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

Приложение B
(справочное)

     
Коммутационные перенапряжения

Грозовые перенапряжения, описанные в разделе 5 и приложении A, главным образом основаны на теоретических вычислениях и понятии ожидаемое перенапряжение (без мер по ограничению напряжения). Напротив, для коммутационных перенапряжений, в литературных источниках отсутствуют данные о теоретических исследованиях в различных существующих низковольтных системах, поскольку они трудновыполнимы. Вместо этого данные были получены на основании записей переходных процессов в существующих системах, от подготовленных натурных испытаний или на основании упрощенных лабораторных экспериментов.

Общие соображения о возникновении коммутационных перенапряжений были представлены в разделе 6. В этом приложении детализированы механизмы, приводящие к коммутационным перенапряжениям, полученные в результате измерений (контроля) коммутационных перенапряжений в реальных системах электроснабжения переменного тока, специальных измерениях, проводимых для конкретных зданий или несколько упрощенных лабораторных экспериментов:

a) в разделе B.1 описан механизм, при котором коммутационные перенапряжения могут быть усилены за счет переходного резонанса в отдельных цепях;

b) в разделе B.2 представлен краткий обзор коммутационного перенапряжения специального типа, связанного с включением или отключением конденсаторных батарей;

c) в разделе B.3 описывается механизм, возникновения существенных перенапряжений при срабатывании предохранителей;

d) в разделе B.4 представлен краткий обзор мониторинга последствий переходных процессов;

е) раздел B.5 дает некоторую возможность оценить процессы распространения коммутационных перенапряжений, полученных для стандартных форм импульсных воздействий на модель установки или на реальное здание. (Эти результаты также полезны для рассмотрения распространения грозовых перенапряжений со стороны ввода питания);

f) в разделе B.6 приведены некоторые примеры коммутационных перенапряжений, наблюдаемых в лабораторных экспериментах, включая операции отключения цепей.

g) в разделе B.7 приведены некоторые примеры коммутационных перенапряжений, наблюдаемых в лабораторных экспериментах, включая сгорание предохранителя.

B.1 Переходный резонанс

Частота колебаний во время коммутационных операций определяется характеристиками системы, при этом иногда могут происходить резонансные явления. В таких случаях, могут инициироваться очень высокие перенапряжения. Вероятность резонанса с гармониками на частоте системы питания обычно низка. Состояние переходного резонанса может также произойти, если характерная частота коммутируемой части система близка к одной или более резонансным частотам остальной части системы. Чтобы иллюстрировать это явление, рассмотрим пример, показанный на рисунке B.1. Резонансные частоты двух замкнутых контуров цепи близки. Кроме того, импеданс первого, управляющего контура низок по сравнению со вторым замкнутым контуром. Для высоких частот в зависимости от частоты системных потерь нужно рассмотреть порядок получения реалистических результатов. Сопротивления, показанные на рисунке, как предполагается, репрезентативны для резонансных частот рассматриваемых цепей.

  
Рисунок B.1 - Пример, иллюстрирующий переходный процесс, вызванный коммутацией

Расчетные напряжения в узлах схемы приведены на рисунке B.2. Частота колебаний очень высока по сравнению с частотой напряжения питания, и это напряжение (узел 1) фактически постоянно в рассматриваемом временном интервале. Часть a) рисунка В.2 показывает, что имеет место типичная модуляция. Частота модуляции в основном определяется различием между частотой двух замкнутых контуров цепи. Детали переходных процессов отмечаются в части b) рисунка.

     
Рисунок B.2 - Расчетные перенапряжения в узлах цепи, изображенной на рис.B.1

Вероятность возникновения таких перенапряжений в низковольтной системе низка, но явление должно быть отмечено. Кроме того перенапряжения могут произойти на частоте более высоких гармоник (3-ей, 5-ой, 7-ой, и т.д.) характерных частот различных частей системы.

B.2 Перенапряжения при коммутации конденсаторов

B.2.1 Косинусные конденсаторы

Перенапряжения при коммутации конденсаторов, - это важный тип коммутационного перенапряжения для некоторых установок, там где в оборудовании или у конечного потребителя конденсаторные батареи применяют в целях поддержания косинуса фи или для управления напряжением. Эти батареи включаются или в фиксированное время суток, согласно прогнозируемому графику нагрузки, или автоматически, согласно потребности определенной системы управления.

Недавние натурные наблюдения за переходными процессами коммутации конденсаторов показали, что частоты имеют низкие значения, порядка нескольких сотен герц (IEEE 1036). Кроме того, исходный импеданс коммутируемого конденсатора, как источника импульсных перенапряжений, в значительной степени зависит от количества коммутируемой реактивной мощности по отношению к реактивной мощности основной системы.

Рисунок B.3 показывает пример перенапряжения, записанного на шинах системы электроснабжения во время подачи питания на конденсатор. Обычно, этот тип перенапряжения, с уровнями в диапазоне 1,2-1,7 от номинального не вызывают беспокойства при применении оборудования, потому что максимальные величины ниже уровня при котором начинают работать устройства защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП). Из-за относительно низкой частоты эти перенапряжения проходят через распределительный трансформатор и появляются в системах СН. Там, УЗИП с относительно низкими ограничивающими напряжениями могут сработать в попытке отработать импульсное перенапряжений с высокой амплитудой при коммутации конденсатора, и подвергаются опасности, если исходный импеданс низок.

 
Рисунок B.3 - Типовое перенапряжение, возникающее при подключении конденсаторной батареи