Захист обладнання від імпульсних перенапруг по ланцюгах живлення 220/380 В.

By Немченко Лілія 6 років ago
Home  /  Статті  /  Захист обладнання від імпульсних перенапруг по ланцюгах живлення 220/380 В.

Якщо прийнято рішення захистити електрообладнання по ланцюгах живлення, то постають дві проблеми: правильно підібрати ПЗІП і правильно змонтувати систему внутрішнього блискавкозахисту.

Вибір ПЗІП здійснюється за кількома параметрами:

Перше – вибір за класом випробувань, виходячи з зон впливу блискавки.

Друге – за типом системи електропостачання (TNC, TNS, одно- або трьохфазне).

Третє – за очікуваною потужністю імпульсу.

Четверте – за способом установки (DINрейка, плоска поверхня і т.д.).

Існує таке поняття, як зони впливу блискавки. Згідно міжнародним стандартом (МЕК 62305-1) прийнято розрізняти п’ять зон впливу блискавки:

Зона 0А • – зона зовнішнього середовища об’єкта, всі точки якої можуть піддаватися прямому удару блискавки і електромагнітному полю, що виникає при цьому.

Зона 0в • – зона зовнішнього середовища об’єкта, точки якої не піддаються прямому удару блискавки, при цьому протікають часткові струми блискавки і не ослаблене повне електромагнітне поле.

Зона 1 • – зона всередині об’єкта, точки якої не піддаються прямому удару блискавки, але враховується індукований або частковий струм блискавки і ослаблене повне електромагнітне поле.

Зона 2 • – зона всередині об’єкта, точки якої не піддаються прямому удару блискавки, але враховується індукований або обмежений струм блискавки і ослаблене магнітне поле.

Зона 3 • – зона всередині об’єкта, точки якої не піддаються прямому удару блискавки, але враховуються індуковані блискавкою струми і ще більш ослаблене магнітне поле.

Схематичне розташування цих зон, для найбільш поширеною систем TN-C-S, показано на мал.1.

Зональність захисту

мал. 1

Технічно поділ між зонами здійснюється ПЗІП. Так, рівень захисту ПЗІП 1-го класу при переході в зону 1 становить 4кВ, 2-го класу при переході в зону 2 – 2,5 кВ і 3-го класу при переході в зону 3 – 1,5 кВ. Що в свою чергу відповідає категоріям імпульсної стійкості ізоляції обладнання, яке захищається. Якщо на будівлі або в безпосередній близькості від нього є блискавкоприймачі або є повітряний ввід в будинок, то необхідно встановити у вхідній щит ПЗІП 1-го або 1 + 2 класу. Якщо ймовірність попадання частини струму блискавки в систему електропостачання відсутнє, то можна використовувати ПЗІП класу 2.Вважається, що при попаданні блискавки в систему зовнішнього блискавкозахисту половина струму блискавки йде в землю, а друга половина потрапляє на головну заземлюючу шину (ГЗШ) (мал.2).

Распределение токов молнии

мал. 2

Далі ці 50% струму розподіляються рівномірно по всім приєднаним до ГЗШ комунікацій. Звідси робиться висновок, що потужність ПЗІП визначається саме цією частиною. Є певні сумніви в точності наведених розрахунків, тому що навряд чи по силовому кабелю і мережевого кабелю, підуть однакові струми. Та й по СНіПу водопровідні та опалювальні труби на вводі в будинок повинні мати ізолюючі вставки. Тому більш правильним було б вважати, що ті 50% струму блискавки, які потрапляють на ГЗШ, йдуть через ПЗІП по силовому кабелю живлення. З огляду на те, що 99% ударів блискавок на рівнинах з помірним кліматом мають амплітуду менше 100 кА, в розрахунках можна виходити з цієї цифри. І тоді при наявності ПЗІП по кожному дроту живлення піде близько 1/4 від тих 50 кА, які потраплять на ГЗШ (при режимі нейтралі TNC), тобто, близько 12,5 кА. Це як раз та сама мінімальна величина Iimp (10/350), допустима для 1-го класу ПЗІП по МЕК 51992-2002. З урахуванням приблизних розрахунків, краще брати ПЗІП зі струмом не менше 20 кА (10/350) на полюс. Якщо ж ймовірність попадання частини прямого струму блискавки виключена, то можна відразу ставити ПЗІП 2-го класу. Розрахувати, навіть приблизно, потужність наведеного імпульсу досить складно, тому для цих пристроїв найбільш ходовими є типові параметри In = 20kA (8/20) і Imax = 40kA (8/20). Для захисту найбільш відповідального і чутливого обладнання безпосередньо перед ним необхідно встановлювати ПЗІП 3-го класу, в цьому випадку часто буває доцільно застосувати ПЗІП з вбудованим ВЧ – фільтром, який не тільки захищає від імпульсних перенапруг, а й фільтрує ВЧ перешкоди малої амплітуди, наприклад DS -HF (мал.3).

