Устройства защиты от перенапряжений реферат

Аппараты защиты от перенапряжения

Аппараты защиты от перенапряжения

перепад сетевое
напряжение

Перепады сетевого напряжения существуют давно, однако в последние 10 лет
данная проблема становиться всё более актуальной для нашей страны. Это связанно
с постоянным ростом потребления электроэнергии.

Если 15-20 лет назад вся бытовая техника состояла из телевизора и
радиоприемника, то теперь в каждой квартире множество чувствительной бытовой
техники (компьютеры, кондиционеры, микроволновые печи, стиральные машины, видео
и аудио аппаратура), которая практически всё время подключена к сети.

Результатом перенапряжения может стать выход из строя части бытовой
техники, установленной в квартире и подключенной в момент перенапряжения к
сети. В подавляющем большинстве случаев причиной выхода из строя бытовой
техники, является перенапряжение в сети.

После того как у потребителей сгорает бытовая техника, люди начинают
задавать вопросы:

Как такое могло произойти? В чем причина? Как избежать? И возможно
главный вопрос Кто виноват?

Далее я попытаюсь доступно ответить на большинство поставленных вопросов.

Что собой
представляют перенапряжения в сети

Перенапряжения в сети – это результат аварии или избытка электроэнергии,
связанного с ее неравномерным потреблением. Длительная работа при повышенном
напряжении ускоряет расход ресурса аппаратуры, а значительное превышение
нормального уровня напряжения приводит к выходу из строя и возможному
возгоранию.

Авария, избыток энергии – несколько туманно, что кроется за этой
формулировкой?

Почему
возникают перенапряжения в сети

Причин несколько. Выделим самые распространенные:

. Начнем с того, что к электросети переменного тока подключены не только
Вы один (ваша квартира или дом), а множество таких же, как и Вы потребителей,
что немаловажно, и еще многие промышленные и строительные объекты. Казалось бы,
какое влияние может один дом оказать на электросеть? Безусловно, незначительное
влияние.

А если одновременно с Вами тысяча потребителей выключат свою технику,
особенно большой мощности (электрочайники, водонагреватели, микроволновые печи,
кондиционеры, стиральные машины), тогда мы получаем некое перенапряжение, все
Вы замечали по вечерам перепады напряжения, это заметно по лампам накаливания.

Но не стоит пугаться оно все равно будет меньше допустимого ГОСТ и все
Ваше оборудование продолжит работу в нормальном режиме.

Другое дело, что если одновременно вкл/выкл своё оборудование целый завод
или строительный объект. Представляете, какой “скачок” напряжения
произойдет!

Данный вариант возможен в районах, где инфраструктура связана с большим
заводом или крупным строительством. Тогда возможно, что ваша техника выйдет из
строя.

2.
Самая распространенная причина для жилого сектора – это обрывы нулевого
провода.

Все
Вы знаете, в каком плачевном состоянии находятся электрические трансформаторные
подстанции, вводные устройства в здание и этажные электрощитовые подъездов,
чаще всего из-за отсутствия обслуживающего электрика или его безграмотности.

Периодически
необходимо проводить профилактические ремонты в электрощитовых, что в принципе
не делается, поэтому со временем болтовые соединения ослабевают, ухудшается
надежность электрического контакта, что может привести к отгоранию питающих
проводов.

На
схемах видно, что при нормальной работе, напряжение между фазами (L1, L2, L3) и
нулевым рабочим проводником (N) 220 вольт, ток идет от фазы к нулю, а между
фазами напряжение 380 вольт.

В
момент обрыва нулевого рабочего проводника (N), ток пойдет между фазами, т.е. в
розетках будет перенапряжение в пределах от 0 до 380 вольт, зависит оно от
мощности электроприборов подключенных в этот момент.

.
Причина чисто человеческий фактор, точнее безграмотность электрика или
уверенность в себе домашнего мастера.

Дома
погас свет, одна из наиболее частых причин отгорание фазного провода (L1, L2,
L3) или нулевого проводника (N), Вы самостоятельно или, вызвав электрика,
восстанавливаете электропитание, при подключении перепутали провода, подключив
вместо 220В (фаза-ноль), напряжение 380В (две фазы), возможно даже не себе, а
соседям по этажу.

Результат,
мгновенный выход из строя всего электрооборудования подключенного к
электросети.

.
Последний, но не по значению это скачки напряжения, вызванные грозовыми
разрядами вблизи линий электропередачи (ЛЭП).

Очень
опасно, я настоятельно рекомендую, если у Вас нет специального оборудования,
для защиты от перенапряжений, выключайте бытовую технику из сети во время
грозы.

И
так мы рассмотрели основные причины перенапряжений в сети, но легче от этого не
становиться ведь техника уже сгорела, тогда читайте дальше.

Как бороться
с перенапряжением в сети

Существует несколько способов:

. Реконструкция электросетей и обслуживание грамотным электротехническим
персоналом, очень дорогостоящий вариант и только снижающий опасность
возникновения перенапряжения, чаще всего зависит от коммунальных служб

. Использование стабилизаторов напряжения, идеальный вариант для тех, кто
использует очень дорогостоящую аппаратуру. Вы подключаете сетевые провода к
стабилизатору и уже с него снимаете качественное напряжение. Вариант очень
хороший – имеется только один минус – это цена. Цена на хороший (качественный)
стабилизатор мощностью 5 кВт составляет свыше 500 у.е. Соответственно если у
Вас большое количество аппаратуры придется затратить круглую сумму, но зато уж
после этого (при правильном выборе стабилизатора) можете быть спокойны Ваша
техника надежно защищена.

. Если Вы работаете с ценной информацией на компьютере, тогда выбирайте
источник бесперебойного питания (ИБП), что чаще всего применяется в
административных зданиях, но только на офисную технику, на всю бытовую технику
“бесперебойник” не установишь также из-за высокой цены.

. Реле ограничивающие напряжение – выпускаются на данный момент лишь в
европейских странах и ни одного сертифицированного в Казахстане – стоят не
менее 100-200 у.е. Вариант чаще всего применяемый на предприятиях и все же
достаточно дорогой для рядового пользователя.

. Использование параллельно УЗО и ДПН. Один из наиболее доступных
способов защиты от перенапряжений, рассмотрим его подробней.

Устройство защитного отключения (УЗО) – обеспечивает отключение
электроэнергии сети, в случае пробоя утечки тока (если человек взялся за
оголенные провода 10-30 mA или если произошло обгорание изоляции – 300мА).
Данное устройство рекомендовано для установки во всех новостройках и при
реконструкции электросетей.

Существуют два вида УЗО: электромеханические, гарантирует спасение жизни
человека при любом напряжении, наличие внешнего источника питания, но мало
применяется из-за дороговизны; электронные, самый распространенный тип,
зависящий от напряжения сети, что не гарантирует спасение жизни человека при
пониженном напряжении сети.

Датчик превышения напряжения (ДПН) – устройство созданное специально для
защиты от перенапряжения, сконструировано для совместной работы с любыми типами
УЗО (на токи утечки 10-300 mA), как для однофазных, так и для трехфазных сетей.

Принцип заключается в следующем:

В случае если в сети перенапряжение ДПН дает команду УЗО на отключение
электропитания потребителя. Таким образом, Ваша бытовая техника обесточивается,
и скачок напряжения не вредит Вашей бытовой технике. Для восстановления
электропитания просто включите УЗО.

Метод использования параллельно УЗО и ДПН-260 является самым доступным,
на настоящий момент, методом борьбы с перенапряжением.

Вред
заниженного сетевого напряжения

Возможна такая ситуация, когда напряжение в сети сильно занижено. Что
часто встречается на объектах старой постройки в связи с неспособностью старых
проводов выдавать необходимую мощность, а также переключением коммунальными
службами, специально, всех квартир стояка на одноименную фазу, из-за боязни
отгорания нулевого рабочего проводника, что привело бы к перенапряжению в сети.

Пониженное напряжение сети может повредить некоторым функциям бытовых
приборов.

Например: микроволновая печь вращает тарелку, но не нагревает; стиральная
машина работает без остановки; самая частая поломка это выход из строя
компрессора холодильника, вследствие длительной работы с пониженным
напряжением, в связи постоянном включенном положении, даже когда Вас нет дома.

Порча оборудования от заниженного напряжения встречается реже, чем от
перенапряжения. Избежать выхода из строя техники можно, используя пункты 1, 2,
3 и 4, из раздела “Как бороться с перенапряжением в сети”

Устройства защиты от импульсных перенапряжений OVR (УЗИП) предназначены
для защиты электрического и электронного оборудования от импульсных скачков
перенапряжения (грозовых и коммутационных) и выполняют две основных задачи:

· Ограничивают импульсное перенапряжение до необходимого уровня.

· Отводят импульсный ток на землю.

Выпускаются УЗИП следующих типов:

УЗИП Тип 1 предназначены для защиты при прямом попадании молнии в защищаемое
здание и обеспечивают замыкание на землю импульсов тока высокого напряжения при
сохранении эквипотенциальности заземления.

УЗИП Тип 2 предназначены для безопасного замыкания на землю импульсов
тока при удаленном ударе молнии или при переключениях в системе электропитания.

Рекомендуется использовать как вторую ступень защиты, устанавливая после
устройств Тип 1.

УЗИП Тип 1+2 устройства Тип 1 объединены с устройствами Тип 2. Таким
образом, достигается защита от импульсных перенапряжений при прямом ударе
молнии, а также обеспечивается низкий уровень защитного напряжения, необходимый
для защиты большей части электрического и электронного оборудования.(УЗИП)
могут выпускаться с дополнительными функциями.

Все устройства защиты от перенапряжений соответствуют международному
стандарту IEC 61643-1 и стандарту ЕС EN 61643-11.

Устройство
защиты многофункциональное УЗМ-16,50М,51М

Задержка 6 минут или 10 секунд выбирается пользователем, светодиодная
индикация состояния, УЗМ-51М ступенчатая установка напряжения)

Устройство защиты УЗМ изготавливается в пластмассовом корпусе с
креплением на рейку ДИН, в котором смонтировано электронное реле напряжения с
фиксированными нерегулируемыми порогами (УЗМ-51 с регулируемыми порогами)
выполненное на базе микроконтроллера, имеющее на выходе поляризованное
электромагнитное реле с мощными контактами!!! Не заменяет другие аппараты
защиты (автоматические выключатели, УЗО и пр.).

