|
 |
Алгоритм выбора ограничителей перенапряжения (ОПН) для систем молниезащиты электрических сетей.
В последние годы применение устройств защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП) и ограничителей перенапряжения (ОПН) для систем молниезащиты электрических
сетей получили широкое распространение. И связано это с нарастающей электрификацией и автоматизацией нашей жизни. Любая электронная техника является
дорогостоящим оборудованием, а зачастую информация, которую она содержит в себе стоит в десятки раз дороже самой техники. А в результате даже небольшого
импульса перенапряжения оборудованию может быть нанесен ущерб, и повлечь за собой потерю информации.
Чаще всего импульсы перенапряжения в сети электропитания происходят в результате воздушных электрических разрядов (молний) и не обязательно прямое её
попадание. Электрическое поле, возникающее в результате молний, может давать наведённые токи в сети электропитания измеряемые в кА.
Вот и возникает вполне резонный вопрос: Как же правильно выбрать защиту для своего электрооборудования? В это мы и хотели бы разобраться сейчас.
Дальше мы приводим алгоритм выбора ОПН, состоящий из пяти этапов:
Этап №1: Первыми параметрами при выборе системы ОПН являются система подключения электроснабжения потребителя.
Всего подразделяется три основных типа систем электроснабжения потребителя:
1) TN – система, когда заземление ведется к потребителю от источника питания. Вся система электроснабжения TN подразделяется на три подтипа:
а) TN-C система электропитания с совмещенной шиной нейтрали N и заземления PE.
б) TN-S система электропитания с раздельными шинами нейтрали N и заземления PE.
в) TN-S-C система электропитания, где от источника электропитания отходит система TN- C, но около РЩ потребителя они разделяются, и система из TN-C превращается
в систему TN-S.
2) TT – система, когда от источника электропитания к потребителю подаётся 3 фазы и нейтраль а потребитель электропитания имеет своё собственное местное заземление.
IT – система, созданная для электрических сетей источник питания в которых имеет конструкцию с глухозаземлённой нейтралью.
Рисунок №1 «Системы электроснабжения потребителя»
Этап № 2: Это правильная система заземления зданий, в соответствии со стандартами, разработанными Международной Электрической Комиссией (МЭК).
Эта система подразумевает соединение всех металлических частей здания, с выравниванием потенциалов по всему контуру системы заземления, и выравниванием
потенциалов между системой заземления и коммуникациями здания (горячая и холодная вода, газ, канализация и т.д.). Это позволяет создать защиту от электромагнитного
воздействия внешних электрических полей на электросеть внутри здания.
Рисунок №2 «Система заземления здания»
Этап №3: Определение величины импульсных токов (Iimp) в сети электропитания здания.
Как показано на Рисунке №3.2 50% всего значений тока от импульсных перенапряжений (Iimp1=100кА) принимает система заземления здания. Оставшиеся 50% тока
(Iimp1=100кА) распределяя между всеми коммуникациями здания в равных долях (электропитание, водоснабжения, газа, канализации, телефон, интернет). В соответствии
со стандартами МЭК все не электрические коммуникации здания (водоснабжения, газа, канализации) должны быть соединены с системой заземления с помощью устройств
выравнивания потенциала.
Пример: Модули защиты Prospark и EPZ100 производства фирмы «Искра Защита» Рисунок №3.1 представляют собой разрядник, служащий для выравнивания
потенциалов между металлическими частями здания, системами коммуникаций и заземления. Модуль защиты EPZ100 имеет влагозащищенный корпус для установки в земле.
Рисунок №3.1
Оставшиеся 50% значения токов от импульсных перенапряжений (Iimp1=100кА) распределяются между проводами электрических коммуникаций здания
(электропитание, телефон, Интернет и т.д.). В данной статье мы рассматриваем частный случай, когда распределение токов происходит только между проводами
системы электропитания здания. Соответственно, Iimp на каждый провод кабеля будет составлять Iimp2=25кА. На Рисунке №3.2, показано каким образом распределяются
импульсные токи в электросети здания, не имеющего электрической связи с другими объектами.
Рисунок №3.2 «Распространение импульсных токов при прямом попадании молнии в здание, имеющее из коммуникаций только электропитание»
При условии, что система электропитания имеет электрическую связь с другими объектами (Рисунке №3.3 и Рисунке №3.4), Iimp рассчитывается формулами:
Iimp2a=Iimp1/ (1+Ra/Rb)
Iimp2b=Iimp1/ (1+Rb/Ra).
Тогда мы получаем два варианта распределения токов:
Вариант 1: Ra=Rb соответственно Ra/Rb=1 и Iimp2a=Iimp2b=Iimp1/ (1+Ra/Rb) =50кА (Рисунок №3.3)
Вариант 2: Ra≠Rb приведем пример: Ra/Rb= ¼ тогда Iimp2a=Iimp1/ (1+Ra/Rb) =80кА Iimp2b=Iimp1/ (1+Rb/Ra) =20кА (Рисунок №3.4)
Рисунок№3.3 "Распределение импульсных токов между связанными зданиями при ударе молнии в здание (а) когда Ra=Rb"
Рисунок№3.4 "Распределение импульсных токов между связанными зданиями при ударе молнии в здание (а) когда Ra не равно Rb"
Этап №4: В соответствии со стандартами МЭК вводится система разделения здание на зоны воздействия при возникновении воздушного электрического разряда.
