ГОСТ Р 55630-2013/IEC/TR 62066:2002 Перенапряжения импульсные и защита от перенапряжений в низковольтных системах переменного тока. Общие положения
5.6 Примеры индуцированных перенапряжений
На основании предыдущих данных о возникновении перенапряжений можно было бы ожидать большее число отказов оборудования чем то, которое фактически наблюдается. Это несоответствие может быть объяснено несколькими факторами: реальной вероятностью события в данной установке, шунтирующее действие разнообразных путей стекания импульсных токов, реальным поведением линий электропередач, воздействием как линейных, так и нелинейных нагрузок, наличием УЗИП, наличием случайных пробоев на землю при экстремальных перенапряжениях, и т.п.
5.6.1 Моделирование
Как пример моделирования ожидаемых перенапряжений, приведем применение метода Монте-Карло для модели системы электроснабжения НН, показанной на рис.11. Плотность ударов молнии 2,2 на км в год, все нагрузки были смоделированы резисторами, независимыми от частоты. Таблица 3 показывает результаты этого анализа. Последний столбец показывает высокие уровни перенапряжений, но они происходят только в случае прямого удара молнии в систему НН. Вероятность возникновения таких импульсов в этом примере составляет один раз в 22 года.
Рисунок 11 - Модель системы электроснабжения
Таблица 3 - Среднегодовые уровни перенапряжений в низковольтных установках (кабели проложены в земле)
>1,5 кВ | >2,5 кВ | >4 кВ | >6 кВ | >20 кВ | |
Не нагруженная система TT | 6 | 3 | 1,8 | 1 | 0,045 |
Нагруженная система TT | 4 | 1,7 | 1 | 0,5 | 0,045 |
Нагруженная система TN | 1 | 0,6 | 0,35 | 0,25 | 0,045 |
Примечание 1 - Значения, приведенные в таблице, были получены для скрученной кабельной системы электроснабжения. Для системы электроснабжения, выполненной с использованием воздушной линии с отдельными проводниками, уровни напряжения могут быть в два раза выше при той же самой вероятности события. Примечание 2 - В этом примере для модели применительно к системе TN, было определено, что значение импеданса заземления не оказывает существенного влияния, потому что нейтральный провод линии НН соединяется непосредственно с землей. | |||||
Приведенный анализ демонстрирует это для типовой линии НН, представленной на рис.11, и для плотности ударов молнии 2,2 на км в год, предполагаемое число перенапряжений, превышающих уровень изоляции, определенный МЭК 60664-1, 4 кВ для системы TN с напряжением 230 В, составляет порядка одного события в год.
В п.5.5.2 ссылка делается на измерения, выполненные в областях с подобной плотностью ударов молнии в землю (2-3 удара на км/год). Измерения были выполнены на линиях НН между рабочими проводниками и локальным заземлителем на объекте измерения. Поэтому, эти данные (перенапряжения сверх 4 кВ приблизительно 10 раз в год), непосредственно не сопоставимы с результатами моделирования, представленными в таблице 3. Однако, принимая во внимание конкретные параметры, использованные для схемы модели, и того факта, что в этом случае исследуются напряжения линии относительно земли в пределах установки, можно считать, что данные измерения и моделирования находятся в разумном согласии.
Примечание - Этот анализ был дополнен дальнейшими вычислениями с учетом установки УЗИП с уровнем защиты 2,5 кВ на вводе установки. Также было вычислено значение тока протекающего через УЗИП. Эти результаты моделирования подтверждают, что импульсные токи, индуцирующие перенапряжения, обычно меньше 1 кА. Например, максимальный ток УЗИП составил только 60А при ударе молнии в землю с током 100 кА на расстоянии 200 м от линии НН. Ток в УЗИП был также вычислен для случая прямого удара молнии в линию с током 100 кА в 250 м от трансформатора СН/НН, ток в УЗИП составил приблизительно 200 А. Эти два результата были получены для принятого сопротивления заземления 50 Ом на вводе. Снижение сопротивления заземления ведет к увеличению токов УЗИП.
5.6.2 Измерения
Измерения, проведенные во Франции, показали, что вероятностные значения таблицы 3 очень часто не достигаются потому, что практически линия НН обычно соединена со многими установками и в любой части системы НН может произойти срабатывание разрядника или возникнуть искровой разряд, уменьшающие перенапряжение в системе.
Данные по систематическому контролю перенапряжений с нескольких сайтов, недавно созданных в Германии, приводятся в таблице В.3. Причина перенапряжения, - коммутация или молния - не идентифицируется в этом обзоре. Возможно, что несколько событий на верхнем уровне (четыре события выше 2 кВ и два события выше 6 кВ) в общей сложности 151 события выше 1 кВ (среди 3000 событий выше 500 В), были связаны с ударами молнии.