ПЗІП

мал. 3

Якщо вас не цікавить весь об’єкт цілком, а потрібно захистити тільки одну кімнату з обладнанням, наприклад з сервером, то принципи підбору ПЗІП мало відрізняються від вищевикладеного. А тепер, коли визначено, які ПЗІП і де ставити, можна розглянути деякі особливості їх монтажу.

Пристрої для захисту по живленню можуть мати три типи підключення:

  • паралельний або Т подібний (мал.4), коли ПЗІП підключається паралельно живильного ланцюга. Робочий струм при цьому через пристрій захисту не йде, тобто ви можете його використовувати при будь-якої потужності системи електропостачання. Перетин сполучних провідників повинен вибиратися відповідно до рекомендацій виробника ПЗІП.

лінійна схема

мал. 4

  • послідовний, коли ПЗІП ставиться в розрив живильного дроту. В цьому випадку пристрій захисту повинен мати номінальний струм навантаження IL більше максимального робочого струму ланцюга, в яку воно встановлено. Прикладом може служити DS-HF на мал.3
  • V-подібний тип підключення, коли робочий струм ланцюга протікає по мідному шунту, встановленного всередині ПЗІП. При такому підключенні перетин ваших робочих провідників не повинен перевищувати максимально допустимий для ПЗІП перетин (мал.5).

лінійна схема

мал. 5

Ще одна особливість паралельного монтажу ПЗІП полягає в тому, що з’єднувальні дроти між ПЗІП і точкою приєднання до мережі не повинні перевищувати 0,5 м (МЕК 60364-5-534-97). Це пов’язано з тим, що мікросекундний імпульс перенапруги є високочастотним сигналом і має дуже крутий фронт. А будь-який провідник, крім активного опору, має ще й індуктивний. Він дуже маленький, приблизно 1 мкГн / м при перетині дроту 16 кв.мм, і на промисловій частоті ним зазвичай нехтують. Але при крутизні фронту струму (di / dt) 1кА / мкс на кожному метрі дроту падає 1 кВ (мал.6).

падіння напруги на провіднику

мал. 6

І ця напруга складається з залишкової  напруги ПЗІП і прикладається до обладнання (мал.7).

монтаж ПЗІП

мал. 7

При цьому амплітуда імпульсу може значно перевищити допустимі для даного обладнання значення. Саме з цієї причини не можна ставити замість запобіжників FU 1-3 автоматичні вимикачі. Кожен автоматичний вимикач містить котушку індуктивності, що стоїть послідовно в робочому ланцюзі і має індуктивність значно більшу, ніж метр прямого проводу. І в разі використання автоматичного вимикача при приході імпульсу вся напруга впаде на ньому, а ПЗІП при цьому майже не буде працювати. В результаті може постраждати устаткування, що захищається.Ще одне питання, яке зазвичай постає перед інженером чи потрібно ставити ПЗІП 2 або 3 класу після влаштування типу 1 + 2 або 1 + 2 + 3, встановленого у ввідному щиті? Адже рівень напруги захисту у цього пристрою (Up) не більше 1,5 кВ, що не перевищує рівень, характерний для 3 класу. Відповідь – не обов’язково, якщо відстань по кабелю від ПЗІП 1 + 2 класу до обладнання, яке захищається не більше 15 м і поруч немає джерел сильних наведень. Якщо ж відстань більше 15 метрів, то ставити необхідно, тому що ситуація може розвиватися, наприклад, як на мал.8.

напруга на ПЗІП

мал. 8

Тут імпульс перенапруги, що прийшов обмежується ПЗІП до 1,5кВ, а вже всередині будівлі на нього накладається перешкода, наведена від різного потужного електротехнічного обладнання. Самі по собі рівні цих перешкод не перевищують допустимий, для обладнання, що захищається, але разом ці перенапруги можуть призвести до збоїв і навіть виходу обладнання з ладу. Для ефективного захисту від перенапруг по лінії живлення відстань від місця підключення ПЗІП 2 або 3 класу до обладнання, що захищається не повинно перевищувати 5м.У висновку можна відзначити, що захист обладнання від перенапруг – це питання комплексне і не обмежується встановленням ПЗІП, адже без якісної системи заземлення і зрівнювання потенціалів робота ПЗІП буде неефективною. Також не треба забувати про такі способи поліпшення електромагнітної ситуації, як екранування лiнiй живлення з урахуванням електромагнітної сумісності.

Комерційний директор ТОВ “ЕФ ЕР ТІ – Груп” Євген Кузьмінський

Технічний директор CITEL (Росія)  Анатолій Васін

Category:
  Статті
this post was shared 0 times
 000
About

 Немченко Лілія

  (14 articles)