1) Зона 0а – это зона прямого воздействия воздушного электрического разряда.
2) Зона 0в – это зона воздействия электромагнитного поля молнии на электросеть здания.
3) Зона 1 – это зона внутри здания, стальные двери с воздействием токов импульсных перенапряжений, защищенная от прямого воздействия электромагнитного поля воздушного
электрического разряда.
4) Зона 2 и т.д. – это зоны с воздействием более низких импульсных токов.
В соответствии с этими зонами воздействия молнии на объект, стандарты МЭК подразделяют всё оборудование ОПН на три класса по месту установки ограничителей
перенапряжения.
КЛАСС I – Класс ОПН предназначенный для установки в главном распределительном щите (ГРЩ) между зонами 0в и 1-й зоной.
КЛАСС II – Класс ОПН предназначенный для установки в распределительных щитах (РЩ) объекта, с установкой между зонами 1 и 2.
КЛАСС III – Класс ОПН предназначенный для установки непосредственно рядом с потребителем электроэнергии.
Кроме этого стандарты МЭК разделяют все оборудование ОПН на четыре категории электробезопасности по уровню изоляции систем ограничипелей
перенапряжения для сетей 230/380 В.
Категория модулей ОПН Ui (кВ)
1 6
2 4
3 2,5
4 1,5
Где Ui – соответствует определённой категории электробезопасности и является максимальным напряжениям изоляции защитных модулей.
При этом важно знать, что длин кабеля электросети между элементом защиты класса I (в ГРЩ) и ОПН класса II (в РЩ не должна быть менее 7 метров). Если это
условие не выполняется, тогда между этими ОПН устанавливается индуктивный элемент (Pronet S) обеспечивающий временную задержку импульса перенапряжения.
Рисунок №4 «Система Pronet S производства фирмы «Искра Защита»»
Этап №5: Проверка защитного оборудования на устойчивость импульсным перенапряжениям, выбор рабочего напряжения.
Устойчивость к импульсным перенапряжениям по системе стандартов МЭК проверяется на выполнении условия: Uprot ≤ Ui. Где Uprot – максимальное импульсное
напряжение защитных модулей.
Uprot = Up+ΔU
Up – уровень защиты ОПН (максимальное импульсное напряжение модуля) указан производителем в характеристиках модуля.
ΔU – индуктивное падение напряжения на проводнике соединяющем кабель электропитания с ограничителями перенапряжения и ограничетелей перенапряжения
с шиной заземления.
ΔU= L*di/dt
Длина проводника дополнительно влияет на индукционное падение напряжения следующим образом: «Проводник длиной 1 м имеет индуктивность приблизительно 1 мкГн,
который при крутизне тока порядка 1кА/мкс вызывает индукционное падение напряжения приблизительно 1 кВ.». При этом нежелательно иметь длину проводника более
0,5м., и, соответственно ΔU=0,5кВ.
Рисунок №5 «Определение длины соединительных проводов ℓ»
ℓ = a + b
В случае, когда при установке модулей 1 и 2 категории условие Uprot ≤ Ui/2 не выполняется, то требуется установка дополнительных модулей защиты, либо
сокращении расстояния ℓ как показано на Рисунке №5.1 уменьшив расстояние от электросети до ограничетелей перенапряжения и расстояние отограничетелей
перенапряжения до шины заземления.
Рисунок №5.1 «Пример уменьшения длинны соединительных проводов ℓ»
На этом этапе мы также задаем рабочее напряжение Uc для элементов ОПН (напряжение срабатывания элементов защиты), которое одновременно является
и максимально допустимым напряжением в сети электропитания потребителя.
Вывод:
В этой статье мы выяснили, что для выбора ОПН надо знать следующие параметры:
Система подключения и заземления потребителя влияет на выбор типа ограничителей перенапряжения. В случае применения систем TN или IT защита выполняется только на основе варисторов,
которые устанавливаются как между фазами и землёй, так и между нейтралью и землёй (Рисунок №6.1).
Рисунок №6.1 «Схема подключения ОПН для TN и IT систем»
А в случае применения системы TT варисторы устанавливаются между фазами и нейтралью, а между нейтралью и заземлением устанавливается разрядник, для
устранения токов утечки в системе (Рисунок №6.2).
Рисунок №6.2 «Схема подключения ОПН для TT системы»
1) Способ подводки электропитания (кабельная линия, воздушная линия)
2) Номинальное рабочее напряжение сети.
3) Величина токов Iimp действующих на ОПН.
И место расположение здания (с точки зрения вероятности удара молнии и распределения импульсного тока) влияет на выбор номинального значения элементов ОПН.
