu megaohmov, in če nenadoma pride do prenapetosti, bo zaščitni element takoj prešel v prevodno stanje in tok bo tekel skozi to do ozemljitve.

V trenutku, ko se sproži SPD, bo upor v zanki faza-nič padel na kritično in gospodinjski aparati bodo shranjeni, ker bo linija praktično v kratkem stiku skozi zaščitni element SPD. Ko se omrežna napetost stabilizira, bo zaščitni element SPD ponovno prešel v neprevodno stanje in tok bo ponovno stekel do bremena skozi šant.

Obstajajo trije razredi naprav za prenapetostno zaščito, ki se pogosto uporabljajo:

Zaščitne naprave razreda I so namenjene zaščiti pred prenapetostnimi impulzi z valovno karakteristiko 10/350 μs, kar pomeni, da najdaljši dopustni čas dviga prenapetostnega impulza do maksimuma in upadanja do nazivne vrednosti ne sme presegati 10 in 350 μs. mikrosekund; v tem primeru je sprejemljiv kratkotrajni tok od 25 do 100 kA; takšni impulzni tokovi se pojavijo med praznjenjem strele, ko zadene daljnovod na razdalji, ki je bližja od 1,5 km od potrošnika.

Naprave tega razreda so izdelane z uporabo odvodnikov, njihova namestitev pa se izvaja v glavni razdelilni plošči ali vhodni razdelilni napravi na vhodu v stavbo.

Odvodniki razreda II so namenjeni zaščiti pred kratkotrajnim impulznim hrupom in so vgrajeni v razdelilnike. Zagotavljajo zaščito pred prenapetostnimi impulzi s parametri 8/20 μs, z jakostjo toka od 10 do 40 kA. SPD tega razreda uporabljajo varistorje.

Ker je vir varistorjev omejen, je bila v zasnovo SPD-jev, ki temeljijo na njih, dodana mehanska varovalka, ki preprosto odpajka šant iz varistorja, ko njegova upornost preneha ustrezati varnemu zaščitnemu načinu. To je v bistvu toplotna zaščita, ki ščiti napravo pred pregrevanjem in požarom. Na sprednji strani modula je barvni indikator njegovega stanja, ki je povezan z varovalko, in če je treba varistor zamenjati, je to mogoče zlahka razumeti.

SPD razreda III so zasnovani na podoben način, z edino razliko, da največji tok notranjega varistorja ne sme preseči 10 kA.

Tradicionalna impulzna zaščitna vezja, vgrajena v gospodinjske aparate, imajo enake parametre, vendar je pri njihovem podvajanju z zunanjim SPD razreda III verjetnost prezgodnje okvare opreme zmanjšana.

Po pravici povedano je treba opozoriti, da je za zanesljivo zaščito opreme pomembno namestiti SPD zaščitnih razredov I, II in III. To je treba upoštevati, saj zmogljiv SPD razreda I ne bo deloval med kratkimi impulzi nizke prenapetosti preprosto zaradi svoje nizke občutljivosti, manj zmogljiv SPD pa ne bo kos visokemu toku, ki ga lahko prenese SPD razreda I.

Prenapetostna zaščitna naprava (SPD) je naprava, ki je namenjena zaščiti električnega omrežja in električne opreme pred prenapetostmi, ki so lahko posledica neposrednega ali posrednega delovanja strele ter prehodnih procesov v samem električnem omrežju.

Z drugimi besedami SPD opravljajo naslednje funkcije:

— Zaščita pred udarom strele električno omrežje in opremo, t.j. zaščita pred prenapetostjo zaradi neposrednih ali posrednih učinkov strele

— Prenapetostna zaščita ki jih povzročajo preklopni prehodni procesi v omrežju, povezani z vklopom ali izklopom električne opreme z veliko induktivno obremenitvijo, kot so močnostni ali varilni transformatorji, močni elektromotorji itd.

