6 Защита от перенапряжений в сетях до 1000 в
6.1 Импульсы испытательных токов и напряжений
При рассмотрении переходных процессов и выборе устройств, ограничивающих перенапряжения используют нормированные формы импульсов. Эти формы импульсов очень важны как для расчетов возникающих перенапряжений, так и для установления мощностных характеристик при разработке разрядников и ОПН.
Импульс испытательного тока регламентирован нормами МЭК-60-1. Длительность фронта определяется с помощью вспомогательной прямой, проведенной по точкам, соответствующим 10 и 90 % максимального значения тока.
где t1 – длительность фронта, стандартные значения 0,25; 1,2; 8; 10 мкс; t2 – длительность импульса.
Длительность импульса определяется как время от начала импульса до момента уменьшения импульса до 50 % от максимального значения.
Длительность стандартного испытательного импульса составляет 20; 80; 100; 350 мкс. Импульсы испытательных обозначают как 8/20 мкс; 10/350 мкс; 0,25/100 мкс.
Нормированные импульсы испытательных токов молнии различаются при разных полярностях заряда грозового облака. При отрицательном заряде установки импульс тока первой вспышки 8/80 мкс, повторной вспышки – 0,25/100 мкс. Импульс тока молнии при положительном заряде установлен как 10/350 мкс.
Второй важной характеристикой импульса является максимальное значение, которое изменяется в диапазоне 7,5 – 50 кА.
6.2 Применение зонной концепции ограничения перенапряжений в сетях электроснабжения напряжением до 1000 в
Сети электроснабжения разделяют на участки с разными электромагнитными условиями. При этом характерными участками являются следующие:
- участок до выводов высокого напряжения трансформатора, имеющего, например, воздушную линию электропитания. На участке возможны прямые удары молнии. Этот участок принято обозначать зоной 0.
- участок от выводов низкого напряжения трансформатора до вводного устройства здания (цеха) (главная распределительная сеть). На этом участке реализуются электромагнитные условия, соответствующие зоне 1.
- участки от вводного устройства до распределительных панелей (местная распределительная сеть). Зона 2.
- участки от распределительных панелей до щитков электропитания. Зона 3.
- участки от щитков электропитания до конечного прибора. Зона 4.
На границах зон устанавливаются защитные устройства, то есть сеть может содержать четыре ступени ограничения перенапряжений.
Рисунок 6.1 – Испытательные импульсные напряжения (1,2/50) мкс для
различных зон
Остановимся на воздействии импульсных грозовых напряжений. Электрическая прочность изоляции и нормальное функционирование оборудования, установленного в зонах, должны быть обеспечены при уровнях воздействий, меньших чем испытательное напряжение.
Международная энерготехническая комиссия установила испытательные напряжения в зависимости от зоны и от номинального напряжения оборудования. На рисунке 1 отражены эти зависимости применительно к сетям электропитания разных классов напряжения в диапазоне от 50 В до 1 кВ.