Перенапруги. Блискавка як джерело перенапруг. Блискавкозахист

By Немченко Лілія 6 років ago
Home  /  Статті  /  Перенапруги. Блискавка як джерело перенапруг. Блискавкозахист

Мільйони перенапруг виникають щомиті у всіх мережах світу, лініях і дротах (ЛЕП, телекомунікації тощо). Їх величина коливається від найменших часток вольта, до сотень тисяч вольт. Наслідками перенапруг можуть бути як відключення світла в квартирі на кілька хвилин, так і аварії на електростанціях, внаслідок чого без електрики залишаться великі міста і суміжні райони.
Перенапруга – це будь-яке збільшення значення напруги (а як наслідок – і струму) в якій-небудь ділянці лінії, що досягає значень, небезпечних для ізоляції, обладнання та людей, пов’язаних з даною лінією. Через причину виникнення, перенапругу можна розділити на два види:

  • Комутаційні перенапруги, що виникають внаслідок будь-яких комутацій на лінії (включення і виключення елементів лінії, заземлення, зміна навантаження і т. Д.). Як правило, характеризуються відносно невеликим значенням і пологим фронтом імпульсу.
  • Грозові перенапруги, що виникають в результаті удару блискавки безпосередньо в лінію або в результаті наведення напруги на дротах при ударі поблизу. При цьому на дротах відносно землі виникає висока напруга, під дією якої в обидва боки від місця удару уздовж лінії поширюються електромагнітні імпульси. Час наростання таких імпульсів від нуля до максимуму амплітуди (сотні тисяч вольт) на відміну від комутаційних може досягати мікросекунди, що робить їх дуже небезпечними для обладнання і людей, які працюють на лінії.

Для сучасних будівель у великих містах, які останнім часом буквально напхані чутливою ​​апаратурою, джерелом грозових перенапруг може стати не тільки живильна мережа, а й похмуре небо в грозовий сезон. З цих причин все більшої популярності починають набувати системи блискавкозахисту, які захищають людей, обладнання та інформацію.

Функціонально система блискавкозахисту ділиться на:

  • зовнішню, яка складається з блискавкоприймачів, струмовідводів і заземлюючих електродів. У разі удару зовнішній блискавкозахист «вловлює» блискавку і відводить її в землю, тим самим виключаючи ймовірність контакту будь-якої частини будівлі з каналом блискавки.
  • внутрішню – служить для усунення перенапруг і складається зі спеціальних обмежувачів перенапруг, встановлених як на живильну, так і на телекомунікаційну лінії.

У цій статті особливу увагу хотілося б приділити саме внутрішньому блискавкозахисту, так як тільки при його наявності обладнання може бути захищене від імпульсів перенапруг.

Існує таке поняття, як зони впливу блискавки. За міжнародними стандартами прийнято розрізняти п’ять зон впливу блискавки:

  • Зона 0а – враховується прямий удар блискавки з повним магнітним полем.
  • Зона 0в – не враховується прямий удар блискавки, але враховується індукований або частковий струм блискавки і повне магнітне поле.
  • Зона 1 – захист від прямого удару блискавки, але враховується індукований або частковий струм блискавки і ослаблене повне магнітне поле.
  • Зона 2 – захист від прямого удару блискавки, але враховується індукований або обмежений струм блискавки і ослаблене магнітне поле.
  • Зона 3 – захист від прямого удару блискавки, але враховуються індуковані блискавкою струми і ще більш ослаблене магнітне поле.

Схематичне розташування цих зон показано на мал. 1, де також можна побачити спрощену систему зовнішнього блискавкозахисту і схему установки внутрішнього для систем TN-CS 220/380 В. Технічно поділ між зонами здійснюється розрядниками або варисторами, напруга спрацьовування яких зменшується при переході в наступну зону, таким чином, поступово зрізаючи шкідливий імпульс до безпечного значення. Так, значення напруги спрацьовування розрядника при переході в зону 1 становить 4 кВ, в зону 2 – 2.5 кВ, а при переході в зону 3 – 1.5 кВ. Для подальшого зниження напруги використовуються такі прилади, як мережеві фільтри, захисні штекери і т.д.

схема зони впливу блискавки

мал. 1

Телекомунікації. Розрядники.

