Защита сетей напряжением 220/380 В от внутренних и внешних перенапряжений

⇐ ПредыдущаяСтр 9 из 14Следующая ⇒

В электрических сетях 220/380В возможны кратковременные увеличения напряжений (импульсные перенапряжения), имеющие вероятностный характер и длительность в диапазоне от микросекунд до нескольких миллисекунд. Тому имеется несколько основных причин:

перенапряжения, вызванные ударом молнии (внешнее перенапряжение)
импульсные перенапряжения в электросетях 380/220В, обусловленные разрядами статического электричества (внутреннее перенапряжение в сетях)
импульсные перенапряжения в частотном диапазоне 0,5 20 Мгц в электросетях 380/220В обусловленные коммутацией токов, как рабочих, так и аварийных (внутреннее перенапряжение в сетях). То есть, при включении или отключении сетевой организацией линий электропередач от подстанции или при ликвидации повреждений, появляется необходимость защиты электрооборудования потребителей.

Перечисленные явления представляют некоторую опасность для электрооборудования, а именно:

· возможность повреждение изоляции электрооборудования и других его элементов

· проникновение импульсов напряжения (импульсных помех) в логические цепи электронных цифровых устройств, в результате чего может произойти сбой в их работе. Также, что самое страшное, может полностью выйти из строя цифровое устройство (телевизор, компьютер, аудио техника и т.д.)

Защита от внешних перенапряжений представляет собой молниеотвод, состоящий из токоприемника, токоотвода и заземлителя. Зоной защиты молниеотвода является пространство, расположенное в определенном радиусе. При попадании молнии на защищаемою территорию происходит ее разряд через систему молниезащиты, тем самым обеспечивая безопасность вашего оборудования.

Для защиты от внутреннего перенапряжения сети используется ОПН (ограничитель перенапряжений). Защитное действие ОПН основано на протекании через него импульсного тока на заземляющее устройство, при появлении опасных перенапряжений. В свою очередь это приводит к снижению перенапряжения до нормального значения, при этом не будет происходить повреждение электрооборудования. Схема подключения ОПН к электроустановки здания представлена на рис. 3.2.15 .

Рис. 3.2.15 Схема подключения ОПН к электроустановке здания

Защита от импульсных перенапряжений (УЗИП) - внутренняя молниезащита.

Импульсное перенапряжение – это не только термин, но и физический процесс, во время которого происходит очень кратковременный (в среднем десятки миллисекунд) сильный и резкий скачок напряжения.

Импульсные (микросекундные) перенапряжения вызваны переходными электромагнитными процессами природного и технологического происхождения. Характеристики и способность УЗИП к гашению импульсных перенапряжений указываются в паспорте изделия. Временные и длительные перенапряжения (от нескольких секунд до нескольких часов) являются параметрами качества электроснабжения. Эти параметры необходимо учитывать для правильного подбора УЗИП.

Импульс перенапряжения может пройти непосредственно по электрическим проводам или шине заземления
Электромагнитное поле, возникающее в результате импульса тока, индуцирует наведенное напряжение на всех металлических конструкциях, включая электрические линии - это индуктивный путь попадания опасных импульсов перенапряжения на защищаемый объект.

Поэтому устройство молниезащиты не ограничивается только лишь системами заземления, а дополняется устройствами внутренней молниезащиты, в частности УЗИП. Таким образом создается комплексная молниезащита зданий, промышленных конструкций и электротехнических приборов.

Сегодня уже в каждом офисе и на любом предприятии имеется дорогое чувствительное электрическое и электронное оборудование, которое может быть повреждено из-за воздействия импульсных перенапряжений. К такому оборудованию относят: серверное оборудование, высокоточные механизмы, источники питания (в т.ч. и бесперебойные), низковольтные и компьютерные сети, системы управления и мониторинга, вентиляционные системы, и т.д.. Необходима безопасность всего электротехнического оборудования. Для максимальной безопасности всех механизмов, приборов и систем необходима комплексная молниезащита дома. Она реализуется как с помощью внешней защиты, так и внутренней.

