Перенапряжения. Молния как источник перенапряжений. Молниезащита

By Немченко Лілія 6 лет ago
Home  /  Статьи  /  Перенапряжения. Молния как источник перенапряжений. Молниезащита

Миллионы перенапряжений возникают ежесекундно во всех сетях мира, линиях и проводах (ЛЭП, телекоммуникации и т.д.). Их величина колеблется от самых малых, долей вольта, до сотен тысяч вольт.  Последствиями перенапряжений могут быть как отключение света в квартире на несколько минут, так и аварии на электростанциях, вследствие чего без электричества останутся большие города и смежные районы.

Перенапряжение – это любое увеличение значения напряжения (а как следствие – и тока) в каком-либо участке линии, достигающее значений, опасных для изоляции, оборудования и людей, связанных с данной линией. По причине возникновения, перенапряжения можно разделить на два вида:

  • Коммутационные перенапряжения, возникающие вследствие каких либо коммутаций на линии (включение и выключение элементов линии, заземление, изменение нагрузки и т. д.). Как правило, характеризуются относительно небольшим значением и пологим фронтом импульса.
  • Грозовые перенапряжения, возникающие в результате удара молнии непосредственно в линию или в результате наводки напряжения на проводах при ударе поблизости. При этом на проводах относительно земли возникает высокое напряжение, под действием которого в обе стороны от места удара вдоль линии распространяются электромагнитные импульсы. Время нарастания таких импульсов от нуля до максимума амплитуды (сотни тысяч вольт) в отличие от коммутационных может достигать долей микросекунды, что делает их очень опасными для оборудования и людей, которые работают на линии.

Для современных зданий в больших городах, которые в последнее времени буквально напичканы чувствительной аппаратурой, источником грозовых перенапряжений может стать не только питающая сеть, но и хмурое небо в грозовой сезон. По этим причинам все большую популярность начинают приобретать системы молниезащиты, которые защищают людей, оборудование и информацию. Функционально система молниезащиты делится на:

  • внешнюю, которая состоит из молниеприемников, токоотводов и заземляющих электродов. В случае удара внешняя молниезащита «улавливает» молнию и отводит ее в землю, тем самым исключая вероятность контакта какой либо части здания с каналом молнии.
  • внутреннюю – служит для устранения перенапряжений и состоит из специальных ограничителей перенапряжений, установленных как на питающую, так и на телекоммуникационную линии.

В этой статье особое внимание хотелось бы уделить именно внутренней молниезащите, так как только при ее наличии оборудование может быть защищено от импульсов перенапряжений.

Существует такое понятие, как зоны воздействия молнии. По международным стандартам принято различать пять зон воздействия молнии:

  • Зона 0а — учитывается прямой удар молнии с полным магнитным полем.
  • Зона 0в — не учитывается прямой удар молнии, но учитывается индуцированный или частичный ток молнии и полное магнитное поле.
  • Зона 1 — защита от прямого удара молнии, но учитывается индуцированный или частичный ток молнии и ослабленное полное магнитное поле.
  • Зона 2 — защита от прямого удара молнии, но учитывается индуцированный или ограниченный ток молнии и ослабленное магнитное поле.
  • Зона 3 — защита от прямого удара молнии, но учитываются индуцированные молнией токи и еще более ослабленное магнитное поле.

Схематическое расположение этих зон показано на рис. 1 , где также можно увидеть упрощенную систему внешней молниезащиты и схему установки внутренней для систем TN-C-S 220/380 В. Технически разделение между зонами осуществляется разрядниками или варисторами, напряжение срабатывания которых уменьшается при переходе в следующую зону, таким образом, постепенно срезая вредоносный импульс до безопасного значения. Так, значения напряжения срабатывания разрядника при переходе в зону 1 составляет 4кВ,в зону 2 – 2.5 кВ, а при переходе в зону 3 – 1.5 кВ. Для дальнейшего понижения напряжения используются такие приборы, как сетевые фильтры, защитные штекеры и т.д.

