ГОСТ Р 55630-2013/IEC/TR 62066:2002 Перенапряжения импульсные и защита от перенапряжений в низковольтных системах переменного тока. Общие положения

     6.2 Срабатывание выключателей и переключателей

Выключатели и переключатели широко используются в каждой установке для целей защиты электрооборудования, выключая перегрузки и короткие замыкания, или для того, чтобы управлять работой оборудования, - включение и отключение. Частота коммутаций зависит от области применения и имеет более высокий уровень в промышленных установках и относительно более низкий уровнях при бытовом применении.

Коммутируемые токи в случае большинства активных нагрузок находятся в диапазоне номинального тока оборудования. Однако лампы накаливания дают пусковой ток приблизительно в 10 раз превышающий их номинальный ток, поскольку у нити низкое сопротивление в холодном состоянии, что приводит к повышению коммутируемых токов. Для неактивных нагрузок, характерных для промышленных потребителей, коммутируемые токи намного выше номинального тока.

Одна из причин повышения пусковых токов это наличие в сети конденсаторы. Например, при подключении телевизора мощностью 100 Вт и номинальным током - 0,4 А, пусковой ток составит приблизительно 20 А, который в 50 раз выше номинального. Другая причина - это отношение максимального значения несинусоидального тока к его действующему значению, когда максимальные токи выше, чем ожидаемое действующее значение.

Размыкание механической коммутационной аппаратуры вручную или с помощью электромеханического привода вызывает электрическую дугу во время каждого процесса коммутации. Высокочастотное колебание сгенерированное внезапным появлением напряжения зависят от величины индуктивности и емкости в цепи выключателя. Это колебание накладывается на напряжение между проводниками цепи и между проводником цепи и землей и дает полное напряжение, приложенное к изоляции электрооборудования относительно сторонних проводящих частей и других цепей. В отличие от переходных перенапряжений, переданных через распределительную сеть в установку потребителя, коммутационные переходные процессы, сгенерированные в пределах установки потребителя выключателями и переключателями, воздействуют на электрооборудование без существенного затухания, причем амплитуда этих переходных процессов относительно высока.

Величина коммутационных перенапряжений может быть оценена подробными измерениями в электрических установках и их статистической оценкой. Такими измерениями можно охарактеризовать частоту возникновения переходных перенапряжений в зависимости от периода времени года или в будние дни или в определенное время дня. Если такая характеристика от времени существует, то возникновение переходных процессов может произойти из-за события в пределах электрической установки, например, при коммутациях или при оперативном управлении устройствами, которые могут создать возмущения из-за их конструкции.

Измерения в промышленных и других установках показали, что частота возникновения перенапряжений уменьшается с их величиной. В низковольтных системах ожидаемые коммутационные перенапряжения не должны быть выше, чем 4 кВ, потому что при этом уровне величины зазоров в электрооборудовании вероятно будут недостаточны, чтобы предотвратить пробой, и таким образом должно ограничиваться пиковое значения. Как пример, статистическое распределение коммутационных перенапряжений, полученных путем измерений в промышленных системах, приведен на рисунке 20.

 
Рисунок 20 - Пример распределения по амплитуде импульсных коммутационных перенапряжений, измеренных в промышленных сетях электроснабжения напряжением 230/400 В

Статистическая оценка расширенных измерений заставила прийти к заключению, что только 1-2 из 1000 записанных коммутационных перенапряжений имеют амплитуду выше 2,5 кВ. Другие длительные измерения, которые выполнялись в установках различного вида и в различных расположениях (см. приложение В), показали подобные результаты. Большинство записанных переходных перенапряжений были даже ниже 1 кВ и только одно значение составляло приблизительно 6 кВ.

Нельзя делать вывод, что влияние выключателей и коммутационных операций незначительно в общей проблеме генерации коммутационных переходных процессов. Данные, полученные в результате измерений, не являются комплексными, и коммутационные импульсы могут возникать чаще, чем эти данные указывают. Поэтому, оценивая необходимость установки УЗИП, это должно быть рассмотрено. В промышленных установках энергия, рассеиваемая на УЗИП, может оказаться относительно высокой.

Примечание - Вышеупомянутые измерения были выполнены в реальных установках с подключенным оборудованием. Поэтому даже если УЗИП, внешнее по отношению к оборудованию, в рассматриваемой установке было разъединено, полученные результаты зависят от характеристик подключенного оборудования (например, зазоров, расстояний утечки, уровня защиты от импульсных напряжений, фильтра и/или УЗИП-компонентов в оборудовании), не дадут реальные значения перенапряжений, происходящих в рассматриваемой установке. Единственный способ учесть их влияние - это выполнение объединенных измерений импульсных напряжений и соответствующих импульсов токов, происходящих в установке, и таким образом получить информацию об энергетическом воздействии на оборудование при отсутствии внешних УЗИП.