— Daljinska zaščita pred kratkim stikom(tj. zaradi prenapetosti, ki je posledica kratkega stika)

SPD imajo različna imena: zaviralec prenapetosti v omrežju - OPS (OSN), omejevalnik prenapetosti - OIN, vendar imajo vse enake funkcije in princip delovanja.

1. Načelo delovanja in zaščitna naprava SPD

Načelo delovanja SPD temelji na uporabi nelinearnih elementov, ki so praviloma varistorji.

Varistor je polprevodniški upor, katerega upor je nelinearno odvisen od uporabljene napetosti.

Spodaj je graf odvisnosti upora varistorja od napetosti, ki se nanj nanaša:

Graf kaže, da ko napetost naraste nad določeno vrednost, se upor varistorja močno zmanjša.

Poglejmo si, kako to deluje v praksi, na primeru naslednjega diagrama:

Diagram prikazuje poenostavljeno predstavitev enofaznega električnega tokokroga, v katerem je breme v obliki žarnice priključeno preko odklopnika, v tokokrog je vključen tudi SPD, na eni strani je priključen na fazo žica po , na drugi strani - na tla.

V normalnem načinu delovanja je napetost tokokroga 220 Voltov, pri tej napetosti ima SPD varistor visok upor, merjen v tisočih megaohmov, tako visok upor varistorja preprečuje pretok toka skozi SPD.

Kaj se zgodi, ko se v tokokrogu pojavi visokonapetostni impulz, na primer kot posledica udara strele (nevihte).

Diagram kaže, da ko se v tokokrogu pojavi impulz, se napetost močno poveča, kar posledično povzroči takojšnje, večkratno zmanjšanje upora SPD (upor varistorja SPD se nagiba k nič), zmanjšanje upora vodi do dejstva, da SPD začne izvajati električni tok, s čimer povzroči kratek stik električnega tokokroga po kopnem, tj. ustvarjanje kratkega stika, ki povzroči, da se odklopnik sproži in prekine tokokrog. Tako prenapetostni dušilec ščiti električno opremo pred pretokom visokonapetostnega impulza skozi njo.

1. Razvrstitev SPD

V skladu z GOST R 51992-2011, razvitim na podlagi mednarodnega standarda IEC 61643-1-2005, obstajajo naslednji razredi SPD:

SPD 1 razred -(označeno tudi kot RazredB) se uporabljajo za zaščito pred direktnim delovanjem strele (udari strele v sistem), atmosferskimi in stikalnimi prenapetostmi. Vgradijo se na vhodu v objekt v vhodno razdelilno napravo (IDU) ali glavno razdelilno desko (MSB). Mora biti nameščen za prostostoječe objekte na odprtih površinah, objekte, povezane z nadzemnim vodom, kot tudi objekte s strelovodom ali postavljene ob visokih drevesih, t.j. zgradbe z velikim tveganjem neposrednega ali posrednega vpliva strele. Normaliziran impulz z valovno obliko 10/350 μs. Nazivni tok praznjenja je 30-60 kA.

SPD 2. razred -(označeno tudi kot razred C) se uporabljajo za zaščito omrežja pred preostalimi atmosferskimi in preklopnimi prenapetostmi, ki prehajajo skozi SPD razreda 1. Vgrajeni so v lokalne razdelilne plošče, na primer v vhodno ploščo stanovanja ali pisarne. Normalizirani so z impulznim tokom z valovno obliko 8/20 μs Nazivni razelektritveni tok je 20-40 kA.

SPD 3 razred -(označeno tudi kot RazredD) se uporabljajo za zaščito elektronske opreme pred preostalimi atmosferskimi in preklopnimi prenapetostmi ter visokofrekvenčnimi motnjami, ki prehajajo skozi SPD razreda 2. Vgradijo se v razvodne omarice, vtičnice ali vgradijo neposredno v samo opremo. Primer uporabe SPD 3. razreda so omrežni filtri, ki se uporabljajo za povezavo osebnih računalnikov. Normalizirani so z impulznim tokom z valovno obliko 8/20 µs. Nazivni tok praznjenja je 5-10 kA.