зона влияния молнии

рис. 1

Телекоммуникации. Разрядники

Понятие качественной и надежной связи в последнее время стало неотъемлемой частью нашей жизни, так как все больше и больше вещей находятся в прямой зависимости от нее. Поэтому пропажа связи всего на несколько минут для некоторых систем может привести к катастрофическим последствиям.  Молния, как было сказано выше, является одним из факторов, которые могут с большой вероятностью привести к этому. Следовательно, к молниезащите в телекоммуникационных системах следует относиться со всей серьезностью. Для защиты телекоммуникаций, помимо обычных ограничителей перенапряжений, в качестве дополнительного оборудования также могут использоваться трех — электродные и коаксиальные разрядники, низкоемкостные трехполюсные диоды,  которые устанавливаются на входе и выходе защищаемого телекоммуникационного оборудования.

Компания FRT Group предлагает широкий выбор оборудования для защиты телекоммуникационных сетей от импульсных перенапряжений.

Лучшими в этой линейке являются устройства, специально разработанные компанией  CITEL, которые не имеют мировых аналогов. Отличительной чертой разрядников CITEL является использование запатентованной VG технологии, которая дает значительное преимущество перед устройствами других мировых лидеров. В чем же заключается суть этой технологии? Как известно, обычный разрядник – это газовый искровой промежуток, рассчитанный на заданное пробивное напряжение, один электрод которого подсоединен к защищаемой линии, а другой заземлен. С недавнего используются также безискровые разрядники, так называемые ОПН, которые являются последовательно соединенными варисторами, время перехода из «закрытого» в «открытое» состояния под действие высокого напряжения составляет наносекунды. И первый, и второй вариант защитного устройства имеет свои недостатки. Для искровых промежутков – это низкое время срабатывания, сравнительно с ОПН, и присутствие сопровождающего тока, а для варисторов – ток утечки и связанное с ним старение. Классическая технология для устройств внутренней молниезащиты представляла собой параллельное соединение искрового промежутка и варистора. Такое решение позволяло устранить многие недостатки, но все же некоторые из них, например, ток утечки через варистор, присутствовали, что явно снижало интерес к таким устройствам. VG технология – это последовательное соединение искрового промежутка и варистора. Благодаря этому все вышеперечисленные недостатки удалось устранить, при этом объединив достоинства обоих устройств.

розрядник

рис.2  Отличия в срабатывании разрядников

На рис.2 можно наглядно увидеть преимущества работы разрядника по VG технологии по сравнению с классическим разрядником. Первое, что бросается в глаза – это длительность переходных процессов. На левом графике на восстановление тока и напряжения в сети, после пробоя, потребовалось 18 мс, что может быть недопустимо для работы чувствительной электроники, тогда как на правом все переходные процессы длятся 1 мс. Также следует отметить величины амплитуд сопровождающих токов, справа скачек тока на общем фоне незначителен, тогда как на левом графике величина тока возрастает в несколько десятков раз. Немаловажным является и изменение формы напряжения после пробоя разрядника.

Еще одной положительной чертой устройств фирмы CITEL является размещение разрядников первого, второго и третьего классов (зоны 1,2,3)  в одном компактном корпусе, что очень удобно при установке такого устройства в защитный щит.

Заземление. Глубинное заземление

Какими надежными не были бы разрядники, система внутренней молниезащиты не будет работать корректно без правильно выполненного заземления. Именно сопротивление заземления определяет, насколько высокий потенциал возникнет в момент стекания тока в землю на надземной проводящей части оборудования. В последние годы среди других видов заземления молниезащиты особой популярностью пользуется глубинное заземление. Конструктивно такое заземление выполняется из 1.5 метровых металлических стержней, которые последовательно забиваются в землю с помощью вибромолота. Такое решение имеет ряд преимуществ перед другими видами:

  • глубина погружения стержней при использовании такого способа может быть до 40 метров, что позволяет достигать слоев почвы с удельным сопротивлением ниже, чем у поверхностных слоев;
  • для достижения требуемого сопротивления достаточно одной точки забивания стержней;
  • простая и быстрая установка.

Для увеличения срока службы такого заземления используются омедненные или оцинкованные стержни.

Наличие всех компонентов молниезащиты (внешней, внутренней и заземления) надежно защитит ваше оборудование от любых вредоносных проявлений молнии, которые могут принести повреждения на сумму, во на много раз превышающую стоимость системы молниезащиты.

Уже не первый год компания FRT group успешно занимается разработкой и монтажом внешних и внутренних систем молниезащиты, а также системами глубинного заземления. Мы считаем, что установка таких систем является обязательным условием любого современного здания, будь то частный дом или большая телекоммуникационная компания.

Category:
  Статьи
this post was shared 0 times
 000
About

 Немченко Лілія

  (15 articles)