Для упрощения расчета импульсных токов и выбора номиналов модулей ОПН, любое здание принимается как электрически не связанное с другими.
4) Место установки ОПН (ГРЩ, РЩ, потребитель) – указывает на класс и категорию защиты ограничетелей перенапряжения . Для ГРЩ – УЗИП I класса защиты.
Для РЩ – II класса защиты. Для потребителя – III класса защиты.
Тип потребителя электроэнергии. Этот параметр требуется для выбора ОПН II класса защиты. В связи с тем, что современное электронное оборудование имеет высокую
чувствительность к перепадам напряжения, фирмой «Искра Защита» производятся специальные модули ОПН с пониженными остаточными напряжениями Protec С 40G
или Protec С 20G (Рисунок №6.3).Последовательное соединение метало – оксидных варисторов с высокой мощностью рассеивания и герметичных искровых разрядников
обеспечивает очень низкое остаточное напряжение.
Рисунок №6.3 «Модули ОПН с пониженными остаточными напряжениями Protec С 20G производства фирмы «Искра Защита»»
Тип исполнения – система ОПН может состоять из отдельных элементов или выполняться в одном корпусе. В качестве примера ограничетелей перенапряжения покажем
элементы фирмы «Искра Защита» - серии устройств Protec, Protube и устройства серии Probloc. (Рисунок №6.4)
Рисунок №6.4 «Модули ОПН Protec, Protube и Probloc со схемами»
1) Длина соединительного провода ℓ. Не должна превышать 0.5м. Влияет на индуктивность соединяющих проводов L. Учитывается при проверке соответствия
выбранного ОПН и его места установки.
2) Проверка защитного оборудования на устойчивость импульсным перенапряжениям, выбор рабочего напряжения.
3) Необходимость выходного сигнального контакта (подает сигнал при условии неисправности ограничетелей перенапряжения ).
В дальнейшем, в следующих статьях, мы приведем несколько примеров частных случаев выбора элементов ОПН для разных систем электропитания (TT, TN – S, TN – C – S,
IT, TN – C) с различными типами электропитания зданий (воздушная линия, подземная кабельная линия).
 Скачать присоединенный файл
|
19.8.2009 |
|
|
|
 |
Новости компании
|
 |
| |
 Скачать новый прайс лист Шкафы управления ШУ-ДУ, ШУ-ПД Производства компании «ИлИра - Релейная Логика», предназначены для управления в автоматическом, дистанционном и ручном режиме вентиляторами дымоудаления и подпора воздуха, электрическими калориферами, а также клапанами дымоудаления\подпора, при возникновении пожара. Шкафы управления разработаны в соответствии с требованиями Технического регламента Евразийского экономического союза "О требованиях к средствам обеспечения пожарной безопасности и пожаротушения" (ТР ЕАЭС 043/2017), а также в соответствии с ГОСТ Р 53325-2012 "Техника ...Далее »
Скачать присоединенный файл 21.3.2024 |
|
 Обращение в техподдержку ООО "ИлИра" Внимание, в АВР пульт DATAKOM D200 ДГУ выдал ошибку. Что это и как с этим быть? Аларм и Сервис моргают красным. Пытался скинуть . Стрелку вверх я держал. Она тэстит все лампочки на панели, но не скидывает. Стрелка ,,вниз,, вообще на долгое удержание не реагирует. Ответ тех отдела ООО ИлИра Это не ошибка , уведомление о обслуживании ДГУ (то) Для сброса с табло Красная стрелка вверх удерживать 5 сек (Красная кнопка + стрелка вверх) 24.2.2024 |
|
 10.01.2024 C января 2023 г. изменился конструктив всех блоков, в связи с получение сертификата ТР ЕАЭС2017/043. Всё блоки теперь на микроконтроллерах. А также выросли цены на все комплектующие. При этом у нас все равно самые низкие цены, если брать в данном конструктиве и функциональности шкафов. Просьба запросы по срокам сборке щитов и ценам присылать на email 5711893@bk.ru МЕСЕНЖЕР ДЛЯ ЗАПРОСОВ +7-925-738-31-18 14.2.2024 |
|
 C января 2023 г. изменился конструктив всех блоков, в связи с получение сертификата ТР ЕАЭС2017/043. Всё блоки теперь на микроконтроллерах. А также выросли цены на все комплектующие. При этом у нас все равно самые низкие цены, если брать в данном конструктиве и функциональности шкафов. Просьба запросы по срокам сборке щитов и ценам присылать на email 5711893@bk.ru МЕСЕНЖЕР ДЛЯ ЗАПРОСОВ +7-925-738-31-18 10.1.2023 |
|
 C января 2022г. изменился конструктив всех блоков, в связи с получение сертификата ТР ЕАЭС2017/043. Всё блоки теперь на микроконтроллерах. А также выросли цены на все комплектующие. При этом у нас все равно самые низкие цены, если брать в данном конструктиве и функциональности шкафов. Просьба запросы по срокам сборке щитов и ценам присылать на email 5711893@bk.ru 22.6.2022 |
|
Все новости |
|
 |
|
 |
|
на главную
