16+
Регистрация
РУС ENG
http://www.eprussia.ru/epr/32/2097.htm
Газета "Энергетика и промышленность России" | № 4 (32) апрель 2003 года

Защита от временных перенапряжений в электроустановках зданий

Временное перенапряжение в ГОСТ 13109 [1] определено, как "повышение напряжения в точке электрической сети выше 1,1 Uном продолжительностью более 10 мс, возникающее в системах электроснабжения при коммутациях или коротких замыканиях". Оно характеризуется коэффициентом временного перенапряжения - отношением максимального значения огибающей амплитудных значений напряжения за время существования временного перенапряжения к амплитуде номинального напряжения сети и длительностью временного перенапряжения - интервалом времени между начальным моментом возникновения временного перенапряжения и моментом его исчезновения. В стандартах по электромагнитной совместимости технических средств и в некоторых публикациях вместо термина "временное перенапряжение" использован термин "выброс напряжения". Временное перенапряжение (выброс напряжения) необходимо отличать от импульсного напряжения (грозового и коммутационного), являющегося резким изменением напряжения, за которым следует восстановление напряжения до первоначального или близкого к нему уровня за промежуток времени до нескольких миллисекунд. В распределительных сетях электроустановок зданий защита от импульсных напряжений осуществляется, как правило, с помощью разрядников и ограничителей импульсных напряжений, а от временных перенапряжений - путем отключения питания защищаемой цепи.

Временные перенапряжения могут приводить как к пробою изоляции электрооборудования, так и к повреждению элементов электроприемников, подключенных к питающей сети. Особенно чувствительны к выбросам напряжения электронные элементы персональных компьютеров, телевизоров и других бытовых радиоэлектронных и электрических приборов. Временные перенапряжения, воздействующие только на изоляцию электроустановок, в данной работе не учитываются.

В ряде публикаций рассмотрены вопросы ограничения отклонений напряжения в точках присоединения потребителей путем регулирования напряжения распределительных трансформаторов или высоковольтных трансформаторов с регулированием под нагрузкой [2], но этот метод не может быть использован для ограничения временных перенапряжений небольшой продолжительности или при повреждениях в сети. В ПУЭ [3] рекомендуется "предусматривать защитное отключение потребителей при превышении напряжения выше допустимого, возникающего из-за несимметрии нагрузки при обрыве PEN проводника", однако величина допустимого временного перенапряжения не указана.

Электроприемники обладают определенной стойкостью к воздействию временных перенапряжений и допускают в течение некоторого времени работу при повышенном напряжении без повреждения элементов. В [4] для испытаний электротехнических, электронных и радиоэлектронных изделий и оборудования на воздействие выбросов напряжения предусмотрено четыре степени жесткости испытаний, которые характеризуются коэффициентом временного перенапряжения, равным 1,2, и отличаются длительностью перенапряжения от 0,2 с (1 степень) до 2 с (4 степень). Для электроприемников, предназначенных для применения в жилых и коммерческих зонах, а также в производственных зонах с малым энергопотреблением, установлена 1 степень жесткости испытаний [5], то есть испытание при повышенном напряжения электропитания на 20 % от номинального напряжения длительностью 0,2 с. В соответствии с этим электропотребители с номинальным напряжением 220 В должны в течение 0,2 с выдерживать воздействие напряжения 264 В. При превышении этого допустимого напряжения возможно осуществление защитного отключения, однако выполнять его следует с выдержкой времени для предотвращения нежелательных отключений при появлении импульсных напряжений или при временных перенапряжениях небольшой продолжительности. К сожалению, отсутствует достоверная информация о способности электроприемников выдерживать временные перенапряжения выше 264 В, поэтому допустимые значения времени отключения устройств защиты от временных перенапряжений могут быть выбраны с учетом процессов, происходящих в сети питания, и возможностей коммутационных аппаратов. В связи с этим необходимо произвести оценку возможных показателей временного перенапряжения.

В сетях 380/220 В с системами заземления TN-S или TN-C-S, разрешенными для питания электроприемников жилых, общественных, административных и бытовых зданий, возможен ряд аварийных режимов [6], приводящих к появлению временных перенапряжений. Большую опасность для электроприемников представляет обрыв нулевого (рабочего или совмещенного) проводника в трехфазных сетях, когда при значительной несимметрии фазных нагрузок уровень временных перенапряжений может достигать значений междуфазного напряжения (380 В), а длительность - нескольких часов [1]. В этом случае целесообразно производить быстрое отключение защищаемой цепи, однако выдержка времени отключения не должна быть меньше 0,01с для предотвращения нежелательных отключений при появлении грозовых или коммутационных импульсных напряжений.

Временные перенапряжения появляются и при однофазных коротких замыканиях в цепях "фаза-нуль" трехфазных сетей. В этом случае наибольшая величина временного перенапряжения может иметь величину 1,32 Uном при сечении нулевых рабочих проводников, равном сечению фазных проводников, или 1,45 Uном при сечении нулевых рабочих проводников, равном половине сечения фазных проводников. В электроустановках зданий могут быть использованы нулевые рабочие проводники с сечением до 50% сечения фазных проводников, поэтому расчетный коэффициент временного перенапряжения обычно принимают равным 1,45, то есть временные перенапряжения могут достигать 320 В при фазном напряжении 220 В.