1. Oznaka SPD - značilnosti

Značilnosti SPD:

• Nazivna in največja napetost— največjo obratovalno napetost omrežja za delovanje, pod katero je zasnovan SPD.
• Trenutna frekvenca— delovna frekvenca omrežnega toka za delovanje, pri katerem je SPD zasnovan.
• Nazivni tok praznjenja(trenutna valovna oblika je navedena v oklepajih) - tokovni impulz z valovno obliko 8/20 mikrosekund v kiloamperih (kA), ki ga je SPD sposoben večkrat oddati.
• Največji tok praznjenja(trenutna valovna oblika je navedena v oklepajih) - največji tokovni impulz z valovno obliko 8/20 mikrosekund v kiloamperih (kA), ki ga je SPD sposoben oddati enkrat, ne da bi se pokvaril.
• Raven zaščitne napetosti— največjo vrednost padca napetosti v kilovoltih (kV) na SPD, ko skozenj teče tokovni impulz. Ta parameter označuje sposobnost SPD, da omeji prenapetost.

1. Shema povezave SPD

Splošni pogoj pri priključitvi SPD je prisotnost varovalke na napajalni strani ali v skladu z obremenitvijo omrežja, zato bodo vsi spodnji diagrami vključevali odklopnike (priključna shema SPD v električni plošči):

Sheme za priključitev SPD (OPS, OIN) na enofazno omrežje 220V(dvožilni in trižilni):

Sheme za priključitev SPD (OPS, OIN) na trifazno omrežje 3800V

Shematski diagrami za priključitev SPD so naslednji.

Če ima vaš dom veliko dragih gospodinjskih aparatov, je bolje, da poskrbite za organizacijo celovite električne zaščite. V tem članku bomo govorili o napravah za prenapetostno zaščito, zakaj so potrebne, kaj so in kako so nameščene.

Narava impulznih prenapetosti in njihov vpliv na tehnologijo

Mnogi ljudje so že od otroštva seznanjeni z odklapljanjem gospodinjskih električnih naprav ob prvih znakih bližajoče se nevihte. Danes je električna oprema mestnih omrežij napredovala, zato marsikdo zanemarja osnovne zaščitne naprave. Hkrati pa problem ni popolnoma izginil, gospodinjski aparati, zlasti v zasebnih domovih, so še vedno ogroženi.

Narava pojava impulznih prenapetosti (OS) je lahko naravna in umetna. V prvem primeru do IP pride zaradi udara strele v nadzemne daljnovode, razdalja med mestom udara in ogroženimi porabniki pa je lahko tudi več kilometrov. Možni so tudi udarci v radijske stolpe in strelovode, povezane z glavnim ozemljitvenim krogom, v tem primeru se v gospodinjskem omrežju pojavi inducirana prenapetost.

1 - daljinski udar strele na daljnovode; 2 - potrošniki; 3 - ozemljitvena zanka; 4 - zaprite udar strele v daljnovode; 5 - neposredni udar strele v strelovod

Umetni viri energije so nepredvidljivi, nastanejo kot posledica preklopnih preobremenitev na transformatorskih in razdelilnih postajah. Z asimetričnim povečanjem moči (samo v eni fazi) je možen močan skok napetosti, tega je skoraj nemogoče predvideti.

Impulzne napetosti so časovno zelo kratke (manj kot 0,006 s), pojavljajo se sistematično v omrežju in največkrat minejo neopažene za opazovalca. Gospodinjski aparati so zasnovani tako, da prenesejo prenapetosti do 1000 V, te se najpogosteje pojavljajo. Pri višji napetosti je zagotovljena okvara napajalnikov, možna je tudi okvara izolacije v napeljavi hiše, kar vodi do večkratnih kratkih stikov in požara.