Внутренняя молниезащита здания базируется на специальных приборах – УЗИП - размещаемых как в обычных щитах, и щитах молниезащиты (ЩМЗ), так и на линиях непосредственно. Для данной молниезащиты используют специальные разрядники тока и высокоэффективные ограничители импульсных перенапряжений. Для защиты электрооборудования потребителя и счетчика электроэнергии от импульсных перенапряжений УЗИП устанавливают до счётчика.

Согласно классификации ГОСТ, МЭК, устройства Защиты от Импульсных Перенапряжений УЗИП делятся на разные категории по методу испытаний и месту установки.

Класс 1 испытаний УЗИП соответствует Типу 1 и Классу Требований B;
Класс 2 испытаний УЗИП соответствует Типу 2 и Классу Требований C;
Класс 3 испытаний УЗИП соответствует Типу 3 и Классу Требований D;

Разрядники тока молнии (они же - устройства защиты от импульсных перенапряжений УЗИП) класса I гасят импульсы, обладающие большой энергией. УЗИП 1-го класса испытаний (тип 1) испытываются импульсом тока с формой волны 10/350 мкс. УЗИП 2 класса испытаний (тип 2) испытываются импульсом тока с формой 8/20 мкс. УЗИП 3 предназначены для "тонкой" защиты наиболее ответственного и чувствительного электрооборудования, например медицинской аппаратуры, систем хранения данных и пр. УЗИП Типа 3 необходимо устанавливать не далее 5 метров по кабелю от защищаемого оборудования. Модификации УЗИП Типа 3 могут быть выполнены в виде адаптера сетевой розетки или смонтированы непосредственно в корпусе или на шасси защищаемого
Устройства защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП) класса II и III - предназначены для защиты распределительных щитов и конечного электрооборудования. УЗИП класса I монтируют в ГРЩ (главном распределительном щите), и по возможности как можно ближе к месту ввода питающего кабеля, УЗИП класса II ставят преимущественно в распределительных щитах, которые установлены внутри помещений, а УЗИП класса III – должен располагаться как можно ближе к защищаемому им прибору/оборудованию.

УЗИП - это официальное (ГОСТ Р 51992-2011) наименование всего класса устройств для защиты от последствий токов молний и импульсных перенапряжений в сетях до 1000 Вольт. В литературе, в публикациях в интернете до сих пор встречаются названия - ОПН (Ограничитель перенапряжения), Разрядник, Молниеразрядник, Грозоразрядник - которые применительно к сетям до 1000 Вольт означают по сути одно устройство - это УЗИП. Для организации эффективной молниезащиты необходимо обращать внимание не на название устройства, а на его характеристики.

Все УЗИП, продаваемые на территории России, должны производиться и испытываться в соответствии с ГОСТ Р 51992-2011 (аналог международного стандарта МЭК 61643-1:2005). ГОСТ Р 51992-2011 предусматривает наличие у каждого устройства ряда характеристик, которые производитель обязан указать в паспорте и на самом изделии.

· Класс испытаний (Тип) 1, 2 или 3

· Импульсный ток Iimp (10/350 мкс) для УЗИП 1 класса

· Номинальный импульсный ток In (8/20 мкс)

· Максимальный импульсный ток Imax (8/20 мкс)

· Уровень напряжения защиты Up , измеренный при In

3.3 Координация изоляции

Уровни изоляции Основные виды изоляции в электрической системе: 1) воздушная (В); 2) линейная (Л); 3) аппаратно-станционная (А-С); 4) трансформаторная (Т); 5) машинная (М). Каждый из них имеет свой уровень изоляции. Уровень изоляции – это отношение 50%-го разрядного напряжения (U_{р50 %}) одного изоляционного элемента (воздушный промежуток, гирлянда, опорный изолятор, внутренняя изоляция трансформатора, вращающейся машины) к амплитуде наибольшего длительно допустимого рабочего фазного напряжения (U_фмд):

, (3.3.1) где

– уровень изоляции;

– 50%-е разрядное напряжение изоляционного элемента;

– наибольшее длительно допустимое рабочее фазное напряжение сети по ГОСТ Р 51992-2011. Уровни изоляции уменьшаются от воздушной к трансформаторной и машинной из экономических соображений, т. к. сделать более высоким разрядное напряжение значительно дешевле для воздушного промежутка, чем для изоляции трансформатора или машины (рис. 3.3.1). С ростом номинального напряжения из экономических соображений уровни изоляции также уменьшаются (рис. 3.3.2).

