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 Е
(справочное)

Временные перенапряжения, возникающие в низковольтной системе вследствие короткого замыкания между высоковольтной системой и землей

Е.1 Общие положения

При повреждении на стороне высокого напряжения понижающего трансформатора (например, внутреннее повреждение трансформатора или перекрытие искрового зазора, см. примечание далее) ток протекает через сопротивление заземления трансформатора. В зависимости от взаимосвязи между сопротивлением заземления и низковольтной сетью высокое может воздействовать на низковольтную сеть в течение периода, равного времени ликвидации повреждения в высоковольтной сети (от 10 мс до нескольких часов).

Примечание - Временные перенапряжения на стороне низкого напряжения трансформатора могут быть результатом:

- повреждения изоляции между высоковольтной и низковольтной частями в результате чрезмерно высокого роста потенциала со стороны открытых токоведущих частей высокого напряжения;

- прямого контакта между высоковольтной и низковольтной частями вследствие внутреннего повреждения понижающего трансформатора или падения проводника высокого напряжения на линии низкого напряжения;

- связи между соединениями заземления, что приводит к перенапряжению на нейтральной точке низкого напряжения и, следовательно, на проводах низкого напряжения, и даже на соединениях заземления потребителей или в ближайшей телекоммуникационной системе.

Дополнительные сведения об условиях возможного временного перенапряжения см. в МЭК 60364-4-44. В таком случае УЗИП, включенное между фазовыми проводниками и землей, может быть чрезмерно перегружено и может не выдержать нагрузки. Следующий пример для системы ТТ поясняет это. Это может также произойти в системах TN или IT (см. другие примеры).

Е.2 Пример системы ТТ - Расчет возможных временных перенапряжений

Е.2.1 Возможные нагрузки на оборудование в низковольтных установках как следствие замыканий на землю в системе высокого напряжения

Р - ВН система высокого напряжении; S - НВ система низкого напряжения; Т - трансформатор

Рисунок Е.1 - Временное перенапряжение промышленной частоты, вызванное замыканием на землю в высоковольтной системе

Определение полных сопротивлений:

- - полное сопротивление устройства заземления высоковольтной системы (при наличии нулевой точки звезды в высоковольтной системе);

- - полное сопротивление устройства заземления низковольтной системы (сумма и ):

- , - сопротивление линии и сопротивление нейтрального проводника соответственно.

Замыкание на землю в высоковольтной системе воздействует на напряжения в низковольтной системе, если нулевая точка звезды трансформатора со стороны низкого напряжения заземлена (см. рисунок Е.1). А также, если не существует общего проводника заземления обеих узловых точек звезды трансформатора, замыкание на землю (пробой втулки искрового зазора трансформатора или повреждение внутри трансформатора) вызовет повышение напряжения в нулевой точке звезды низковольтной системы. Ток заземления высоковольтной системы, протекающий через полное сопротивление , является причиной повышения напряжения в нулевой точке звезды трансформатора. Поэтому значение и значение тока заземления определяют значение временного перенапряжения промышленной частоты в низковольтной системе.

Е.2.2 Характеристики высоковольтной системы

Е.2.2.1 Системы высокого напряжения с ограниченным током замыкания на землю

При заземлении высоковольтной системы индуктивной заземлительной катушкой (катушкой Петерсона) ток замыкания на землю ограничивается до 50-60 А для гарантии самогашения дуги.

Поэтому остаточное полное сопротивление заземления высоковольтной системы находится в диапазоне от 100 до 500 Ом, и ток замыкания на землю определяется исключительно по .

Энергия короткого замыкания и сопротивления и влияния не оказывают.

Е.2.2.2 Системы высокого напряжения с низкоомной заземленной нейтралью

Для исключительно подземных систем ограничение тока замыкания на землю не является больше возможностью его самогашения (короткое замыкание в кабеле повреждает его изоляцию). По этой причине растет число высоковольтных систем, действующих с низкоомной заземленной нейтралью. В основном сопротивление заземления должно ограничить ток короткого замыкания на землю приблизительно до 2 кА.

Для высоковольтной системы с номинальным напряжением 20 кВ сопротивление заземления , равное приблизительно 5 Ом, удовлетворяет этому требованию. Небольшие трансформаторы для подстанций часто не имеют дорогостоящей защиты от сверхтоков. Поэтому для отключения токов короткого замыкания обычно применяют плавкие предохранители. Время отключения составляет порядка 100 мс в зависимости от номинального тока плавкого предохранителя.

Е.2.3 Временные перенапряжения в низковольтной системе вследствие замыканий в высоковольтной системе

Е.2.3.1 Высоковольтная система с ограниченным током замыкания на землю

В системах низкого напряжения, получающих питание от высоковольтной системы с ограниченным током замыкания на землю, сопротивление устройства заземления на трансформаторе должно быть в пределах 2,5-5 Ом. При токе замыкания на землю 50 A напряжение между нейтралью и землей возрастет от 125 до 250 В. В системе ТТ эти временные перенапряжения воздействуют на изоляцию и элементы защиты от перенапряжений, если они установлены.