Основные параметры:

Защита нагрузки от импульсных скачков сетевого напряжения макс. ток
шунтирования импульсов варистором – 8000 А

Обеспечивает подавление импульсов с энергией до 200 Дж

Защита нагрузки от повышенного напряжения (более 270 В, для УЗМ-51
242-286 В)

Защита нагрузки от пониженного напряжения (менее 170 В, для УЗМ-51
154-198 В)

Назначение

Устройство защиты многофункциональное УЗМ предназначено для защиты
подключённого к нему оборудования (в квартире, офисе и пр.) от разрушающего
воздействия мощных импульсных скачков напряжения, вызванных электромагнитными
импульсами близких грозовых разрядов или срабатыванием близкорасположенных и
подключённых к этой же сети электромоторов, магнитных пускателей или
электромагнитов, а также, для отключения оборудования при выходе сетевого
напряжения за допустимые пределы (170 – 270В ) в однофазных сетях. Включение
оборудования происходит автоматически при восстановлении сетевого напряжения до
нормального, по истечении задержки повторного включения.

Работа
УЗМ-50М, УЗМ-51М, УЗМ-16

При подаче напряжения питания включается зеленый светодиод. Если
напряжение находится в допустимых пределах, нагрузка включается с задержкой 6
минут или 10 секунд, срабатывает исполнительное реле и загорается светодиод
желтого цвета. Возможно ускоренное включение вручную до истечения шестиминутной
задержки (если напряжение сети в допустимых пределах). Во время работы, если
напряжение выходит за допустимые пределы, происходит автоматическое отключение
нагрузки. При восстановлении напряжения в норму УЗМ автоматически включается с
задержкой 6 минут или 10 секунд.

При повышении напряжения в сети свыше 270В УЗМ отключает реле с задержкой
0,2с, при повышении в сети более 300В происходит ускоренное отключение
<20мс. В случае понижения сети менее 170В УЗМ отключает нагрузку с задержкой
10с, а при понижении напряжения менее 130В происходит ускоренное отключение
<100мс.

В нормальном режиме работы (реле включено) при нажатии кнопки «ТЕСТ»
устройство отключает нагрузку, что говорит о нормальном функционировании
устройства.

Кнопка «ТЕСТ» ручного управления позволяет включить питание на нагрузку,
не дожидаясь окончания времени задержки включения, или выключить, если
требуется обесточить потребители.

При появлении в сети мощных импульсов напряжения встроенный варистор
шунтирует их до безопасной для оборудования величины.

Информация:

фиксированная задержка времени включения (повторного включения) 6 минут
выбрана для того чтобы защитить холодильники, кондиционеры и подобное
оборудование т.к. на компрессоры (установленные в подобных изделиях)
рекомендуется подавать напряжение с задержкой 5-6 минут с момента отключения
напряжения;

в УЗМ-50,51 установлено мощное поляризованное реле (имеет два устойчивых
состояния) которое не находится под постоянным напряжением, а напряжение на
обмотку электромагнитного реле подается в момент переключения т.о. уменьшается
потребление, внутренний нагрев и повышается надежность прибора.

Модуль защиты от повышенного/пониженного напряжения АЗМ.

Данный модуль позволяет защитить бытовую технику от скачков напряжения
сети и повышенного напряжения. Он может быть установлен в любой щитовой (на
лестничной площадке, до вводных автоматов и т.д.). Данный модуль является
полностью автоматизированной защитой от повышенного / пониженного напряжения.

Подача
напряжения после модуля происходит по истечении 2-3 минут. Данная задержка
времени вызвана тем, что модуль производит анализ подаваемого напряжения.
Подаваемое напряжение должно соответствовать параметрам 170В-265В, в случае  не
соответствии данным параметрам, подача напряжения модулем не будет
производиться. В течении 2-3 минут анализа, индикатор модуля горит красным
цветом, этот сигнал показывает, что напряжение не подается.

После
того как модуль произвел необходимый анализ напряжения, и данное напряжение
соответствует требуемым параметрам модуля, происходит подача напряжения и
индикатор загорается зеленым цветом.

В
случае отсутствия напряжения в сети, индикатор не горит.

Если
сравнивать данный модуль с ДПН (датчик повышенного напряжения), то стоит
вспомнить его схему подключения, она выполняется параллельно с УЗО. В данном
модуле не требуется УЗО и подключение модуля АЗМ производится согласно
указанной схемы.

Многие
монтеры, при подключении ДПН (датчик превышения напряжения), допускают одну и
ту же ошибку, они устанавливают ДПН в разрыв линии (как автоматический
однополюсный выключатель). Но такая схема является неправильной и в случае
повышения напряжения, необходимые отключения произведены не будут.

Датчик
превышения напряжения работает совместно с УЗО или дифференциальным автоматом с
током утечки 30 – 300 мА. Напряжение срабатывания ДПН 260 устанавливается в
пределах 255 – 260 В, время срабатывания – 0,01 сек. Выполнен в стандартном
модуле (D=18 мм) и предназначен для установки на DIN – рейку 35 мм.

метки: Ограничитель, Перенапряжение, Конструкция, Принцип, Работа, Фарфоровый, Нелинейный, Пространство

В некоторых случаях оборудование может оказаться под влиянием завышенного, по сравнению с номинальным, напряжения (при грозе или коммутациях электрических цепей).

В этом случае, возрастает вероятность пробоя изоляции установки. Нелинейные ограничители перенапряжений предназначены для использования в качестве основных средств защиты электрооборудования станций и сетей среднего и высокого классов напряжения переменного тока промышленной частоты от коммутационных и грозовых перенапряжений. Ограничители применяются вместо вентильных разрядников соответствующих классов напряжения и включаются параллельно защищаемому устройству или установке.

Ограничитель перенапряжения нелинейный является одним из видов разрядника. Разрядником называется электрический аппарат, предназначенный для ограничения перенапряжений в электротехнических установках и электрических сетях. Первоначально разрядником называли устройство для защиты от перенапряжений, основанный на технологии искрового промежутка. Затем, с развитием технологий, для ограничения перенапряжений начали применять устройства на основе полупроводников и металл-оксидных варисторов, применительно к которым продолжают употреблять термин «разрядник».

Рисунок 1 Условное обозначение ОПН

1. Устройство и принцип действия ОПН

1.1 Устройство ограничителя перенапряжений

Основной элемент ОПН — варистор— переменное, изменяющееся сопротивление. Основная активная часть ОПН состоит из последовательного набора варисторов, соединенных последовательно в «колонку». В зависимости от требуемых характеристик ОПН и его конструкции ограничитель может состоять из одной колонки или из ряда колонок, соединённых последовательно либо параллельно. Отличие материала варисторов ОПН от материала резисторов вентильных разрядников состоит в том, что у нелинейных резисторов ограничителей перенапряжения присутствует повышенная пропускная способность, а также высоконелинейная вольт-амперная характеристика (ВАХ), благодаря которой возможно непрерывное и безопасное нахождение ОПН под напряжением, при котором обеспечивается высокий уровень защиты электрооборудования.

Материал нелинейных резисторов ОПН состоит в основном из оксида (окиси) цинка —ZnO и оболочки в виде глифталевой эмали, повышающей пропускную способность варистора. В процессе изготовления оксид цинка смешивается с оксидами других металлов. Варисторы на основе оксида цинка являются системой, состоящей из последовательно и параллельно включённых p-n переходов. Именно эти p-n переходы определяют нелинейность ВАХ варистора.

4 стр., 1756 слов

Защита электрических сетей от перенапряжения

… от коммутационных и грозовых перенапряжений. Основным элементом ОПН является нелинейный резистор – варистор (varistor, от англ. Vari(able) (Resi)stor – переменное, изменяющееся сопротивление). Основное отличие материала нелинейных резисторов ограничителей от материала резисторов вентильных разрядников состоит в резко …

ОПН конструктивно представляет собой колонку варисторов, заключенных в высокопрочный полимерный корпус из высокомолекулярного каучука (в случае полимерной изоляции прибора), либо колонку варисторов, прижатую к боковой поверхности стеклопластиковой трубы, расположенной внутри фарфора (в случае фарфоровой изоляции).

В ОПН с полимерной изоляцией пространство между стеклопластиковой трубой и колонкой варисторов заполняется низкомолекулярным каучуком, а сама стеклопластиковая труба имеет расчетное количество отверстий для обеспечения взрывобезопасности конструкции при прохождении токов короткого замыкания. У ограничителей перенапряжений с фарфоровой изоляцией на торцевых сторонах покрышки располагают мембраны и герметизирующие резиновые уплотнительные кольца, а на фланцах устанавливают специальные крышки с выхлопными отверстиями. На крышке ограничителя перенапряжений имеется контактный болт для подключения к токоведущей шине. ОПН снабжён изолированной от земли плитой основания. Внутренняя стеклопластиковая труба, мембраны и крышки обеспечивают взрывобезопасность конструкции при прохождении токов короткого замыкания.

Основным конструктивным элементом ОПН является нелинейный рабочий варистор, образованный одной или несколькими параллельно соединенными колонками (1) поставленных один на другой оксидно-цинковых варисторов. Для удобства размещения внутри изолирующего снаружи ребренного фарфорового корпуса (2) нелинейный разрядник разделен на блоки высотой 0,3 — 1,0 м. По концам корпуса закреплены металлические фланцы (3) со смонтированными узлами герметизации и взрывобезопасности (4) и контактными пластинами (5).

Фланцы также являются контактными выводами ограничителя, к которым изнутри присоединяется нелинейный рабочий резистор, а снаружи (к контактным пластинам) — фазный провод и проводник системы заземления распредустройства. Аппараты на напряжение 110 кВ и более снабжаются экранной арматурой, обеспечивающей выравнивание распределения напряжения по высоте колонок варисторов, ограничение стримерной короны на элементах ограничителя и необходимую электрическую прочность его внешней изоляции. Экран обычно выполняется в виде одиночного или расщепленного тороида (6) с по крайней мере двумя экранодержателями (7).

