ГОСТ Р МЭК 61643-12-2011 Устройства защиты от импульсных перенапряжений низковольтные. Часть 12. Устройства защиты от импульсных перенапряжений в низковольтных силовых распределительных системах. Принципы выбора и применения

Приложение С
(справочное)

     
Окружающая среда - Импульсные перенапряжения в низковольтных системах

Примечание 1 - Ядерный электромагнитный импульс (ЯЭМИ) в стандарте не рассматривается, он требует отдельного рассмотрения.

Примечание 2 - Импульсные перенапряжения, рассматриваемые в настоящем стандарте, - это те, которые в два раза превышают пиковое рабочее напряжение и имеют длительность от долей микросекунды до миллисекунды. Здесь не рассматриваются перенапряжения меньшего порядка, равно как и переходные процессы большей длительности, вызываемые работой силового оборудования и режимами повреждения. Поскольку подобные низкоамплитудные длительные броски не подавляются общепринятыми УЗИП, то потребуются иные методы защиты, чем рассматриваемые в настоящем стандарте.

Примечание 3 - Приводимая здесь информация является обзором будущего стандарта МЭК 62066, который будет опубликован в виде технического отчета. В настоящий момент цель публикации - это предоставление информации. Когда стандарт будет опубликован, на него будут сделаны непосредственные ссылки, в частности будут добавлены чертежи.

Импульсные перенапряжения, появляющиеся в низковольтных системах, являются следствием трех видов явлений:

a) природные явления, например удар молнии, который может попасть непосредственно в силовую систему, либо, ударив в любой близлежащий объект, навести перенапряжение;

b) преднамеренное действие в отношении силовой системы, такое как нагрузка или коммутация конденсаторов, включенных в передающие или распределительные системы потребителей, либо как операции конечных пользователей;

c) непреднамеренные события, такие как повреждения в энергосистеме и их устранение или связь между различными системами, например взаимодействие между энергосистемами и системами связи/управления.

С.1 Грозовые перенапряжения

Гроза - неотвратимое явление, которое посредством различных механизмов воздействует на низковольтные системы (силовые системы, а также системы связи/управления). Очевидным взаимодействием является прямой удар в систему, но и другие связующие механизмы тоже могут стать причиной перенапряжения в системе. Три типа связующих механизмов позволяют говорить как о причине, вызывающей перенапряжения в низковольтных системах. Хотя речь идет о перенапряжениях, важным аспектом этой темы являются токи, связанные с перенапряжениями, или токи, являющиеся первопричиной перенапряжений. Это следующие три типа категорий:

a) прямые удары в силовую систему, которые могут прийтись на первичную сторону распределительного трансформатора среднего/низкого напряжения, на низковольтную распределительную систему (воздушные или подземные линии), а также на подводящие ответвления к отдельным зданиям;

b) непрямые удары: удары в близлежащие объекты, которые могут вызвать перенапряжения в низковольтной распределительной системе посредством индуктивной связи или общих маршрутов кабельных сетей. Хотя перенапряжения и импульсные токи вследствие таких ударов менее высокие, чем связанные с прямыми ударами, они случаются значительно чаще;

c) прямые удары в систему молниезащиты или в не связанные с ней части здания конечного потребителя (конструкционная сталь, неэлектрические узлы и коммуникации, например водоводы, тепло- и воздуховоды, лифтовые шахты и т.д.). Такие удары могут иметь два вида последствий: индуктивная связь от грозовых токов, проводимая посторонними частями, и передача грозового тока от здания в низковольтную систему, неизбежная в силу необходимой защиты, осуществляемой УЗИП, установленным между проводами низковольтной системы и местным заземлением, или так называемой эквипотенциальной связью электроустановки.

Для конкретного случая значение перенапряжения, появившегося на объекте конечного пользователя, отражает характеристики пути связи, такие как вид системы и расстояние между точкой удара молнии и объектом конечного пользователя, способ заземления, сопротивление провода заземления, наличие УЗИП вдоль трассы и наличие ответвлений системы распределения.

С.1.1 Грозовые перенапряжения, передающиеся от высоковольтных систем

В стадии рассмотрения.

С.1.2 Перенапряжения, вызванные прямыми ударами молнии в низковольтные распределительные системы

Действующее полное сопротивление грозового канала высоко, и грозовой ток можно практически считать идеальным источником тока. Поэтому производимые перенапряжения определяются мгновенным действующим полным сопротивлением и грозовым током.

Для удара в линию в первый момент напряжения определяют полным собственным сопротивлением (импульсным сопротивлением) линии. Ток сначала делят на два, и генерированный импульс напряжения составляет:

,

где - импульсное напряжение;

- полное импульсное сопротивление линии;

- импульсный ток.

Если допустить умеренный импульсный ток 10 кА и полное импульсное сопротивление 400 Ом, то ожидаемый импульс напряжения составит 2000 кВ.

Поэтому, что касается низковольтных линий, перекрытия обычно будут происходить между всеми линейными проводами и в большинстве случаев также между линией и землей. После перекрытия действующее полное сопротивление уменьшается на значение, зависящее от соответствующего сопротивления заземления.

Однако даже для более низкого действующего полного сопротивления, к примеру 10 Ом, напряжение на линии составит 100 кВ, если допустить, например, что грозовой ток составляет 10 кА.

В комбинированной воздушной/кабельной системе перенапряжения могут несколько снизиться вследствие того, что кабели по сравнению с воздушной линией имеют более низкое полное импульсное сопротивление. Значение снижения зависит от длительности тока и общей емкости системы относительно земли. Однако обычно этого снижения недостаточно, чтобы избежать перенапряжений, превышающих нормальный уровень сопротивления изоляции в низковольтных системах. Таким образом, следует ожидать, что прямой удар молнии может вызвать повреждения в таких системах.