Kako in kako deluje SPD

SPD, odvisno od zaščitnega razreda, ima lahko polprevodniško napravo na osnovi varistorjev ali kontaktni odvodnik. V normalnem načinu SPD deluje v obvodnem načinu, tok v njem teče skozi prevodni šant. Shunt je povezan z zaščitno ozemljitvijo preko varistorja ali dveh elektrod s strogo regulirano režo.

Med napetostnim sunkom, tudi zelo kratkim, tok prehaja skozi te elemente in se širi vzdolž ozemljitve ali pa se kompenzira z močnim padcem upora v zanki faza-nič (kratek stik). Ko se napetost stabilizira, odvodnik izgubi zmogljivost in naprava spet deluje v normalnem načinu.

Tako SPD za nekaj časa zapre vezje, da se presežna napetost lahko pretvori v toplotno energijo. V tem primeru skozi napravo prehajajo pomembni tokovi - od deset do sto kiloamperov.

Kakšna je razlika med razredi zaščite

Glede na vzroke IP ločimo dve značilnosti povečanega napetostnega vala: 8/20 in 10/350 mikrosekund. Prva številka je čas, v katerem PI doseže največjo vrednost, druga je čas, ki je potreben, da pade na nominalne vrednosti. Kot lahko vidite, je druga vrsta prenapetosti bolj nevarna.

Naprave razreda I so namenjene zaščiti pred napetostnimi sunki s karakteristiko 10/350 μs, ki se najpogosteje pojavijo ob razelektritvi strele v daljnovodih bližje od 1500 m od porabnika. Naprave so sposobne za kratek čas prenesti tok od 25 do 100 kA skozi sebe, skoraj vse naprave razreda I temeljijo na odvodnikih.

Odvodniki razreda II so osredotočeni na kompenzacijo IP s karakteristiko 8/20 μs, vrednosti koničnih tokov v njih segajo od 10 do 40 kA.

Zaščitni razred III je zasnovan tako, da kompenzira prenapetosti s trenutnimi vrednostmi, manjšimi od 10 kA, z značilnostjo IP 8/20 μs. Naprave zaščitnega razreda II in III temeljijo na polprevodniških elementih.

Morda se zdi, da je namestitev samo naprav razreda I kot najmočnejših dovolj, vendar ni tako. Težava je v tem, da višji kot je spodnji prag pretočnega toka, manj je občutljiv SPD. Z drugimi besedami: pri kratkih in razmeroma nizkih vrednostih IP močan SPD morda ne bo deloval, bolj občutljiv pa se ne bo spopadel s tokovi takšne velikosti.

Naprave z zaščitnim razredom III so zasnovane za odpravo najnižjih napetosti - le nekaj tisoč voltov. Po lastnostih so popolnoma podobni zaščitnim napravam, ki jih proizvajalci vgrajujejo v napajalnike za gospodinjske aparate. V primeru rezervne namestitve so prvi, ki prevzamejo obremenitev in preprečijo delovanje SPD v napravah, katerih življenjska doba je omejena na 20-30 ciklov.

Ali obstaja potreba po SPD, ocena tveganja

Celoten seznam zahtev za organizacijo zaščite pred napajanjem je naveden v standardu IEC 61643-21, obvezno vgradnjo pa je mogoče določiti s standardom IEC 62305-2, po katerem je določena posebna ocena stopnje tveganja udara strele in posledice, ki jih je povzročil.

Na splošno je pri dobavi električne energije iz nadzemnih električnih vodov skoraj vedno boljša namestitev prenapetostne zaščite razreda I, razen če je bil sprejet niz ukrepov za zmanjšanje vpliva neviht na način napajanja: ponovno ozemljitev nosilcev, vodnik PEN in kovinski nosilni elementi, montaža strelovoda z ločeno ozemljitveno zanko, instalacijski sistemi za izravnavo potencialov.

Lažji način za oceno tveganja je primerjava stroškov nezaščitenih gospodinjskih aparatov in varnostnih naprav. Tudi v večnadstropnih stavbah, kjer imajo prenapetosti zelo nizke vrednosti z značilnostjo 8/20, je nevarnost okvare izolacije ali okvare naprav precej visoka.

