ГОСТ Р 55630-2013/IEC/TR 62066:2002 Перенапряжения импульсные и защита от перенапряжений в низковольтных системах переменного тока. Общие положения
5.1 Основные положения
Молния - естественное и неизбежное событие, которое влияет на низковольтные системы (системы электроснабжения, системы связи) посредством нескольких механизмов взаимодействия. Очевидное взаимодействие - это удар молнии в систему электроснабжения, но и другие механизмы взаимодействия могут также вызвать перенапряжения (см. рисунок 1). Для лучшего представления разнообразия возможных механизмов взаимодействия в настоящем стандарте приведена сводка основных параметров удара молнии между облаком и объектом на уровне земли. На рисунке 2 приведены примеры воздействия удара молнии на типовую сложную электрическую систему.
Рисунок 1 - Примеры механизмов воздействия при ударе молнии
Рисунок 2 - Примеры удара молнии в сложной электрической системе
К существенным параметрам молнии относятся: форма волны, амплитуда и частота возникновения перенапряжения. Понятие близкого и удаленного удара молнии включает несколько параметров и связанных с ними воздействий, как это показано в таблице 1.
Таблица 1 - Характеристики и воздействия молнии
Характеристики | Прямой удар | Удар вблизи | Удаленный удар |
Механическое воздействие | Конструкция | ||
Тепловое воздействие | Конструкция и цепи | ||
Энергия | УЗИП на вводе (высокое напряжение) | УЗИП на вводе (среднее напряжение) | УЗИП на вводе (низкое напряжение) |
Скорость нарастания тока | Смежные цепи | Близкорасположенные цепи | Большие замкнутые цепи |
Повышение потенциала на заземлителе | Смежные цепи | Близкорасположенные цепи | |
Индуктивная связь | Смежные цепи | Близкорасположенные цепи | Большие замкнутые цепи |
Емкостная связь | Смежные цепи | Близкорасположенные цепи | |
Резистивная связь | Присоединеные цепи | Близкорасположенные цепи | |
Распространение вдоль проводной линии | УЗИП на вводе (высокое напряжение) | УЗИП на вводе (среднее напряжение) | УЗИП на вводе (низкое напряжение) |
Рассматриваются три типа механизмов взаимодействия, которые могут привести к перенапряжениям в низковольтных системах, полученные как в результате измерений, так и полученные путем вычислений. При рассмотрении вопросов перенапряжения важным аспектом рассмотрения является электрический ток сам по себе или как источник перенапряжения. В случае прямого удара молнии в электрическую систему непосредственный эффект возникает от тока молнии, который вызывает перенапряжение на импедансе заземления. Эффективное значение импеданса для тока разряда молнии составляет несколько тысяч Ом. Соответственно, ток молнии может фактически быть рассмотрен, как идеальный источник тока.
В случае удара молнии в непосредственной близости от объекта эффект перенапряжения вызывает наличие замкнутых контуров в цепях или резистивных связях, возникающих из-за импульсов тока.
В случае удаленного удара молнии скачки перенапряжений ограничиваются наведенными (индуцированными) напряжениями. Реакция электрической системы при ударе молнии является важным аспектом при оценке возникновения возможных импульсов токов и перенапряжений.
Для данного удара молнии уровень перенапряжения, появляющегося в установке конечного потребителя, зависит от характеристик линий связи, таких как расстояние и характеристики системы между точкой удара молнии и оборудованием конечного потребителя, способа заземления и импеданса заземления, наличие УЗИП вдоль линий и в распределительных устройствах. Все эти факторы изменяются в широком диапазоне в соответствии с конфигурацией сетей.
В настоящем стандарте рассмотрена первая стадия события при ударе молнии в отсутствие средств снижения воздействия (предполагаемых или имеющихся). Оценка первой стадии события ведет к пониманию ожидаемого перенапряжения. На следующем этапе рассматриваются имеющиеся факторы уменьшения воздействия чтобы получить информацию о том, какое предполагаемое перенапряжение может появиться оборудовании конечного потребителя. Могут быть использованы различные механизмы уменьшения воздействия, включая естественное затухание, зависящее от конфигурации системы, и преднамеренное уменьшение путем установки различных УЗИП как со стороны питания, так и у конечного потребителя.
В стандарте кратко описываются основные параметры молнии, необходимые для рассмотрения трех типов механизмов воздействия, определенные выше, и оценивается вероятность различных механизмов воздействия.
Разряд молнии от облака к земле происходят в двух режимах, в зависимости от соответствующей полярности облака и земли.
Удар молнии при положительном потенциале земли состоит из следующих компонентов:
- положительный импульсный ток и, возможно,
- положительный ток продолжения.
Удар молнии при отрицательном потенциале земли состоит из следующих компонентов:
- отрицательный импульсный ток начального разряда, и, возможно,
- отрицательные импульсные токи последующих разрядов, и, возможно,
- отрицательный ток продолжения.