При использовании фарфоровой покрышки в ОПН предусматривается сквозная демпфирующая полость (8), обеспечивающая передачу избыточного давления при аварийном дуговом перекрытии внутри корпуса на клапаны взрывобезопасности (4) и предохраняющая аппарат от взрывного разрушения. Все свободное пространство внутри покрышки, не занятое колонками ОЦВ, элементами их крепления к корпусу и фланцам и демпфирующей полостью, заполняется веществом 9, обладающим высокой теплопроводностью (например, чистым кварцевым песком) и служащим для отвода теплоты от варисторов на корпус ограничителя. После сборки внутренняя полость аппарата вакуумируется, а затем заполняется осушенным азотом, элегазом или каким-либо инертным газом при атмосферном давлении. Система герметизации предотвращает проникновение вовнутрь покрышки влаги и загрязнений, которые могли бы вызвать перекрытие ОПН по внутренней полости и выход его из строя.

16 стр., 7980 слов

Проектирование и расчет защиты от перенапряжений

… данной курсовой работы является определение параметров системы связи, расчет влияний на аппаратуру железнодорожной автоматики, телемеханики и связи (ЖАТС), а также разработка мер и согласованных по параметрам схем защиты от перенапряжений, …

Рис. 1 Конструктивные исполнения нелинейных ограничителей перенапряжений в фарфоровом (а) и полимерном (б) корпусах

1.2 Принцип действия

Защитное действие ограничителя перенапряжений обусловлено тем, что появление опасного для изоляции перенапряжения, вследствие высокой нелинейности резисторов через ограничитель перенапряжений протекает значительный импульсный ток, в результате чего величина перенапряжения снижается до уровня, безопасного для изоляции защищаемого оборудования.

В нормальном рабочем режиме ток через ограничитель имеет емкостный характер и составляет десятые доли миллиампера. Но при возникновении перенапряжений резисторы ОПН переходят в проводящее состояние и ограничивают дальнейшее нарастание перенапряжения до уровня, безопасного для изоляции защищаемой электроустановки. Когда перенапряжение снижается, ограничитель вновь возвращается в непроводящее состояние.

В начальной области варисторы работают под рабочим напряжением, не превышающим наибольшее допустимое рабочее напряжение (сопротивление варисторов велико, через них протекает очень малый ток утечки).

В режим средних токов варистор переходит при возникновении перенапряжения в сети. При этом происходит перегиб ВАХ, сопротивление варисторов существенно уменьшается и через них протекает кратковременный импульс тока. Варистор поглощает энергию импульса и рассеивает её в окружающее пространство в виде тепла. За счёт поглощения энергии, импульс перенапряжения резко падает.

Преимущества ОПН:

1.простота конструкции и высокая надежность;

2.по сравнению с разрядниками, более глубокое ограничение перенапряжения;

3.стойкость к внешнему загрязнению изоляционного корпуса;

4.способность ограничивать внутренние перенапряжения;

5.большая взрывобезопасность у ограничителей перенапряжения с полимерным корпусом;

6.меньшие габариты и масса, чем у разрядников;

7.могут использоваться в сетях постоянного тока;

2. Виды ОПН

2.1 Фарворовые ОПН

Фарфоровые ОПН представляют собой колонку варисторов, прижатую к боковой поверхности стеклопластиковой трубы, расположенной внутри фарфоровой покрышки. Получили большое распространение среди защитных средств, но, в последнее время мало пользуются спросом в связи с появлением ОПН с полимерной покрышкой.

К плюсам ограничителей с фарфоровой изоляцией относят:

1.Относительно малое влияние температурных колебаний на состояние аппарата;

2.Большая механическая устойчивость (это связано с тем, что основная механическая нагрузка прикладывается к изоляционному покрытию).

Недостатки ОПН в фарфоровой покрышке:

1.Недостаточное обеспечение герметичности узла крепления фланца к фарфоровой изоляционной покрышке и сохранение свойств резиновых уплотнителей в процессе длительной эксплуатации;

2.Высокая взрывоопасность (фарфоровые осколки при взрыве разлетаются в разные стороны с огромной скоростью);

3.Масса и габариты (ограничители в полимерной покрышке в 2-3 раза легче ОПН с фарфоровой изоляцией);

4 стр., 1856 слов

Защита электрических сетей от перенапряжения (2)

… (РВ), нелинейными ограничителями перенапряжений (ОПН) и схемными решениями (реакторы, конденсаторы, сопротивления актив-ные и др.). Грозозащита воздушных линий электропередач и подстанций … ограничивают и внутренние перенапряжения. Внешние перенапряжения При эксплуатации на изоляцию воздействуют напряжения, значительно превышающие номинальные перенапряжения. Перенапряжения, возникающие в результате …

4.Худшие по сравнению с ОПНп тепловые характеристики.

2.2 Полимерные ОПН

ОПН состоит из колонки варисторов, заключенных в высокопрочный полимерный корпус из высокомолекулярного каучука. Пространство между стеклопластиковой трубой и колонкой резисторов заполняется низкомолекулярным каучуком, а сама стеклопластиковая труба имеет расчетное количество отверстий для обеспечения взрывобезопасности конструкции при прохождении токов короткого замыкания. На данный момент полимерные ОПН (ОПНп) превзошли по масштабам использования и производства фарфоровые ОПН.

Преимущества ОПНп:

1.Высокая гидрофобность;

2.Значительно высокая взрывобезопасность, чем фарфоровые ОПН;

3.Вандалоустойчивость;

4.Малый вес;

5.Лучшие чем у ОПН в фарфоровой покрышке электрические и разрядные характеристики;

6.Простота монтажа и транспортировки, а также стойкость к ударным и вибрационным воздействиям;

7.Способность работать в условиях естественных и промышленных загрязнений и др.

К недостаткам полимерных ограничителей относятся:

1.Влияние воздействия сезонных колебаний температуры окружающей среды (внутреннее пространство имеет значительно отличающийся коэффициент теплового расширения от материала покрышки, это может привести к деформации ребер покрышки и снижению электрической прочности внешней изоляции);

2.Неправильный расчет механической нагрузки может привести к растрескиванию варисторов ограничителя.

2.3 Одноколонковые

Одноколонковые ОПН конструктивно состоят из одной колонки варисторов. Они выпускаются с длиной пути утечки внешней изоляции, которая соответствует таким степеням загрязнения (согласно ГОСТ 9920): II*, III, IV.

Существуют одноколонковые ОПН на все классы напряжения, при этом максимально используется объём корпуса аппарата, что также значительно снижает массу ОПН по сравнению с многоколонковым ОПН и существенно повышает надежность работы.

2.4 Многоколонковые

Многоколонковые ОПН представляют собой несколько блоков (модулей), которые образуются из определенного числа колонок, соединенных либо последовательно, либо параллельно между собой. Используются при больших классах напряжения сети, ОПН составляют из двух или трех частей (модулей).

Такая конструкция существенно повышает надежность работы ОПН при увлажнении и загрязнении поверхности аппарата.

3. Схемы присоединения ОПН к электрическим сетям

Задача снижения уровня изоляции ЛЭП решается не только за счет улучшения защитных характеристик нелинейных ограничителей (совершенствования структуры материала и конструкции варисторов, форсировки их охлаждения в аппарате, заливки HP полимерными композициями и т.п.), но и оптимизацией схемы ОПН и формы его присоединения к сети. Описанные выше ограничители включены между фазным проводом и землей (рис. 3, а) и, таким образом, предназначены для ограничения перенапряжений, воздействующих на изоляцию электрооборудования относительно земли. Одной из важнейших задач, решение которой практически невозможно с помощью вентильных разрядников, является глубокое ограничение междуфазных перенапряжений. Применение нелинейных ограничителей в полимерных корпусах подвесного исполнения, рассчитанных на длительное воздействие линейного наибольшего рабочего напряжения линии и присоединенных между фазными проводами (рис. 3, б), естественным образом решает эту проблему.

4 стр., 1555 слов

Коммутационные и защитные аппараты высокого напряжения

… и ограничители перенапряжения. Они должны быть установлены вблизи силовых повышающих трансформаторов и вводов воздушных линий в РУ. Они позволяют снизить требования к прочности электрической изоляции аппаратов и оборудования …

Рис. 2 Схемы нелинейных ограничителей перенапряжений и их присоединения к электрическим сетям

На одной типовой поддерживающей или натяжной опоре ВЛ без сколько-нибудь существенного изменения ее конструкции может быть размещено два трехфазных комплекта подвесных ОПН: ограничители фаза-земля подвешиваются параллельно гирляндам изоляторов или (при соответственном увеличении механической прочности на разрыв) вместо гирлянд и соединяются с фазными проводами и землей; ограничители междуфазных перенапряжений подвешиваются к гирляндам ниже фазных проводов и присоединяются между фазами. Также представляется перспективным установка подвесных ограничителей в РУ электрических станций и подстанций, позволяющая существенно сократить их площадь. Низкие механические характеристики электротехнического фарфора па разрыв не позволяют изготавливать подвесные ОПН в фарфоровых корпусах. Однако разработана и успешно применяется конструкция ОПН опорного исполнения, позволяющая одновременно ограничивать как перенапряжения относительно земли, так и междуфазные перенапряжения. Схема такого защитного аппарата, получившего наименование ОПНИ, приведена на рис. 3, в.

Нелинейный рабочий резистор каждой фазы ОПНИ разделен на две последовательно соединенные части (НР1 и НР2).

Все фазы ограничителей соединены между собой искровыми промежутками, включенными звездой. Средняя точка звезды через емкость С соединена с землей. В нормальном эксплуатационном режиме фазное напряжение приложено к последовательно соединенным резисторам НР1 и НР2. При набегании на аппарат волн коммутационных перенапряжений, которые всегда несимметричны, пробиваются искровые промежутки ИП, резисторы НР2 всех фаз оказываются соединенными параллельно, а резисторы НР1 — попарно последовательно между соответственными фазными проводниками. Таким образом, все нелинейные рабочие резисторы трех фаз ограничителей образуют четырехлучевую звезду. Очевидно, что такая схема объединенного защитного аппарата позволяет ограничивать как фазные, так и междуфазные перенапряжения, причем уровни остающихся напряжений могут регулироваться соответствующим подбором значений НР1 и НР2.