Рис.3.3.1. Зависимость уровня изоляции от вида изоляции: В – воздушная; Л – линейная; А-С – аппаратно-станционная; Т – трансформаторная; М – машинная; – уровень изоляции; – номинальное напряжение сети

Рис. 3.3.2. Зависимость уровня изоляции от номинального напряжения

Таким образом, имеются противоречивые требования. С одной стороны, уровни изоляции уменьшаются от воздушной к машинной. С другой стороны, важность (роль) изоляции для аппарата и недопустимость отключения работы системы возрастает от машинной изоляции к воздушной, т. е. должна расти надежность работы системы с уменьшением уровня изоляции. Аналогичная ситуация наблюдается при рассмотрении изоляции различных классов напряжения. Уровень изоляции снижается от классов высокого напряжения (ВН) к сверхвысоким и ультравысоким напряжениям (СВН и УВН), а надежность систем должна расти от ВН к СВН и от СВН к УВН. В этом заключается суть координации уровней изоляции и уровней защиты изоляции. Уровень защиты изоляции

, (3.3.2) где U_зу – напряжение срабатывания защитного устройства. При правильной координации изоляции

. Координация изоляции – это правильный и экономически обоснованный выбор уровней изоляции и уровней испытательных напряжений отдельных высоковольтных объектов и согласование этих уровней с характеристиками защитных разрядников (устройств). Большие запасы по изоляции экономически неприемлемы. Недостаточные запасы по изоляции неприемлемы из-за ущерба от перебоя в снабжении. Стратегия здесь такова: выбрать уровни изоляции элементов по условиям надежной длительной работы в нормальном эксплуатационном режиме (по

) и уровни защитных устройств с учетом возможных перенапряжений (их величины, кратности, длительности, вероятности появления), то есть ограничить их до нормально допустимых или, как говорят, «привести изоляцию к норме». Такая стратегия дает оптимальные результаты с экономической точки зрения. Для координации изоляции требуется знать возможные кратности коммутационных и грозовых перенапряжений, а также вероятность их появления в системе. Контрольные вопросы к главе 3 1. Назначение молниеотвода 2. Назовите конструктивные части молниеотвода 3. Из каких материалов выполняется молниеприёмник. 4. Что значит зона защиты молниеотвода? 5. Виды молниеотводов 6. Какие требования, предъявляются к металлической сетки? 7. Категории электроустановок по устройству молниезащиты. 8. Что такое перенапряжение? 9. Что называется внешней молниезащитой.? 10. Что называется внутренней молниезащитой.? 11. Основные меры защиты от внутренних перенапряжений 12 Назначение трубчатых и вентильных разрядников. 13 Принцип работы трубчатых и вентильных разрядников 14 Конструкции вентильных и трубчатых разрядников и назначение их отдельных частей. 15. Что такое ОПН? 16. Чем грозозащита отличается от молниезащиты? 17. Внутренняя молниезащита, чем она отличается от внешней? 18. Что является источником импульсных перенапряжений и помех? 19. Чем импульсное напряжение отличается от временного перенапряжения? 20. Что такое типы и классы УЗИП ? 21. Чем УЗИП тип 1 отличается от УЗИП тип 2? 22. Где применяется УЗИП Типа 3 ? 23. Что такое уровень изоляции? 24. Дайте понятие координации изоляции. 25. Условие правильной координации изоляции

Глава 4 . МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЯ И ДИАГНОСТИКИ ИЗОЛЯЦИИ

Общие сведения

Профилактические испытания изоляции электрооборудования проводятся с целью своевременного выявления и устранения дефектов, возникающих в ней в процессе эксплуатации при старении изоляции, с целью обеспечения надежной работы. Профилактические испытания изоляции резко снижают аварии в энергосистемах из-за своевременного выявления дефектной изоляции.

Признаками старения изоляции являются: ухудшение электрических характеристик, понижение механической прочности, изменение структуры материала изоляции и обусловленное им растрескивание, увлажнение, загрязнение и пр. Процессы старения зависят не только от свойств материала изоляции, но и от условий эксплуатации, режимов работы и прочее.