Vgradnja naprav v glavno stikalno ploščo

Večina prenapetostnih zaščit je modularnih in jih je mogoče namestiti na 35 mm DIN letev. Edina zahteva je, da mora imeti oklop za namestitev SPD kovinsko ohišje z obvezno povezavo z zaščitnim vodnikom.

Pri izbiri SPD morate poleg glavnih značilnosti delovanja upoštevati tudi nazivni obratovalni tok v obvodnem načinu, ki mora ustrezati obremenitvi vašega električnega omrežja. Drugi parameter je največja mejna napetost, ki ne sme biti nižja od najvišje vrednosti v okviru dnevnih nihanj.

SPD so zaporedno priključeni na enofazno ali trifazno napajalno omrežje prek dvopolnega in štiripolnega odklopnika. Njegova namestitev je nujna v primeru spajkanja elektrod iskrišča ali okvare varistorja, ki povzroči trajni kratek stik. Faze in zaščitni vodnik so priključeni na zgornje sponke SPD, nevtralni vodnik pa na spodnje sponke.

Primer povezave SPD: 1 – vhod; 2 - avtomatsko stikalo; 3 - SPD; 4 - ozemljitveni avtobus; 5 - ozemljitvena zanka; 6 - števec električne energije; 7 - avtomatski diferencial; 8 - do potrošniških strojev

Pri namestitvi več zaščitnih naprav z različnimi zaščitnimi razredi je potrebna njihova koordinacija s posebnimi dušilkami, ki so zaporedno povezane z SPD. Zaščitne naprave so vgrajene v vezje v naraščajočem vrstnem redu razreda. Brez odobritve bodo bolj občutljivi SPD prevzeli glavno obremenitev in prej odpovedali.

Namestitvi dušilk se lahko izognemo, če dolžina kablovoda med napravami presega 10 metrov. Zato so odvodniki razreda I nameščeni na fasadi še pred števcem, ki ščitijo merilno enoto pred prenapetostmi, drugi in tretji razred pa sta nameščena na ASU in etažnih/skupinskih stikalnih ploščah.

Standard GOST 13109-97 ne podaja nobenih mejnih ali dovoljenih vrednosti impulza, ampak nam daje le obliko tega impulza in njegovo definicijo. Pri meritvah predvidevamo, da se impulzi v omrežju ne smejo pojavljati. In če so, potem bo treba to urediti in poiskati krivce. Pri naših meritvah v omrežjih 0,4 kV nismo naleteli na težave z impulzi. To ni presenetljivo - merjenje na strani 0,4 kV bo vsak impulz absorbiral ali odrezal prenapetostne dušilce, vendar je to tema za drug članek. A kot pravijo, vnaprej opozorjen je oborožen. Zato bomo v članku podali tisto, kar vemo.

To so definicije iz GOST 13109-97:

napetostni impulz - ostra sprememba napetosti na točki v električnem omrežju, ki ji sledi obnovitev napetosti na prvotno ali blizu ravni v času do nekaj milisekund;

— amplituda impulza - največja trenutna vrednost impulza napetosti;

— trajanje impulza - časovni interval med začetnim trenutkom napetostnega impulza in trenutkom ponovne vzpostavitve trenutne vrednosti napetosti na prvotno ali blizu ravni;

Od kod prihajajo impulzi?

Impulzne napetosti povzročajo pojavi strele, pa tudi prehodni procesi med preklopi v napajalnem sistemu. Impulzi strele in stikalne napetosti se bistveno razlikujejo po značilnostih in obliki.

Impulzna napetost je nenadna sprememba napetosti na točki v električnem omrežju, ki ji sledi ponovna vzpostavitev napetosti na prvotni ali blizu ravni v 10-15 μs (impulz strele) in 10-15 ms (impulz preklopa). In če je trajanje fronte tokovnega impulza strele za red velikosti krajše od impulza preklopnega toka, potem je lahko amplituda impulza strele več velikostnih redov večja. Izmerjena maksimalna vrednost razelektritvenega toka strele se lahko glede na polarnost giblje od 200 do 300 kA, kar se redko zgodi. Običajno ta tok doseže 30-35 kA.