4. Обслуживание и методы диагностики ОПН

ограничитель перенапряжение резистор электрический

Поиск неисправного ОПН занимает большое количество времени. В большинстве случаев, оценку состояния ОПН производят визуальным осмотром либо разборкой ОПН и проверкой нормируемых электрических параметров резисторов. В связи со сложностью визуального осмотра, линия, защищаемая от перенапряжений, может оказаться под угрозой. Кроме того, согласно инструкции ЦЭ-936, периодичность текущего ремонта и межремонтных испытаний ограничителей перенапряжений составляет: для ОПН переменного тока — 1 раз в 4 года, а для ОПН постоянного тока — 1 раз в год.

Методы диагностики ОПН:

1.Измерение сопротивления;

2.Измерение токов проводимости ОПН (6-35 кВ) в лабораторных условиях;

3.Измерение токов проводимости ОПН под рабочим напряжением (110-750 кВ);

4.Тепловизионное обследование (с помощью приборов инфракрасной техники с высокой разрешающей способностью по температуре (не ниже 0,5?С)).

1. Гельман, А.С. Основы сварки давлением. : учеб.для вузов/ А.С. Гельман. — M. Высш. шк., 1970.

2. Николаев, Г.А.Специальные методы сварки. учеб.для вузов/Г.А.Николаев, Н.А.Олышанский. — M.Машиностроение, 1975.

33 стр., 16212 слов

Инверторные источники питания для электродуговой сварки

… “Магма-315” и “Магма-500” и ООО “ПТК” -“Инверт-400” (ручная сварка, механизированная сварка плавящимся электродом, сварка неплавящимся электродом – 400 А, ПН – 80 %). Инвертором Инверторы совсем не … разделки или смене пространственного положения шва. В настоящее время наиболее распространена сварка плавя­щимся электродом конвекционным способом с раздельным регулированием скорости подачи проволоки …

3. Мустафаев, Р.И. Справочник молодого электросварщика.: учеб.для вузов/Р.И. Мустафаев. — М.: Высш. шк., 1992.

4. Банов, М.Д. Технология и оборудование контактной сварки. : учеб.для вузов/ М. Д. Банов. — М.:Академия, 2008.

МИНИСТЕРСТВО
СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА И

ПРОДОВОЛЬСТВИЯ
РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

УЧЕРЕЖДЕНИЯ
ОБРАЗОВАНИЯ

«БЕЛОРУССКИЙ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ

ТЕХНИЧЕСКИЙ
УНИВЕРСИТЕТ»

Электрооборудование
сельскохозяйственных предприятий

Реферат

на
тему:

«Электрические
аппараты защиты от перенапряжений»

Подготовил:

Студент
4 курса АЭФ 34 эпт группы

Акинчиц
А.В

.

МИНСК
2015г.

МИНИСТЕРСТВО
СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА И

ПРОДОВОЛЬСТВИЯ
РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

УЧЕРЕЖДЕНИЯ
ОБРАЗОВАНИЯ

«БЕЛОРУССКИЙ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ

ТЕХНИЧЕСКИЙ
УНИВЕРСИТЕТ»

Электрооборудование
сельскохозяйственных предприятий

Реферат

на
тему:

«Выбор
плавкой вставки предохранителя.
Особенность выбора быстродействующих
предохранителей»

Подготовил:

Студент
4 курса АЭФ 34 эпт группы

Акинчиц
А.В

.

МИНСК
2015г.

МИНИСТЕРСТВО
СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА И

ПРОДОВОЛЬСТВИЯ
РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

УЧЕРЕЖДЕНИЯ
ОБРАЗОВАНИЯ

«БЕЛОРУССКИЙ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ

ТЕХНИЧЕСКИЙ
УНИВЕРСИТЕТ»

Электрооборудование
сельскохозяйственных предприятий

Реферат

на
тему:

«Аппараты
токовой защиты асинхронных электродвигателей»

Подготовил:

Студент
4 курса АЭФ 34 эпт группы

Акинчиц
А.В

.

МИНСК
2015г.

Электрические
аппараты защиты от перенапряжений

перепад сетевое

Перепады
сетевого напряжения существуют давно,
однако в последние 10 лет данная проблема
становиться всё более актуальной для
нашей страны. Это связанно с постоянным
ростом потребления электроэнергии.

Если
15-20 лет назад вся бытовая техника состояла
из телевизора и радиоприемника, то
теперь в каждой квартире множество
чувствительной бытовой техники
(компьютеры, кондиционеры, микроволновые
печи, стиральные машины, видео и аудио
аппаратура), которая практически всё
время подключена к сети.

Результатом
перенапряжения может стать выход из
строя части бытовой техники, установленной
в квартире и подключенной в момент
перенапряжения к сети. В подавляющем
большинстве случаев причиной выхода
из строя бытовой техники, является
перенапряжение в сети.

После
того как у потребителей сгорает бытовая
техника, люди начинают задавать вопросы:

Как
такое могло произойти? В чем причина?
Как избежать? И возможно главный вопрос
Кто виноват?

Далее
я попытаюсь доступно ответить на
большинство поставленных вопросов.

Что собой представляют перенапряжения в сети

Перенапряжения
в сети – это результат аварии или избытка
электроэнергии, связанного с ее
неравномерным потреблением. Длительная
работа при повышенном напряжении
ускоряет расход ресурса аппаратуры, а
значительное превышение нормального
уровня напряжения приводит к выходу из
строя и возможному возгоранию.

Авария,
избыток энергии – несколько туманно,
что кроется за этой формулировкой?

Почему возникают перенапряжения в сети

Причин
несколько. Выделим самые распространенные:

1.
Начнем с того, что к электросети
переменного тока подключены не только
Вы один (ваша квартира или дом), а множество
таких же, как и Вы потребителей, что
немаловажно, и еще многие промышленные
и строительные объекты. Казалось бы,
какое влияние может один дом оказать
на электросеть? Безусловно, незначительное
влияние.

А
если одновременно с Вами тысяча
потребителей выключат свою технику,
особенно большой мощности (электрочайники,
водонагреватели, микроволновые печи,
кондиционеры, стиральные машины), тогда
мы получаем некое перенапряжение, все
Вы замечали по вечерам перепады
напряжения, это заметно по лампам
накаливания.

Но
не стоит пугаться оно все равно будет
меньше допустимого ГОСТ и все Ваше
оборудование продолжит работу в
нормальном режиме.

Другое
дело, что если одновременно вкл/выкл
своё оборудование целый завод или
строительный объект. Представляете,
какой “скачок” напряжения произойдет!

Данный
вариант возможен в районах, где
инфраструктура связана с большим заводом
или крупным строительством. Тогда
возможно, что ваша техника выйдет из
строя.

2.
Самая распространенная причина для
жилого сектора – это обрывы нулевого
провода.

Все
Вы знаете, в каком плачевном состоянии
находятся электрические трансформаторные
подстанции, вводные устройства в здание
и этажные электрощитовые подъездов,
чаще всего из-за отсутствия обслуживающего
электрика или его безграмотности.

Периодически
необходимо проводить профилактические
ремонты в электрощитовых, что в принципе
не делается, поэтому со временем болтовые
соединения ослабевают, ухудшается
надежность электрического контакта,
что может привести к отгоранию питающих
проводов.

Гораздо
чаще отгорает нулевой рабочий проводник
(N), что приводит появлению в Вашей
розеточной группе, напряжения свыше
допустимого из-за неравномерности
потребления электроэнергии.

На
схемах видно, что при нормальной работе,
напряжение между фазами (L1, L2, L3) и нулевым
рабочим проводником (N) 220 вольт, ток идет
от фазы к нулю, а между фазами напряжение
380 вольт.

В
момент обрыва нулевого рабочего
проводника (N), ток пойдет между фазами,
т.е. в розетках будет перенапряжение в
пределах от 0 до 380 вольт, зависит оно от
мощности электроприборов подключенных
в этот момент.

3.
Причина чисто человеческий фактор,
точнее безграмотность электрика или
уверенность в себе домашнего мастера.

Дома
погас свет, одна из наиболее частых
причин отгорание фазного провода (L1,
L2, L3) или нулевого проводника (N), Вы
самостоятельно или, вызвав электрика,
восстанавливаете электропитание, при
подключении перепутали провода, подключив
вместо 220В (фаза-ноль), напряжение 380В
(две фазы), возможно даже не себе, а
соседям по этажу.

Результат,
мгновенный выход из строя всего
электрооборудования подключенного к
электросети.

4.
Последний, но не по значению это скачки
напряжения, вызванные грозовыми разрядами
вблизи линий электропередачи (ЛЭП).

И
так мы рассмотрели основные причины
перенапряжений в сети.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

  • #
  • #
  • #
  • #
  • #
  • #

    22.02.2016424.27 Кб74Р.docx

  • #
  • #
  • #
  • #
  • #

Обновлено: 04.05.2023

УЗИП — устройство защиты от импульсных перенапряжений. Предотвращает повреждение электросети в результате внешних и внутренних воздействий, вызванных следующими факторами:

  • Перенапряжение, вызванное попаданием молнии.
  • Скачки напряжения, в результате подключения или отключения силового оборудования, мощных двигателей и т. п.
  • Короткое замыкание.

Основные Классы УЗИП, назначение

В зависимости от назначения и способа применения, УЗИП делятся на три класса.

I класс УЗИП

Используется для защиты зданий и сооружений от возгорания при грозовом воздействии.

Устанавливаются во водно-распределительном устройстве или в распредщите. Обязателен для монтажа в отдельно стоящих зданиях и сооружениях, объектах, подключенных к воздушным ЛЭП, имеющих молниеотвод, находящихся в непосредственной близости от высоких деревьев. То есть объектах расположение которых обуславливает высокую степень риска оказаться под воздействием грозового разряда.