Старение (деградация) изоляции. Имеются несколько основных причин для деградации изоляции:

Воздействие электрического напряжения (перенапряжение, удары молний, частичные разряды);
Тепловое напряжение (условия нагрузки);
Механическое усилие (вытягивание, изгиб, осадка фундамента);
Химическая коррозия (воздействие воды, соли, масла и загазованности);
Внешнее воздействие (загрязненная внешняя среда, доступ воды).

Процессы старения изоляции протекают по разному и чаще всего начинаются с проникновением в неё влаги. Влага, попавшая в изоляцию, может создать в ней проводящие каналы (так называемые водяные древовидные структуры в изоляции), приводящие к пробою или перекрытию изоляции. Чем тяжелее воздействия, тем быстрее разрушается изоляция. Например, при одновременном воздействии на изоляцию влаги, высокой температуры и механической нагрузки процесс старения изоляции может протекать с большей скоростью и создавать дефекты в изоляции, приводящие к её разрушению.

Дефекты изоляции подразделяются на местные и распределённые. Местные дефекты появляются в изоляции в виде сосредоточенных трещин, воздушных включений, частичных увлажнений (только части объёма изоляции). Распределённые дефекты охватывают большой объём или большую поверхность изоляции (увлажнение всей обмотки, загрязнение всей поверхности ввода и т.д.)

Таблица 4.1

Краткая характеристика основных методов профилактических испытаний изоляции

Метод испытания изоляции	Дефекты изоляции		Возможность ошибочного измерения и истолкования результатов испытания	Общая характеристика метода
Метод испытания изоляции	Выявляемые этим методом	Не выявляемые этим методом		Общая характеристика метода
Измерение сопротивления изоляции или тока сквозной проводимости (утечки)	Сквозные проводящие пути	Местные дефекты, не имеющие сквозных проводящих путей; старение изоляции в целом	Имеется небольшая	Один из основных методов
Измерение угла диэлектрических потерь	Увлажнение, процессы, ионизация и старения изоляции в целом	Местные дефекты, единичные слабые места	Незначительная	Один из основных методов
Измерение ёмкости	Общее увлажнение изоляции	Местные дефекты	Незначительная	Применяется главным образом для контроля влажности трансформаторов и электрических машин
Выявление и измерение частичных разрядов	Процессы ионизации в воздушной полости (одной или нескольких) в результате старения изоляции	Увлажнение	Имеется незначительная	Дополнительный метод, получающий все большее применение
Измерение распределения напряжения	Несквозные проводящие пути утечки, частичный пробой	Общее равномерное увлажнение	Имеется небольшая	Основной метод для составных изоляторов (гирлянд, колонок и т.д.)
Приложение повышенного переменного напряжения промышленной частоты	Местные дефекты при снижении электрической прочности	Местные и распределённые, не снизившие пробивное напряжение до уровня испытательного	Незначительная	Применяется для контроля минимального запаса электрической прочности
Приложение высокого постоянного (выпрямленного напряжения)	То же	То же	Незначительная	Применяется для испытания объектов с большой емкостью (кабелей, конденсаторов, электрических машин)

Последние два метода испытания повышенным напряжением могут привести испытываемую изоляцию к разрушению, а все остальные методы безопасны для неё (неразрушающие электрические методы испытаний) Это обстоятельство учитывается при выборе величин испытательных переменных и постоянных напряжений.

При профилактических испытаниях изоляции широко используются следующие установки и приборы:

1. установки высокого переменного напряжения промышленной частоты;

2. установки высокого постоянного (выпрямленного) напряжения с измерением токов утечки;

3. приборы измерения сопротивления изоляции;

4. мосты высокого напряжения переменного тока;

5. ваттметровые установки;

6. приборы для контроля влажности изоляции;

7. приборы для измерения частичных разрядов в изоляции;

8. осциллографы;

9. ультразвуковые установки.

10. тепловизоры

Профилактические испытания изоляции электрооборудования производятся обычно после отключения рабочего напряжения. В последнее время применяется контроль за состоянием изоляции без снятия рабочего напряжения под нагрузкой, что обеспечивает непрерывность контроля в процессе эксплуатации и бесперебойность электроснабжения потребителей.

Дата добавления: 2019-09-13; просмотров: 775; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 4 5 6 7 8910 11 12 13 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!