Поняття якісного і надійного зв’язку останнім часом стало невід’ємною частиною нашого життя, так як все більше і більше речей знаходяться в прямій залежності від нього. Тому зникнення зв’язку всього на кілька хвилин для деяких систем може привести до катастрофічних наслідків. Блискавка, як було сказано вище, є одним з факторів, які можуть з великою ймовірністю привести до цього. Отже, до захисту від блискавки в телекомунікаційних системах слід ставитися з усією серйозністю.  Для захисту телекомунікацій, крім звичайних обмежувачів перенапруг, в якості додаткового обладнання також можуть використовуватися трьох – електродні і коаксіальні розрядники, низькоємні триполюсні діоди, які встановлюються на вході і виході телекомунікаційного обладнання, яке захищається.

Компанія FRT Group пропонує широкий вибір обладнання для захисту телекомунікаційних мереж від імпульсних перенапруг. Кращими в цій лінійці є пристрої, спеціально розроблені компанією CITEL, які не мають світових аналогів. Відмінною рисою розрядників CITEL є використання запатентованої VG технології, яка дає значну перевагу перед пристроями інших світових лідерів. У чому ж полягає суть цієї технології? Як відомо, звичайний розрядник – це газовий іскровий проміжок, розрахований на задану пробивну напругу, один електрод якого приєднаний до лінії, яка захищається, а інший заземлений.
З недавнього часу, використовуються також безіскрові розрядники, так звані ОПН, які є послідовно з’єднаними варисторами, час переходу з «закритого» в «відкритий» стан під дією високої напруги становить наносекунди. І перший, і другий варіант захисного пристрою має свої недоліки. Для іскрових проміжків – це низький час спрацьовування, порівняно з ОПН, і присутність супроводжуючого струму, а для варисторів – струм витоку і пов’язане з ним старіння. Класична технологія для пристроїв внутрішнього блискавкозахисту представляла собою паралельне з’єднання іскрового проміжку і варістора. Таке рішення дозволяло усунути багато недоліків, але все ж деякі з них, наприклад, струм витоку через варістор, були присутні, що явно знижувало інтерес до таких пристроїв. VG технологія – це послідовне з’єднання іскрового проміжку і варістора. Завдяки цьому всі перераховані вище недоліки вдалося усунути, при цьому об’єднавши переваги обох пристроїв.

розрядник

мал.2  Відмінності в спрацьовуванні розрядників

На мал.2 можна побачити переваги роботи розрядника по VG технології в порівнянні з класичним разрядником. Перше, що кидається в очі – це тривалість перехідних процесів. На лівому графіку на відновлення струму і напруги в мережі, після пробою, знадобилося 18 мс, що може бути неприпустимо для роботи чутливої ​​електроніки, тоді як на правому всі перехідні процеси тривають 1 мс. Також слід зазначити величини амплітуд супроводжуючих струмів, праворуч скачок струму на загальному тлі незначний, тоді як на лівому графіку величина струму зростає в кілька десятків разів. Важливим є і зміна форми напруги після пробою розрядника.

Ще однією позитивною рисою пристроїв фірми CITEL є розміщення розрядників першого, другого і третього класів (зони 1,2,3) в одному компактному корпусі, що дуже зручно при установці такого пристрою в захисний щит.

Заземлення. Глибинне заземлення.

Якими надійними не були б розрядники, система внутрішнього блискавкозахисту не працюватиме коректно без правильно виконаного заземлення. Саме опір заземлення визначає, наскільки високий потенціал виникне в момент стікання струму в землю на надземній провідній частині обладнання В останні роки серед інших видів заземлення блискавкозахисту особливою популярністю користується глибинне заземлення. Конструктивно таке заземлення виконується з 1.5 метрових металевих стрижнів, які послідовно забиваються в землю за допомогою вібромолота. Таке рішення має ряд переваг перед іншими видами:

  • глибина занурення стрижнів при використанні такого способу може бути до 40 метрів, що дозволяє досягати шарів ґрунту з питомим опором нижче, ніж у поверхневих шарів;
  • для досягнення необхідного опору достатньо однієї точки забивання стрижнів;
  • проста і швидка установка.

Для збільшення терміну служби такого заземлення використовуються обміднені або оцинковані стрижні.

Наявність всіх компонентів блискавкозахисту (зовнішнього, внутрішнього і заземлення) надійно захистить ваше обладнання від будь-яких шкідливих проявів блискавки, які можуть принести пошкодження на суму, у на багато разів перевищує вартість системи блискавкозахисту.

Уже не перший рік компанія FRT group успішно займається розробкою та монтажем зовнішніх і внутрішніх систем захисту від блискавок, а також системами глибинного заземлення. Ми вважаємо, що установка таких систем є обов’язковою умовою будь-якого сучасного будинку, будь то приватний будинок або велика телекомунікаційна компанія.

Category:
  Статті
this post was shared 0 times
 000
About

 Немченко Лілія

  (14 articles)