Длительность временных перенапряжений при коротких замыканиях зависит от времени срабатывания устройств защиты от сверхтоков. В электроустановках зданий в цепях с номинальным током до 125 А для защиты от сверхтоков используют автоматические выключатели по ГОСТ Р50345-99, время срабатывания мгновенного расцепителя которых не должно превышать 0,1 с, а фактическое время отключения выключателей при токах короткого замыкания обычно составляет 0,01-0,02 с.

В соответствии с изложенным можно сформулировать следующие требования к устройствам защиты от превышения напряжения электроприемников квартир и электроустановок зданий аналогичного назначения:

1 напряжение срабатывания должно быть в диапазоне от 255 до 264 В. Это требование учитывает возможный разброс настройки устройства защиты от превышения напряжения и изменение настройки при старении элементов устройства в процессе эксплуатации;

2 время отключения при напряжении 264 В (1,2 Uном) не должно быть более 0,2 с. Это требование учитывает как нормально допустимые и предельно допустимые значения установившегося отклонения напряжения на выводах электроприемников, так и длительность допустимых временных перенапряжений, нормированных для электроприемников;

3 время неотключения (время выдержки) при напряжении 264 В должно быть не меньше 0,02 с. Это требование учитывает недопустимость отключений при появлении в сети временных перенапряжений при коротких замыканиях в трехфазной сети, отключаемых устройствами защиты от сверхтоков за время не более 0,02 с;

4 время неотключения при напряжении 380 В (1,73 Uном) должно быть не меньше 0,01 с. Это требование учитывает возможность появления в сети импульсных напряжений, на которые устройства защиты от превышения напряжения не должны реагировать;

5 время отключения при напряжении 380 В должно быть минимально возможным с учетом п.4;

6 время отключения при напряжении 320 В (1,45 Uном) должно быть не более 0,1 с, а время выдержки не должно быть меньше 0, 02 с. Это требование учитывает возможность появления при коротких замыканиях в трехфазной сети временных перенапряжений небольшой продолжительности, на которые устройства защиты от превышения напряжения не должны реагировать. Однако если устройства защиты от сверхтоков будут производить отключение за время большее 0,02 с (до 0,1 с, а в некоторых случаях даже до 5 с), то возможны нежелательные отключения защищаемой цепи. Эти отключения будут относительно редким явлением, так как короткие замыкания в трехфазной сети происходят нечасто (особенно при питании кабельными линиями), при этом не каждое короткое замыкание сопровождается повышением напряжения до 320 В (не будет выброса напряжения в фазе, в которой произошло короткое замыкание; временные перенапряжения могут быть значительно меньше 320 В, если защищаемая цепь находится ближе к источнику питания, чем место короткого замыкания).

В таблице 1 приведены рекомендуемые времена отключения и неотключения для устройств защиты от превышения напряжения в зависимости от величины коэффициента временного перенапряжения.

Таблица 1

Коэффициент
временного
перенапряжения Время, с
неотключения
(минимальное) отключения
(максимальное)
1,2 0,02 0,2
1,45 0,02 0,1
1,73 0,01 0,04

Для сопоставления в таблице 2 приведены значения времени отключения и времени неотключения, определенные по кривым, представленным на рисунке 1 ГОСТ Р 51321.1 [7].

Таблица 2

Коэффициент
временного
перенапряжения Время, с
неотключения
(минимальное) отключения
(максимальное)
1,2 0,01 0,2
1,45 0,004 0,04
1,73 0,002 0,02

Значения времени отключения по ГОСТ Р 51321.1 близки к значениям, приведенным в таблице 1, но при больших коэффициентах временного перенапряжения значения времени неотключения по ГОСТ Р 51321.1 значительно меньше рекомендуемых. Это может быть объяснено стремлением обеспечить сохранность электрооборудования при временных перенапряжениях, несмотря на возможность нежелательных отключений.

В качестве устройств защиты от временных перенапряжений целесообразно использовать устройства защитного отключения с дополнительной функцией защиты от превышения напряжения. Такие многофункциональные устройства защитного отключения типа УЗО-ВАД 2 "Энергомера", выпускаемые концерном "Энергомера", могут быть установлены или на вводе в квартиру (при этом будет защищена вся электроустановка) или в цепи розеток, к которым подключается переносное оборудование, в наибольшей степени чувствительное к повышению напряжения.



Более подробно с номенклатурой выпускаемых изделий ОАО "Концерна Энергомера" можно ознакомиться на нашем сайте: www.energomera.ru.

По всем вопросам обращайтесь:
ОАО "Концерн Энергомера"
Тел.: + 7 (8652) 35-67-45, 56-23-12
Факс: + 7 (8652) 35-67-40, 56-44-17
E-mail: concern@energomera.ru
http://www.energomera.ru

Электроэнергетика, Изоляция , Кабель, Напряжение , Сети , Трансформаторы, Энергоснабжение, Кабельная арматура, Провод,

Защита от временных перенапряжений в электроустановках зданийКод PHP" data-description="" data-url="https://www.eprussia.ru/epr/32/2097.htm"" data-image="https://www.eprussia.ru/upload/share.jpg" >

Отправить на Email


Похожие Свежие Популярные

Войти или Зарегистрироваться, чтобы оставить комментарий.