Принципы выполнения защиты от перенапряжений

11.1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Защита от волновых (грозовых и коммутационных) перенапряжений является важной составной частью системы электробезопасности и в связи с необыкновенно высоким темпом распространения самой разнообразной электронной техники и компьютеров приобретает все большее значение.

Нормативная база по системам защиты от грозовых и коммутационных перенапряжений для сетей электроснабжения низкого напряжения до настоящего времени разработана недостаточно.

В ПУЭ (7-е изд., п. 7.1.22) содержится следующее требование:

«…При воздушном вводе должны устанавливаться ограничители импульсных перенапряжений».

Технический комитет Международной электротехнической комиссии − ТС 37 разработал стандарты по защите от волновых грозовых и коммутационных перенапряжений − МЭК 61647 - 1, 2, 3, 4, МЭК 61643-1, 2, МЭК 61644-1,2.

На основе стандарта МЭК 61643-1 (1998-02) «Устройства защиты от волн перенапряжения, для низковольтных систем распределения электро­энергии. Эксплуатационные требования и методы испытания» был разрабо­тан, в частности, немецкий стандарт VDE 0675 Ч.6. «Разрядники и устрой­ства защиты от перенапряжений для сетей переменного тока 100−1000 В».

В России системы грозозащиты регламентируются «Инструкцией по устройству молниезащиты зданий и сооружений (РД 34.21.122−87)».

ГОСТ Р 50571.19-2000 (МЭК 60364-4-443-95), предписывает установку ограничителей для защиты электроустановок от импульсных перенапряжений в случаях, когда установка питается от воздушной линии или включает в себя наружный провод при числе грозовых дней в году более 25. Уровень защитного устройства при этом должен быть не выше 1,5 кВ для однофазной сети 220 В и 2,5 кВ для трехфазной сети 380 В.

Грозозащита является одним из разделов комплекса задач по обеспече­нию электромагнитной совместимости.

В настоящее время общепринятой считается зонная концепция защиты от перенапряжений (МЭК 1024).

Существует различие между внешней и внутренней грозозащитой.

Внешняя грозозащита предназначена для защиты зданий и других объектов при прямых ударах молнии.

Эта защита представляет собой один или несколько низкоомных и малоиндуктивных путей тока молнии на зем­лю (молниеотвод, состоящий из токоприемника, токоотвода и заземлите­ля).

Внешняя грозозащита является классической и выполняется в соответствии с действующими нормами.

Внутренняя грозозащита защищает электрические установки и электронные приборы внутри зданий от частичных токов молнии, от коммута­ционных, грозовых перенапряжений и повышения потенциала в системе за­земления. Кроме того, внутренняя грозозащита обеспечивает защиту от воз­действий, вызванных ударами молний, электромагнитных полей.

Для внут­ренней грозозащиты основным условием является наличие эффективной системы заземления. Внутренняя грозозащита приобрела значение лишь в последние годы в связи с широким распространением микроэлектроники.

Границы эшелонированных защитных зон в здании образуются устройствами внешней грозозащиты, стенами зданий (металлическими фасадами, арматурой несущих стен и др.), внутренними экранированными помеще­ниями, измерительными камерами, корпусами приборов и т.д.

На рис. 11.1 представлена схема питания электроустановки со ступенчатой системой защиты от перенапряжений. На главном вводе после груп­пы предохранителей между каждым фазным проводником и главной ши­ной заземления включены искровые разрядники. При импульсах перенапряжений, поступающих по проводам сети, или при повышениях потенциала точки А во время прямого удара молнии разрядники срабатывают и пропускают заряд на землю.

При ударе молнии потенциал точки А относительно удаленного заземлителя, например, заземлителя трансформатора источника питания, может достигать миллиона вольт. Однако напряжение между фазами сети и глав­ной заземляющей шины не превысит значение напряжения срабатывания искровых разрядников. Это означает, что вся внутренняя электропроводка испытывает одинаковое повышение потенциала.

Допустимо также предположить, что при соотношении сопротивлений заземлителя и проводов сети 1:10 лишь 10 % тока молнии поступает в распределительную сеть электроустановки.

Наряду с классическими разрядниками во внутренней грозозащите применяются ограничители перенапряжений (ОПН), состоящие из параллельно соединенных искрового разрядника и варистора.

Варистор ограничивает перенапряжения, вызванные дальними ударами молний, искровой разрядник срабатывает при прямом ударе молнии, если из-за больших токов на варисторе остается достаточ­ное высокое остающееся напряжение.