Приложение I (справочное). Перенапряжения в системах

Приложение I
(справочное)

Перенапряжения в системах

Примечание - Настоящее приложение распространяется на раздел 4 настоящего стандарта. Там, где информация относится к специфическому подпункту, это обозначается знаком (ххх) в нижеследующем тексте.

I.1 Грозовые перенапряжения и токи (см. 4.1.1)

I.1.1 Аспекты силовой распределительной системы, влияющие на необходимость применения УЗИП

Раздел 443 МЭК 60364-4-44 указывает на то, что, если к установке подходит подземный кабель или если ее питает воздушная линия, когда грозовой уровень ниже 25, нет необходимости в применении УЗИП, пока приемлемый риск, основанный на применении установки, чрезвычайно низок. Эти рекомендации основываются на определенных допущениях относительно средней установки.

Если факторы, специфические для рассматриваемой установки, являются необычными, то может возникнуть потребность в защите от импульсов.

Некоторые из этих факторов рассматриваются в I.1.1 и I.1.2.

Должен быть проведен анализ риска, основанный на вероятности входящих импульсов и экономическом балансе между защитой и последствиями.

I.1.1.1 Грозовая активность

Самое существенное значение в определении риска от воздействия молний на электроустановку имеет интенсивность ударов молний в месте расположения объекта. Однако если неизвестно, может быть использована грубая оценка, полученная из грозового уровня ( - количество грозовых дней за год, взятое из изогрозовых карт) данной зоны с использованием упрощенной формулы = 0,04 .

дает высоко локализованную информацию о грозовой активности, обеспечивающую точную оценку риска как в какой-нибудь специфической зоне, так и вдоль трассы какой-либо обслуживающей системы. Эта величина учитывает также сезонные изменения и изменения значения импульса. Это факторы, которые не входят в определение , отсюда значение , равное 25, не может быть использована для определения потребности в УЗИП.

I.1.1.2 Уязвимость электроустановки

Даже там, где энергоснабжение осуществляется по подземному кабелю, этот кабель не всегда достаточно защищает установку, особенно в случае прямого или близкого удара молнии, что не рассматривается в МЭК 60364-4-44, раздел 443.

Вот почему снабжение по подземному кабелю не может быть использовано само по себе для определения потребности в УЗИП.

I.1.2 Разделение импульсного тока внутри сооружения

Рисунок I.1. показывает типичный случай разделения тока импульса при прямом ударе молнии в сооружение.

Примечание - Грозовой импульсный ток обладает двумя главными параметрами. Первый - время быстрого возрастания, которое применяют для определения значения напряжения вследствие явления индукции. Второй - большая длительность, что в основном относится к энергии удара. Высокочастотные явления не имеют места в этот поздний период, что дает возможность использовать омическое сопротивление для расчета распределения токов.

Где невозможна точная оценка (например, расчетным путем), можно допустить, что 50% общего грозового тока I входит в заземленную оконечность системы грозозащиты рассматриваемого сооружения. Другие 50% тока распределяются среди входящих в сооружение линий обслуживающих систем, например внешние проводящие части, силовые электрические и коммуникационные линии и т.д. Значение тока в каждой обслуживающей системе может быть оценено по формуле ( - число обслуживающих систем).

Для оценки тока в каждом отдельном проводнике неэкранированного кабеля ток , протекающий по кабелю, делят на число проводников m, тогда .

В экранированном кабеле оба конца экрана должны быть соединены с землей непосредственно или через УЗИП. В этом случае основная часть разрядного тока, протекающего по кабелю, пройдет по экрану (обычно 50%) и меньшая часть - по внутренним проводникам. В любом случае УЗИП следует устанавливать как можно ближе к точке заземления экрана.

Примечание 1 - Предпочтительное значение или для УЗИП соответствует .

Примечание 2 - Прямой удар молнии в воздушные линии может рассматриваться аналогично.

При выборе УЗИП для силовых линий необходимо отметить, что, как правило, газовые трубы отсутствуют и очень часто водяные трубы бывают неметаллическими, по крайней мере, снаружи здания. В таком случае силовые линии могут пропускать основную часть грозового тока.

На рисунке I.1 приведен типичный случай, когда 50% всего тока протекает по заземлению здания и 50% - через внешние обслуживающие системы.

"Рисунок I.1 - Пример отвода грозового тока во внешние обслуживающие системы (система ТТ)"

I.2 Коммутационные перенапряжения (см. 4.1.2)

Подробную информацию по перенапряжениям, вызванным коммутационными импульсами, см. С.2.

I.3 Временные перенапряжения (см. 4.1.3)

Временные перенапряжения, создаваемые короткими замыканиями в системе низкого напряжения, можно определить двумя коэффициентами:

- - отношение максимального напряжения к номинальному напряжению системы. обычно бывает в диапазоне от 1,05 до 1,1. Это лежит в диапазоне нормального регулирования уровня напряжения.

- - максимальное значение перенапряжения силовой системы, которое превышает силовой системы. Напряжение в незакороченной фазе может меняться от приблизительно 1,25 до теоретического значения 1,73 для короткого замыкания в трехфазной низковольтной системе.

Примечание - В однофазных, трехпроводных (с расщепленной фазой) системах значение может быть равно двум.

Полное временное перенапряжение можно выразить формулой:

.

Примечание 1 - Временные перенапряжения обычно вызываются такими явлениями, как короткие замыкания в низковольтных распределительных системах энергоснабжения, при коммутации конденсаторов, а также остановке и пуске двигателей. Длительность таких перенапряжений обычно невелика. Перенапряжения, вызванные короткими замыканиями в трехфазной системе питания длятся от менее чем 0,05 до не более 5 с. Пуск однофазного электродвигателя с плохим соединением нейтрали может вызывать избыточное перенапряжение в течение периода времени, как правило, не более 5 с. Поэтому длительность временного перенапряжения определяется настоящим стандартом от 0,05 до 5 с.

Примечание 2 - В некоторых сетях бывает необходимо определить кратковременное (менее чем 5 с) временное перенапряжение +1200 B (см. МЭК 60364-4-44) в результате короткого замыкания в высоковольтной системе (). Такие высокие значения напряжения приводят к повреждению УЗИП. В таких случаях следует провести соответствующее испытание для проверки того, что повреждение не создало опасности для персонала, оборудования или устройств. Данное значение + 1200 В является максимальным значением временного перенапряжения в течение максимального периода времени 5 с. Данное значение может быть или его может не быть, это зависит от типа системы заземления низковольтной установки и от типа высоковольтной системы (см. приложение Е). Кроме того, временные перенапряжения длительностью свыше 5 с, характеризуемые по МЭК 60364-4-44, могут также привести к повреждению ввиду большой длительности.

В настоящем стандарте ВПН, появляющиеся в результате коротких замыканий в низковольтной системе, обозначаются , а в высоковольтной системе - .

На основе вышеприведенной формулы можно теоретически вычертить кривую зависимости напряжения от времени для () в сети. На практике фактические значения в сети, в частности в месте установки УЗИП, не всегда известны. Довольно трудно в таких случаях начертить вышеупомянутую кривую, поскольку известно лишь несколько типичных точек. В основном известны только стандартные максимальные значения, и поэтому кривая ограничивается несколькими точками. Значения времени, представляющие интерес при выборе УЗИП, составляют 200 мс и 5 с.

Стандартные максимальные значения см. на рисунке 4.