Slika 1 prikazuje oscilogram napetostnega impulza, slika 2 pa njegov splošni pogled.

Udari strele v daljnovode ali blizu njih v zemljo povzročijo pojav impulznih napetosti, ki so nevarne za izolacijo vodov in električne opreme transformatorskih postaj. Glavni razlog za odpoved izolacije elektroenergetskih objektov, motnje v oskrbi z električno energijo in stroški njene obnove so poškodbe teh objektov s strelo.

Slika 1 — Oscilogram napetostnega impulza

Slika 2 — Splošni pogled napetostnega impulza

Impulzi strele so pogost pojav. Med razelektritvami strela vstopi v strelovodno napravo zgradb in transformatorskih postaj, povezanih z visoko in nizkonapetostnimi kabli, komunikacijskimi in krmilnimi vodi. Pri eni streli lahko opazimo do 10 impulzov, ki si sledijo v intervalu od 10 do 100 ms. Ko strela udari v ozemljitveno napravo, se njen potencial poveča glede na oddaljene točke in doseže milijon voltov. To prispeva k dejstvu, da se v zankah, opremljenih s kabelskimi in nadzemnimi povezavami, inducirajo napetosti v razponu od nekaj deset voltov do več sto kilovoltov. Ko strela udari v nadzemne vode, se prenapetostni val širi po njih in doseže zbiralke transformatorske postaje. Prenapetostni val je omejen bodisi s trdnostjo izolacije med njenim razpadom bodisi s preostalo napetostjo zaščitnih odvodnikov, pri čemer se ohrani preostala vrednost, ki doseže desetine kilovoltov.

Stikalni napetostni impulzi nastanejo pri preklapljanju induktivnih (transformatorji, motorji) in kapacitivnih (kondenzatorske baterije, kabli) bremen. Pojavijo se med kratkim stikom in njegovo zaustavitvijo. Vrednosti preklopnih napetostnih impulzov so odvisne od vrste omrežja (nadzemno ali kabelsko), vrste vklopa (vklop ali izklop), narave obremenitve in vrste stikalne naprave (varovalka, odklopnik, odklopnik). Preklopni tokovni in napetostni impulzi imajo zaradi gorenja obloka oscilatorno, dušeno, ponavljajočo se naravo.

Vrednosti preklopnih napetostnih impulzov s trajanjem na ravni amplitude impulza 0,5 (glej sliko 3.22), ki je enaka 1-5 ms, so podane v tabeli.

Za napetostni impulz je značilna amplituda U imp.a, največja vrednost napetosti U imp, trajanje vodilnega roba, tj. časovni interval od začetka impulza t začenši, dokler ne doseže največje (amplitude) vrednosti t amper in trajanje impulza napetosti na ravni 0,5 njegove amplitude t amp 0,5. Zadnji dve časovni karakteristiki sta prikazani kot ulomek ∆ t amp/ t imp 0,5.

Vrednost preklopnih impulznih napetosti

Seznam uporabljenih virov

1. Kuzhekin I.P. , Larionov V.P., Prohorov V.N. Strela in zaščita pred strelo. M.: Znak, 2003

2. Kartashev I.I. Upravljanje kakovosti električne energije / I.I. Kartašev, V.N. Tulsky, R.G. Šamonov et al.: ur. Yu.V. Šarova. – M.: Založba MPEI, 2006. – 320 str.: ilustr.

3. GOST 13109-97. Električna energija. Elektromagnetna združljivost tehnične opreme. Standardi kakovosti električne energije v napajalnih sistemih splošnega namena. Vnesite. 1999-01-01. Minsk: Založba standardov IPK, 1998. 35 str.