Принцип работы внешней молниезащиты

Грозозащитный разрядник состоит из трех ключевых узлов:

  • Молниеприемника, включающего пассивный громоотвод и активный молниеприемник, ионизирующий воздух для увеличения зоны защиты
  • Тоководов, перенаправляющих избыточный ток на заземлители.
  • Заземлителя – металлического проводника, отводящего разряд в землю.

II класс УЗИП

Применяются для защиты резких изменений параметров электрической сети, в том числе как дополнительная молниезащита

III класс УЗИП

Зашита от скачков напряжения, между фазой и землей, фильтрация высокочастотных помех

Устанавливается вблизи от высокочастотного оборудования. Нейтрализует импульсы, оставшиеся после срабатывания УЗИП первого и второго класса. Широко используется в IT-сфере, медицине и для установки в частных домах.

Принцип работы внутренней молниезащиты

Электромагнитный импульс, возникший после удара молнии, передаётся по электро-, информационной сети, трубопроводам и нейтрализуется благодаря УЗИП и заземлению.

Таким образом, система защиты сооружений и электрических сетей – это комплекс устройств, которые последовательно гасят критическое напряжение, возникшее в сети в результате удара молнии или резкого скачка, вызванного подключением или отключением силового оборудования, коротким замыканием.

Основные классы УЗИП

Характеристики УЗИП

Для правильного выбора оборудования следует ориентироваться на его основные технические характеристики:

Считается, что при попадании молнии в систему внешней молниезащиты половина тока молнии уходит в землю, а вторая половина попадает на главную заземляющую шину (ГЗШ). Далее эти 50% тока распределяются равномерно по всем присоединенным к ГЗШ коммуникациям. Отсюда делается вывод, что минимальная мощность УЗИП определяется именно той частью тока молнии, которая попадёт в систему питания. Учитывая, что 99% ударов молний в России имеют амплитуду 100-200 кА, в расчетах можно исходить из этой цифры. Если в объект входит только трёхфазное электропитание, тогда, при наличии УЗИП, по каждому проводу питания пойдёт около 1/4 от тех 50 кА, которые попадут на ГЗШ, т.е. около 12,5 кА. Это как раз та самая минимальная величина Iimp (10/350), допустимая для УЗИП класса I. С учетом неравномерности распределения токов, рекомендуется брать УЗИП с Iimp не менее 20 кА (10/350).

Виды подключения УЗИП

Перед монтажом следует провести работы по установке контура заземления объекта или проверить работоспособность существующего. Лучшее решение – пригласить контрольно-измерительную лабораторию, чтобы проверить соответствие параметров сопротивления всех элементов сети:

  • петли фаза-ноль;
  • контура заземления;
  • изоляции и т. д.

При устройстве заземляющего контура следует учесть особенности грунта и используемых материалов, архитектуру здания, мощность и другие характеристики установленного оборудования. В зависимости от его параметров выдвигаются требования к организации контура заземления:

  • Здания с аппаратурой связи – сопротивление не должно превышать 4 Ом.
  • Воздушные линии связи – не более 2 Ом.
  • Трансформаторные подстанции, максимальное значение – 4 Ом.
  • Заземление молниеотводов – до 10 Ом.
  • Жилые и административные здания и сетями на 220 или 380 В – не более 30 Ом.

Существует три вида подключения УЗИП:

  • Т-образное (рис. 1) – устройство подключается параллельно к электроцепи. Рабочий ток не идет через УЗИП, что позволяет использовать устройство при любых параметрах системы электроснабжения. Сечение проводников подбирайте согласно рекомендациям производителя устройства.
  • V-образное (рис. 2) – рабочий ток проходит через устройство. Такой вариант демонстрирует лучшие показатели защиты от грозового воздействия.
  • Последовательное (рис. 3) – устройство защиты располагается в разрыве питающего провода. Важно, чтобы номинальный ток нагрузки прибора был больше предельного рабочего тока цепи.

Как выбрать УЗИП

Помимо технических характеристик УЗИП, при выборе устройства нужно учитывать следующие показатели:

  • Тип ввода: воздушный или кабельный.
  • Способ установки: наружный или внутренний.
  • Способ подключения УЗИП с учетом режима с общей точкой и режима установки.
  • Количество фаз: одно- или трехфазные.
  • Количество вводов: одно- или двухвводные.
  • Тип системы заземления и т.д.

Характеристики импульсов перенапряжения

Импульсы перенапряжений в сети характеризуются формой волны и амплитудой тока. Форма импульса тока характеризуется временем его нарастания и спада — для европейских стандартов это импульсы 10/350 мкс и 8/20 мкс. В России, как это случается часто в последнее время, переняли стандарты Европы и появился ГОСТ Р 51992-2002. Числа в обозначении формы импульса означают следующее:
— первая — время (в микросекундах) нарастания импульса тока с 10% до 90% от максимального значения тока;
— вторая — время (в микросекундах) спада импульса тока до 50% от максимального значения тока;

Защитные устройства делятся на классы в зависимости от мощности импульса, который они могут рассеять:
1) Класс 0 (А) — внешняя грозозащита (в данном посте не рассматриваем);
2) Класс I (B) — защита от перенапряжений, характеризующихся импульсными токами амплитудой от 25 до 100 кА формой волны 10/350 мкс (защита в вводно-распределительных щитах здания);
3) Класс II ( C) — защита от перенапряжений, характеризующихся импульсными токами амплитудой от 10 до 40 кА формой волны 8/20 мкс (защита в этажных щитах, электрощитах помещений, вводах электропитающего оборудования);
3) Класс III (D) — защита от перенапряжений, характеризующихся импульсными токами амплитудой до 10 кА формой волны 8/20 мкс (в большинстве случаев защита встроена в оборудование — если оно изготовлено в соответствии с ГОСТ);

Приборы защиты от импульсных перенапряжений

Основными двумя приборами УЗИП являются разрядники и варисторы различной конструкции.

Разрядник
Варистор

В исходном состоянии варистор имеет высокое внутреннее сопротивление (от сотен кОм до десятков и сотен МОм). При достижении напряжения на контактах варистора определенного уровня, он резко снижает свое сопротивление и начинает проводить значительный ток, при этом напряжение на контактах варистора изменяется незначительно. Как и разрядник, варистор способен поглотить энергию импульса перенапряжения длительностью до сотен микросекунд. Но при длительном повышенном напряжении, варистор выходит из строя с выделением большого количества тепла (взрывается).
Все варисторы в исполнении на DIN-рейку оснащены тепловой защитой, предназначенной для отключения варистора от сети при его недопустимом перегреве (при этом по локальной механической индикации можно определить, что варистор вышел из строя).
На фото варисторы с встроенным тепловым реле после превышения рабочего напряжения разных значений. При значительном перенапряжении такая встроенная тепловая защита практически не эффективна — варисторы взрываются так, что уши закладывает. Однако, встроенная тепловая защита в варисторных модулях на DIN-рейку достаточно эффективна при любых длительных перенапряжениях, и успевает отключить варистор от сети

Небольшое видео натуралистических испытаний 🙂 (подача на варистор диаметром 20 мм повышенного напряжения — превышение на 50 В)

Основные характеристики варисторов:
1) Класс защиты (см. выше). Обычно варисторы имеют класс защиты II ( C), III (D);
2) Номинальное рабочее напряжение — длительное, рекомендованное производителем рабочее напряжение варистора;
3) Максимальное рабочее переменное напряжение — предельное длительное напряжение варистора, при котором он гарантированно не откроется;
4) Максимальный импульсный разрядный ток (8/20) мкс — максимальное значение амплитуды тока с формой волны (8/20) мкс, при котором варистор не выйдет из строя и обеспечит ограничение напряжения на заданном уровне;
5) Номинальный импульсный разрядный ток (8/20) мкс — номинальное значение амплитуды тока с формой волны (8/20) мкс, при котором варистор обеспечит ограничение напряжения на заданном уровне;
6) Напряжение ограничения — максимальное напряжение на варисторе при его открытии из-за возникновения импульса перенапряжения;
7) Время срабатывания — время открывания варистора (практически для всех варисторов — менее 25 нс);
8) (редко указываемый производителями параметр) классификационное напряжение варистора — статическое напряжение (медленно изменяемое во времени), при котором ток утечки варистора достигает значения 1 мА. Измеряется подачей постоянного напряжения. В большинстве случаев оно на 15-20% превышает максимальное рабочее переменное напряжение, приведенное к постоянному (переменное напряжение, умноженное на корень из 2) ;
9) (очень редко указываемый производителями параметр) допустимая погрешность параметров варистора — практически для всех варисторов ±10%. Эту погрешность следует учитывать при выборе максимального рабочего напряжения варистора.

Краткий обзор производителей УЗИП

Ведущими производителями, специализирующимися на УЗИП низковольтных сетей являются: Phoenix Contact; Dehn; OBO Bettermann; CITEL; Hakel. Также у многих производителей низковольтной аппаратуры, в продукции имеются модули УЗИП (ABB, Schneider Electric и др.). Кроме того, китай успешно копирует УЗИП мировых производителей (поскольку Варистор достаточно простой прибор, китайские производители изготавливают довольно качественную продукцию — например модули TYCOTIU).
Кроме того, на рынке довольно много готовых щитков защиты от импульсных перенапряжения, включающих в себя модули одного или двух классов защиты, а также предохранители для обеспечения безопасности, в случае выхода из строя защитных элементов. В этом случае, щиток закрепляется на стене и подключается к имеющейся электропроводке в соответствии с рекомендациями производителя.
Стоимость УЗИП разнится в зависимости от производителя в разы. В свое время (несколько лет назад), мною был проведен анализ рынка и выбран ряд производителей II класса защиты (некоторые в список не попали, в связи с отсутствием исполнений модулей на требуемое длительное рабочее напряжения 320 В или 350 В).
Как замечание по качеству, могу выделить только модули HAKEL (например PIIIMT 280 DS) — они имеют слабые контактные соединения вставок и изготовлены из горючего пластика, что запрещено ГОСТ Р 51992-2002. На данный момент HAKEL обновили ряд продукции — о ней ничего сказать не могу, т.к. не буду использовать HAKEL больше никогда

Применение УЗИП класса III (D) и защиту цифровых цепей устройств оставим на потом.
В заключение могу сказать, если после прочтения всего у вас появилось больше вопросов, чем после прочтения заголовка — это хорошо, поскольку тема заинтересовала, а она настолько необъятная, что можно не одну книгу написать.

Устройство защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП) — устройство предназначенное для защиты электрической сети и электрооборудования от перенапряжений которые могут быть вызваны прямым или косвенным грозовым воздействием, а так же переходными процессами в самой электросети.

Другими словами УЗИПы выполняют следующие функции:

— Защита от удара молнии электрической сети и оборудования, т.е. защита от перенапряжений вызванных прямыми или косвенными грозовыми воздействиями

— Защита от импульсных перенапряжений вызванных коммутационными переходными процессами в сети, связанных с включением или отключением электрооборудования с большой индуктивной нагрузкой, например силовых или сварочных трансформаторов, мощных электродвигателей и т.д.

— Защита от удаленного короткого замыкания (т.е. от перенапряжения возникшего в результате произошедшего короткого замыкания)

[Реклама] Компания Приборэнерго производит качественные УЗИП с упором на надежность.

УЗИПы имеют различные названия: ограничитель перенапряжений сети — ОПС (ОПН), ограничитель импульсных напряжений — ОИН, но все они имеют одинаковые функции и принцип работы.

Внешний вид УЗИП:

Внешний вид УЗИП

Принцип работы и устройство защиты УЗИП

Принцип работы УЗИПа основан на применении нелинейных элементов, в качестве которых, как правило, выступают варисторы.

Варистор — это полупроводниковый резистор сопротивление которого имеет нелинейную зависимость от приложенного напряжения.

Ниже представлен график зависимости сопротивления варистора от приложенного к нему напряжения:

Из графика видно, что при повышении напряжения выше определенного значения сопротивление варистора резко снижается.

Как это работает на практике разберем на примере следующей схемы:

Схема работы узип

На схеме упрощенно представлена однофазная электрическая цепь, в которой через автоматический выключатель подключена нагрузка в виде лампочки, в цепь так же включен УЗИП, с одной стороны он подключен к фазному проводу после автоматического выключателя, с другой — к заземлению.

В нормальном режиме работы напряжение цепи составляет 220 Вольт, при таком напряжении варистор УЗИПа обладает высоким сопротивлением измеряющимся тысячами МегаОм, настолько высокое сопротивление варистора препятствует протеканию тока через УЗИП.

Что же происходит при возникновении в цепи импульса высокого напряжения, например, в результате удара молнии (грозового воздействия).

устройство защиты узип

На схеме видно что при возникновении импульса в цепи резко возрастает напряжение, что в свою очередь вызывает мгновенное, многократное уменьшение сопротивления УЗИПа (сопротивление варистора УЗИПа стремится к нулю), уменьшение сопротивление приводит к тому, что УЗИП начинает проводить электрически ток, закорачивая электрическую цепь на землю, т.е. создавая короткое замыкание которое приводит к срабатыванию автоматического выключателя и отключению цепи. Таким образом ограничитель импульсных перенапряжений защищает электрооборудование от протекания через него импульса высокого напряжения.

Классификация УЗИП

Согласно ГОСТ Р 51992-2011 разработанного на основе международного стандарта МЭК 61643-1-2005 есть следующие классы УЗИП:

УЗИП 1 класс — (так же обозначается как класс B) применяются для защиты от непосредственного грозового воздействия (удара молнии в систему), атмосферных и коммутационных перенапряжений. Устанавливаются на вводе в здание во вводно-распределительном устройстве (ВРУ) или главном распределительном щите (ГРЩ). Обязательно должен устанавливаться для отдельно стоящих зданий на открытой местности, зданий подключаемых к воздушной линии, а так же зданий имеющих молниеотвод или находящихся рядом с высокими деревьями, т.е. зданиях с высоким риском оказаться под прямым или косвенным грозовым воздействием. Нормируются импульсным с формой волны 10/350 мкс. Номинальный разрядный ток составляет 30-60 кА.

УЗИП 2 класс — (так же обозначается как класс С) применяются для защиты сети от остатков атмосферных и коммутационных перенапряжений прошедших через УЗИП 1-го класса. Устанавливаются в местных распределительных щитках, например во вводном щитке квартиры или офиса. Нормируются импульсным током с формой волны 8/20 мкс Номинальный разрядный ток составляет 20-40 кА.

УЗИП 3 класс — (так же обозначается как класс D) применяются для защиты электронной аппаратуры от остатков атмосферных и коммутационных перенапряжений, а так же высокочастотных помех прошедших через УЗИП 2-го класса. Устанавливаются в разветвительные коробки, розетки, либо встраивается непосредственно в само оборудование. Примером использования УЗИПа 3-го класса служат сетевые фильтры применяемые для подключения персональных компьютеров. Нормируются импульсным током с формой волны 8/20 мкс. Номинальный разрядный ток составляет 5-10 кА.

Маркировка УЗИП — характеристики

характеристики узип

Характеристики УЗИП:

  • Номинальное и максимальное напряжение — максимальное рабочее напряжение сети на работу под которым рассчитан УЗИП.
  • Частота тока — рабочая частота тока сети на работу при которой рассчитан УЗИП.
  • Номинальный разрядный ток (в скобках указана форма волны тока) — импульс тока с формой волны 8/20 микросекунд в килоАмперах (кА), который УЗИП способен пропустить многократно.
  • Максимальный разрядный ток (в скобках указана форма волны тока) — максимальный импульс тока с формой волны 8/20 микросекунд в килоАмперах (кА) который УЗИП способен пропустить один раз не выйдя при этом из строя.
  • Уровень напряжения защиты — максимальное значение падения напряжения в килоВольтах (кВ) на УЗИПе при протекании через него импульса тока. Данный параметр характеризует способность УЗИПа ограничивать перенапряжение.

Схема подключения УЗИП

Общим условием при подключении УЗИП являетя наличие со стороны питающей сети предохранителя или автоматического выключателя соответствующего нагрузке сети, поэтому все представленные ниже схемы будут включать в себя автоматические выключатели (схему подключения УЗИП в электрощитке смотрите здесь):

Схемы подключения УЗИП (ОПС, ОИН) в однофазную сеть 220В (двухпроводную и трехпроводную):

Схемы подключения УЗИП (ОПС, ОИН) в трехфазную сеть 3800В

Принципиальные схемы подключения УЗИП выглядят следующим образом:

принципиальные электрические схемы подключения узип

При устройстве многоступенчатой защиты от перенапряжения, т.е. установки УЗИПов 1-го класса в ВРУ здания совместно с УЗИПами 2-го класса в распределительных щитах здания и с УЗИПами 3-го класса, например, в розетках, необходимо соблюдать расстояние между УЗИПами по кабелю не менее 10 метров:

Устройство многоступенчатой защиты электросети здания от перенапряжений

Была ли Вам полезна данная статья? Или может быть у Вас остались вопросы? Пишите в комментариях!

Не нашли на сайте статьи на интересующую Вас тему касающуюся электрики? Напишите нам здесь. Мы обязательно Вам ответим.

Новичку об основах в области экстремальных и чрезвычайных ситуаций, выживания, туризма. Также будет полезно рыбакам, охотникам и другим любителям природы и активного отдыха.

вторник, 18 августа 2020 г.

Устройство защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП)

Устройство защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП) – это устройство защиты от импульсных перенапряжений, которое обеспечивает защиту электроустановок до 1 кВ. Устройство защищает от перенапряжений в электросети, а также от грозовых воздействий посредством отвода импульсов тока на землю. УЗИП применяют только в низковольтных силовых распределительных системах. Данное устройство подходит как для промышленных предприятий, так и для жилых строений.

Устройство защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП)

УЗИП конечно вещь хорошая и нужная, но ее использование в электропитании дома не является обязательным. В случае подключения данного устройства стоит помнить, что оно подбирается индивидуально для каждой системы заземления. Именно по этой причине непосредственно перед покупкой рекомендуется воспользоваться услугами опытного электрика, дабы избежать неприятностей.

Помимо аббревиатуры УЗИП можно встретить и другие распространенные названия. Например, ОПС – ограничитель перенапряжения сети или ОИН – ограничитель импульсных напряжений.

Устройство защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП)

Принцип действия устройства защиты от импульсных перенапряжений

Принцип работы УЗИП заключается в применении варисторов – нелинейный элемент в виде полупроводникового резистора сопротивления от приложенного напряжения.
При кратковременном превышении напряжения от заданного значения, происходит резкое падение сопротивления варистора, встроенного в корпус.

При нормальном однофазном напряжении в пределах 220В, встроенный варистор имеет большое сопротивление. Соответственно ток через него не течет.
Если же происходит кратковременный импульс, во много раз превышающий пороговое напряжение, варистор резко меняет внутреннее сопротивление, вплоть до нулевых значений.
Вследствие чего фаза через него спокойно устремляется на заземляющий контур. И все перенапряжение, грубо говоря, сливается в землю.

Как только импульс проходит, варистор автоматически возвращается в нормальное (закрытое) состояние.

При достаточно длительном воздействии импульса создается искусственное короткое замыкание, на которое срабатывает автомат, отключая всю цепочку.
Получается, что УЗИП “повреждается” раньше, чем защищаемое оборудование. Тем самым, оно его и спасает.
При этом нельзя сказать, что УЗИП одноразовое устройство. Все будет зависеть от величины импульса, его продолжительности, грозового разряда и силы тока.

Остаточное напряжение, которое все равно в некоторой степени доходит до эл.приборов в этот кратковременный промежуток времени, получается сглаженным до безопасной величины и не оказывает негативных последствий.

  • Несимметричный (синфазный) – при перенапряжении устройство направляет импульсы на землю (фаза – земля и нейтраль – земля)
  • Симметричный (дифференциальный) – при перенапряжении энергия направляется на другой активный проводник (фаза – фаза или фаза – нейтраль).

Виды устройств защиты от импульсных перенапряжений

  • коммутирующие
  • ограничивающие
  • комбинированные

Коммутирующие УЗИП

Характерной особенностью коммутирующих устройств является высокое сопротивление, которое при возникновении сильного импульса в напряжении мгновенно падает до нуля. Принцип работы коммутирующих устройств основывается на разрядниках.

Ограничители сетевого перенапряжения (ОПН) (огриничивающие УЗИП)

Для ограничителя сетевых напряжений также характерно высокое сопротивление. Его отличие от коммутирующего аппарата только в том, что снижение сопротивления происходит постепенно.
ОПН основывается на работе варистора (резистора), который используется в его конструкции. Сопротивление варистора находится в нелинейной зависимости от воздействующего на него напряжения. При резком увеличении напряжения происходит также резкое увеличение силы тока, который проходит непосредственно через варистор и таким образом сглаживаются электрические импульсы, после чего ограничитель сетевого напряжения возвращается в первоначальное состояние.

Комбинированные УЗИП

УЗИП комбинированного типа объединяют в себе разрядники и варисторы, и могут выполнять как функцию разрядника так и ограничителя.

Классы устройств защиты от импульсных перенапряжений

  • устройство I класса (категория перенапряжения IV) – защищает систему от прямых ударов молнии в систему внешней молниезащиты и попадание молнии в линию электропередач вблизи объекта.
    Устанавливается в главном распределительном щите (ГРЩ) или в вводно-распределительном устройстве (ВРУ). Такое УЗИП нужно использовать если здание находится на открытой местности и окружено множеством высоких деревьев, что увеличивает риск грозового воздействия.
    Этот тип рассчитан на пиковое значение тока с фронтом 10/350 мс. Это значит, что рост тока до максимального значения происходит в течение 10 мс. Далее его значение падает на 50% через 350 мс. Такое наблюдается именно при прямом ударе молнии. Это очень малое время воздействия, на которое остальные защитные аппараты зачастую не успевают среагировать. А при достаточном импульсном токе, просто выходят из строя, никак не защищая подключенное оборудование.
    Тип 1 используется при наличии системы молниезащиты – молниеотвод, металлическая сетка на здании.
  • устройство II класса (категория перенапряжения III) – используется как дополнение к устройству I класса для защиты сети от ударов молнии в ЛЭП и от переключений в системе электроснабжения, т.е. от импульсных скачков напряжения, которые появляются при включении-отключении очень мощного оборудования, либо при непрямом попадании молнии.
    Устанавливается в вводных распредустройствах многоквартирных жилых зданий или в уличных ВРУ частных коттеджей и домов (при воздушном вводе в здание это требует ПУЭ, пункт 7.1.22. Получается, что УЗИП Т-2 должны использоваться в частном секторе практически всегда.).
    Они рассчитаны на пиковое значение тока с фронтом 8/20мс. То есть, максимум тока достигается за 8мс, а спадает он наполовину за 20мс.

  • устройство III класса (категория перенапряжения II) – защищает от остаточных импульсных перенапряжений, образующихся при коротких замыканиях, либо после гашения основного импульса, первыми двумя классами УЗИП. Также работают в качестве фильтров высокочастотных помех.
    Используются для защиты чувствительного электронного оборудования, поблизости от которого и устанавливаются.
    Эта защита нужна очень чувствительному электронному оборудованию. Например, дорогостоящим медицинским приборам, компьютерам и т.п. Также актуальны для частного дома или квартиры – подключаются и устанавливаются непосредственно у потребителей.
    Третий класс применяют только как дополнительную защиту к Т-2, и он имеет более низкую разрядную способность.
    Тип Т-3 обязательно устанавливается, если приборы расположены далее 30 метров от вводного УЗИП Т-2.

Если у вас нет желания выстраивать всю эту трехступенчатую защиту, приобретайте УЗИП, которые изначально идут с расчетом работы в трех зонах 1+2+3 или 2+3. Такие модели тоже выпускаются. И будут наиболее универсальным решением для применения в частных домах. Однако стоимость их конечно отпугнет многих.

Обратите внимание, что для обеспечения селективности защиты, нельзя устанавливать УЗИП разных классов параллельно один за другим в одном месте. Иначе максимальный ток молнии изначально пойдет совсем не через то устройство и элементарно сожгет его. Чтобы этого не произошло, между УЗИП разного класса должен быть развязывающий элемент – индуктивность. Роль этой индуктивности выполняет обычный кабель или провод. Рекомендуемое расстояние между разными УЗИП – не менее 10 метров.

В маркировке УЗИП может быть указан класс В (см. I класс выше), класс С (см. II класс выше), класс D (см. III класс выше)/

Классификация УЗИП по степени разряда тока

Как выбрать устройство защиты от импульсных перенапряжений

  • Первое, что нужно сделать при выборе УЗИП это определить систему заземления, которая используется в здании. Т.к. производители выпускают УЗИП на разные схемы заземления

  • выдерживаемая температура при приобретении устройства. Большинство УЗИП рассчитано на работу при температуре до -25. Если в вашем регионе очень холодный климат, и зимы бывают суровыми, тогда электрощит не должен находиться на улице, иначе устройство выйдет из строя.
  • номинальное и максимальное напряжение сети. Это напряжение, при котором устройство будет нормально работать не срабатывая. При его превышении УЗИП становится активным.

В связи с положением, при котором возникла необходимость установки УЗИП, выбирается подходящий класс (I, II, III).

Также важно учитывать выдерживаемое устройством напряжение. Для устройств I-го класса этот показатель не превышает 4 кВ. Устройство II класса выдерживает уровень напряжения до 2,5 кВ, а устройство III класса до 1,5 кВ.

Еще одним важным параметром при выборе УЗИП является максимальное длительное рабочее напряжение – действующее значение переменного или постоянного тока, которое длительно подаётся на УЗИП. Этот параметр должен быть равен номинальному напряжению в сети. Подробно можно ознакомиться с информацией в стандарте МЭК 61643 – 1, приложение 1.

При подключении УЗИП для защиты оборудования важно учитывать его номинальный постоянный или переменный ток, который может поддаваться нагрузке.

В некоторых УЗИП можно менять блок с варистором, оставив колодку на месте.

Как подключать устройство защиты от импульсных перенапряжений

Установка УЗИП производится в зависимости от показателя напряжения: 220В (одна фаза) и 380В (три фазы).

Схема подключения может быть направлена на бесперебойность или на безопасность, нужно определить приоритеты. В первом случае может временно отключиться молниезащиты для того, чтобы не допустить перебоя в снабжении потребителей. Во втором же случае недопустимо отключение молниезащиты, даже на несколько секунд, но возможно полное отключение снабжения.

Рекомендуется использовать предохранители для дополнительной защиты УЗИП, которые ставятся непосредственно на само устройство.

Во всех трех вариантах подключения при перенапряжении ток направляется на землю через кабель заземления или же через общий защитный провод, что не дает импульсу навредить всей линии и оборудованию.

Для эффективной защиты приходится уменьшать расстояние по кабелю. Поэтому общая длина всей цепочки, через которую подключается УЗИП (провод на фазу + провод до заземления) не должна превышать 50 см. А сечение самого кабеля для типа-2 должно быть от 4 мм 2 и выше, для класса 1 от 16 мм 2 и выше.

Обязательным условием установки УЗИП является наличие аппарата защиты перед ним – автомата или предохранителя. Причём многие рекомендуют именно предохранитель, т.к. в любом автоматическом выключателе есть катушка, обладающая индуктивностью. И может получиться ситуация, когда ток молнии, помимо самого УЗИП, вынужден будет пройти через всю катушку, образуя на ней дополнительное напряжение.
Только не путайте назначение предохранителей или автоматов. Они не нужны для защиты самого УЗИП. Их обязанность – отсоединить после срабатывания поврежденный элемент цепи. УЗИП выполнив свою главную задачу, остается фактически “закороченным”, и подать напряжение на все остальное оборудование с короткозамкнутым элементом внутри цепи вы не сможете.

Большинство молний многокомпонентные и их разряд вызывает не один импульс, а несколько и эти импульсы достигают УЗИП одномоментно. Представьте себе такую картину – пришла первая волна максимальной величины и заставила не просто сработать УЗИП, но и вывела из строя с аппаратом защиты до него. И тут же за первым импульсом накатывает второй (всего через 60-80мс), а защиты уже нет! Поэтому иногда лучше защиту в виде автоматов или предохранителей размещать на главном вводе. Она после первого срабатывания будет гасить всю сеть 220В/380В.

В общем виде установка УЗИП будет выглядеть вот так

или, если вам удобно, то как то так

Ниже приведены основные схемы подключения УЗИП в зависимости от исполнения систем заземления на примере моделей от Schneider Electric

Читайте также:

      

  • Реферат критерии и оценки безопасности пищевых продуктов
  •   

  • Искусство общения с агрессивным пациентом неприятный больной реферат
  •   

  • Химические методы борьбы с эмульсиями классификация деэмульгаторов и их основные свойства реферат
  •   

  • Реферат болезнь иценко кушинга
  •   

  • Азербайджанская демократическая республика реферат

Подборка по базе: Практическая работа Изучение маркировок различных видов промышле, Курсовая работа %22Внутреннее электроснабжение промышленных и гр, Особенности и основные требования к системам электроснабжения пр, 08.02.09 «Монтаж, наладка и эксплуатация электрооборудования про, Глава 2. Стадии развития отношений с клиентами на промышленных и, Организация и планирование электроснабжения промышленных установ, КР Проектирование гражданских и промышленных зданий.pdf, Электрооборудование промышленных и гражданских зданий (Митрофано, ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ.docx, Проектирование оснований и фундаментов для промышленных зданий –


Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

«Уфимский государственный нефтяной технический университет»
Кафедра «Электротехника и электрооборудование предприятий»

РЕФЕРАТ
по дисциплине: «Электрооборудование промышленных предприятий»

На тему: «Атмосферные перенапряжения и молниезащита промышленных объектов.»

Выполнила ст. гр. БАЭсз 18-01 Яценко М.В.
Проверил: доцент, кандидат наук Лопатин В.П.

Уфа 2021

Содержание

коммутационный пускозащитный предохранитель аппаратура

Введение

1. Классификация перенапряжений

2. Атмосферные перенапряжения

3. Молниезащита промышленных объектов

Список использованной литературы

Введение
Номинальным напряжением изоляции оборудования электрической сети определяется его оптимальное рабочее напряжение в процессе эксплуатации. Работа сети неизбежно сопровождается постоянными колебаниями рабочего напряжения, вызванными изменениями нагрузки, схемы питания сети, числа работающих генераторов и т.п. В случае коротких замыканий, внезапных разрывов цепи, отключение нагрузки и других неблагоприятных режимов возможны большие отклонения воздействующего на изоляцию напряжения от заданного нормальным режимом значения. На напряжение промышленной частоты могут накладываться кратковременные импульсы, вызванные переходными процессами в сети или внешними воздействиями, такими, как влияние соседних цепей либо грозовые разряды. Любое превышение этих напряжений принято называть перенапряжением электрической стойкости изоляции или просто перенапряжением.

  1. Классификация перенапряжений

Перенапряжение, любое увеличение (повышение) напряжения, в какой-либо части установки или линии электропередачи, достигающее величины, опасной для состояния изоляции установки[1][2][3]. При перенапряжениях создаются тяжелые условия для работы изоляции, т.к. они могут во много раз превышать максимальное рабочее напряжение. Перенапряжение представляет также опасность для людей, находящихся во время перенапряжения в непосредственной близости от установки или линии[4].

Перенапряжения подразделяются на:

  1. Внешние (грозовые)
  2. Внутренние (коммутационные и квазистационарные)

К основным характеристикам перенапряжения (которые, как правило, являются случайными величинами) относят следующие:

  1. Максимальное значение амплитуды напряжения при перенапряжении или кратность перенапряжений (равная отношению максимального значения перенапряжения к амплитуде наибольшего допустимого рабочего напряжения).
  2. Длительность воздействия перенапряжения.
  3. Форма кривой перенапряжений (апериодическая, колебательная, высокочастотная и др.).
  4. Широта охвата элементов электрической цепи.

Все перечисленные характеристики имеют стохастическую природу и имеют значительный статический разброс, который обязательно учитывается при расчетах. Для изоляции высоковольтных устройств низких и средних классов напряжения (U≤220 кВ) наиболее опасными являются грозовые перенапряжения. Их изоляция выдерживает коммутационные перенапряжения любой кратности.

Для изоляции высоковольтных устройств высоких и сверхвысоких классов напряжения (U≥330 кВ) наиболее опасными являются коммутационные перенапряжения.

Поэтому на низких классах напряжения ограничивают специальными устройствами только грозовые перенапряжения, а на высоких классах принудительно ограничивают и внутренние перенапряжения[18].

  1. Атмосферные перенапряжения

Главную опасность в электрических установках напряжением 1 …220 кВ представляют возникающие при грозовых разрядах атмосферные перенапряжения.

П роцесс атмосферного перенапряжения упрощенно можно представить следующим образом. Нижняя часть грозового облака (обычно заряженная отрицательно) и земля образуют своего рода конденсатор с обкладками облако — земля (рис. 1). По мере накопления отрицательных зарядов облака и положительных зарядов земли растет напряженность электрического поля между ними. Когда напряженность в каком-нибудь месте достигает критического значения (25…30 кВ/см), воздух ионизируется и начинается развитие разряда с облака на землю. Рис.1.

Перед моментом разряда в проводах линии электропередачи возникает электрический ток, обусловленный притягиванием положительных зарядов с дальних участков линии к месту расположения облака. После разряда молнии электрическое поле исчезает вследствие нейтрализации зарядов облака и земли, накопившиеся в линии заряды больше не удерживаются электрическим полем и начинают растекаться к обоим концам линии. Так возникают две электромагнитные волны индуктированного перенапряжения, движущиеся по линии в противоположных направлениях со скоростью света[13].

Прямой удар молнии в линию электропередачи при этом не обязателен. Но если он происходит, то также приводит к образованию двух волн перенапряжения, идущих вдоль линии в противоположные стороны. В данной ситуации перенапряжение особенно велико, амплитуда тока молнии достигает в среднем 25 кА, а в одном случае из ста — 200 кА. Между проводами и землей возникает напряжение, определяемое по эмпирической формуле U = 100/м.

Если это напряжение превышает электрическую прочность изоляции в какой-либо точке линии или на подстанции, то происходит перекрытие изоляции, ее пробой и короткое замыкание.

  1. Молниезащита промышленных объектов

Электрические установки на подстанциях защищают от прямых ударов молнии вертикальными стержневыми молниеотводами, а линии — горизонтальными молниеотводами. Вертикальный стержневой молниеотвод представляет собой высокий столб с проложенным вдоль него стальным проводом, который соединен с заземлителем. Горизонтальный молниеотвод представляет собой провод, расположенный над фазными проводами линии на тех же опорах. Чем выше над защищаемым объектом расположен молниеотвод, тем больше его защитная зона, в которой молниеотвод как бы перехватывает молнию и отводит ее в землю.

Для защиты объектов, занимающих большую площадь (например, открытых подстанций), применяют два или четыре вертикальных молниеотвода. Площадь защитной зоны группы из двух и особенно из четырех молниеотводов значительно больше, чем сумма площадей защитных зон двух или четырех одиночных молниеотводов. Необходимое условие защищенности всей площади четырьмя молниеотводами:

– Защитная зона вертикального молниеотвода имеет вид конуса с радиусом гх па высоте hx (рис. 2). Значение гх определяют по формуле D=9ha, где D – расстояние между молниеотводами по диагонали.

Рис. 2. Защитная зона молниеотвода:

1 — защищаемый объект; 2 — молниеотвод
Тросовые молниеотводы защищают линию на всей протяженности тросов.

Для отвода токов разряда молнии в землю молниеотводы присоединяются к заземляющему устройству (заземлителю) на подстанции и на каждой опоре линии. Заземлители выполняют из стальных труб, прутков или уголков, вбиваемых в землю. Сопротивление заземлителей опор линий электропередачи должно быть не более 30 Ом, сопротивление заземляющего устройства подстанции — не более 0,5 Ом.

Защита зданий, закрытых подстанций, распределительных устройств от прямых ударов молнии выполняется заземлением молниеприемной сетки, железобетонных несущих конструкций кровли или металлического покрытия кровли. При отсутствии металлических покрытий на крыше здания устанавливают стержневые молниеотводы. Открытые РУ и подстанции защищают стержневыми молниеотводами, устанавливаемыми на опорах РУ. Подходы воздушных линий напряжением 35 кВ защищают тросовыми молниеотводами на протяжении 1… 4 км, а линии напряжением 110 кВ и выше — по всей длине. Требования к молниезащите и конструкции ее устройств приведены в ПУЭ.

Наличие молниезащиты воздушных линий и подстанций не предотвращает возникновение атмосферных перенапряжений при разрядах молнии вблизи подстанций и линий. Поэтому грозозащита воздушных линий, подстанций и РУ предусматривает установку на линиях, не защищенных тросами по всей длине, трубчатых разрядников, установку в РУ вентильных разрядников, применение на изоляторах защитных промежутков.

Разрядники настраивают так, чтобы происходил пробой их разрядных промежутков при возникновении перенапряжения: в установках напряжением до 35 кВ — до 9 UH, в установках напряжением 35 кВ — до 4UН, в установках напряжением 110 кВ и выше — до (2,4…2)UH. В результате пробоя импульс напряжения отводится в землю, после чего дуга в разряднике гаснет при переходе тока через нулевое значение.

В пожаро- и взрывоопасных электроустановках возникает повышенное напряжение еще одного вида, с которым необходимо считаться и принимать меры противодействия. При наполнении резервуаров и сливных операциях возможно образование зарядов статического электричества. В результате трения происходит электризация потока сжатого воздуха, ременных передач и т.д. Заряды статического электричества резко увеличиваются при наличии примесей воды, пыли или грязи в потоке жидкости, газа.

Основной мерой защиты от возникновения искр при разряде статического электричества служит заземление резервуаров, трубопроводов, сливо-наливных устройств. Кроме того, запрещается сливать жидкость свободно падающей струей и применять ременные передачи в пожароопасных помещениях[21].

Список литературы

  1. Внутренние перенапряжения на электрооборудовании высокого и сверхвысокого напряжения / И. Ф. Половой, Ю. А. Михайлов, Ф. Х. Халилов. — 2-е изд., перераб. и доп. — Л. : Энергоатомиздат, 1990. — 152 с. : ил. — Библиогр.: с. 148-150.
  2. Техника высоких напряжений; Изоляция и перенапряжения в электрических системах : учебное пособие / В. В. Базуткин, В. П. Ларионов, Ю. С. Пинталь. — 3-е изд., перераб. и доп. — М. : Энергия, 1986. — 464 с.
  3. Перенапряжения в электрических сетях различного назначения и защита от них : учебник / К. П. Кадомская, Ю. А. Лавров, А. А. Рейхердт. — Новосибирск : Изд-во НГТУ, 2006. — 368 с. : ил. — (Учебники НГТУ) .
  4. Внутренние перенапряжения в сетях 6-35кВ / И. М. Зархи, В. Н. Мешков, Ф. Х. Халилов. — Л. : Наука : Ленингр. отд-ние, 1986. — 128,[1] с. : ил. ; 22 см. — Библиогр.: с. 124-128 (85 назв.).
  5. Защита сетей 6-35 кВ от перенапряжений. Ф.Х Халилов, Г.А. Евдокунин, В.С. Поляков, Г.В. Подпоркин, А.И. Таджибаев.
  6. Системы защиты электрических сетей от перенапряжений на основе схемно-режимных мер : диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук / И. А. Ефремов ; Новосибирский государственный технический университет. — Новосибирск, 1997. — 379 л.
  7. Исследование и разработка требований к защитным и коммутационным аппаратам блоков электрических станций : диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук / В. А. Хныков ; Новосибирский государственный технический университет. — Новосибирск, 2001. — 93 л. : ил. — Библиогр.: с. 92-93.