Перенапряжения в системах электроснабжения Общие положения
В процессе эксплуатации электроустановок
появляются напряжения, опасные для
изоляции. Появление таких напряжений
связано с перенапряжениями.
Под перенапряжением понимают любые
повышения напряжения до величины,
опасной для изоляции электроустановок,
рассчитанной на рабочее напряжение.
Для обеспечения надежной работы
электроустановок возможно применение
изоляции, удовлетворяющей всем видам
перенапряжений, однако это приводит к
неоправданному удорожанию электроустановок.
В связи с этим при проектировании и
эксплуатации электроустановок необходимо
предусмотреть ряд мер, позволяющих
защитить их от перенапряжений. Для этого
необходимо знать природу и возможные
уровни перенапряжений.
В зависимости от причины возникновения
перенапряжения можно разделить на
внутренние и внешние.
К внутренним перенапряжениям относятся
режимные, коммутационные и дуговые.
Режимные перенапряжения возникают в
результате изменения режима работы
электроустановки, например, при резких
изменениях нагрузки, отключении токов
короткого замыкания и др., что сопровождается
выделением энергии, запасенной в
электроустановке. Величина этой энергии
определяет кратность перенапряжения,
определяемую отношением амплитуд
перенапряжения к рабочему напряжению.
Коммутационные перенапряжения возникают
при нормальной эксплуатации линий в
случае включения разомкнутой на конце
линии, отключении работающих вхолостую
трансформаторов, асинхронных
электродвигателей, линий большой
емкости.
Дуговые перенапряжения могут возникнуть
в сетях напряжением выше 1 кВ при
однофазных замыканиях на землю через
перемежающуюся дугу в сетях с изолированной
нейтралью; при резонансных явлениях.
Величина их превышает в 4–4,5 раза
номинальное напряжение. Наибольшую
кратность по отношению к номинальному
напряжению имеют перенапряжения,
вызванные однофазными замыканиями на
землю через дугу, для ограничения которых
применяют компенсацию емкостного тока
замыкания на землю с помощью дугогасящих
реакторов.
Компенсация емкостного тока замыкания
должна применяться в следующих случаях:
в сетях напряжением 35 кВ при токах
замыкания на землю более 10 А; в сетях
напряжением 15 – 20 кВ при токах
более 15 А; в сетях напряжением 6 –
10 кВ при токах замыкания на землю
соответственно 30 и 20 А.
Остальные причины возникновения
перенапряжений определяют относительно
небольшую кратность и при соответствующем
выборе изоляции не представляют опасности
для электроустановок. Поэтому
электрооборудование напряжением до
220 кВ не требует специальных мер по
ограничению внутренних перенапряжений.
Опасной категорией перенапряжений
являются внешние воздействия на
электрическую систему, обусловленные
разрядами молнии, это так называемые
грозовые перенапряжения. В отличие от
коммутационных они не зависят от величины
рабочего напряжения электроустановки.
Различают два вида внешних перенапряжений
– индуктированные и прямого удара
молнии.
Прямой удар молнии проявляется в
непосредственном контакте канала молнии
с объектом и сопровождается протеканием
через него тока молнии. Помимо этого
встречаются вторичные проявления
молнии, при которых происходит наведение
потенциалов на металлические элементы
конструкций, в незамкнутых металлических
контурах за счет близких разрядов молнии
и создания опасного искрения внутри
защищаемого объекта.
Прямые и близкие удары молнии создают
опасность искрения за счет заноса
высокого потенциала в защищаемое здание
или сооружение с протяженными
металлическими конструкциями (эстакадами,
кабелями, трубопроводами).
Процесс образования грозового разряда
обусловлен накоплением электрических
зарядов в грозовом облаке, образованием
канала молнии и протеканием грозового
разряда после образования канала.
Образование же электрических зарядов
связано со сложным процессом
термодинамических и аэродинамических
явлений, вызывающих восходящие воздушные
потоки, в которых конденсируются молекулы
воздуха и пара, образуя водяные капли
с поляризацией электрических зарядов.
Молния представляет собой электрический
разряд в атмосфере между облаком и
землей. Нижняя часть облака обычно несет
отрицательные заряды и образует с землей
своеобразный конденсатор (рис. 11.1, а).
Индуктированные перенапряжения на
проводах электропередачи возникают
при ударе молнии в землю или при ударе
в защитный трос или землю. На рис. 11.1, б,
в показан процесс накопления зарядов
и образования волн индуктированного
перенапряжения в проводах линии при
ударе в защитный трос. Амплитуда таких
перенапряжений составляет 400 – 500 кВ,
что представляется опасным для изоляции
электроустановок и линий напряжением
до 35 кВ на металлических и железобетонных
опорах. Уровень изоляции таких линий
можно повысить, увеличив число подвесных
изоляторов в гирлянде. Отдельно стоящие
металлические опоры напряжением 35 кВ
и места с ослабленной изоляцией линий
с деревянными опорами защищают трубчатыми
разрядниками.
Перенапряжения, обусловленные прямым
ударом молнии, достигают нескольких
миллионов вольт и оказываются опасными
для линий всех рабочих напряжений. При
прямом ударе весь заряд через пораженный
участок стекает в землю и величина
перенапряжения зависит от сопротивления
сте-канию тока.
Рис. 11.1 Распределение зарядов при
стержневом (а) и тросовом (б) молниеотводе
и распространение волны перенапряжения
вдоль провода (в)
Измерения показывают, что токи молнии
изменяются в пределах от 10 до 250 кА.
Скорость изменения тока молнии (крутизна
кривой) различна. При расчетах максимальная
амплитуда тока прямого удара молнии
принимается 200 кА при крутизне фронта
волны тока 50 кА/мкс.
Защита электроустановок, производственных,
жилых и общественных зданий и сооружений
осуществляется комплексом защитных
устройств и мероприятий, предназначенных
для обеспечения безопасности людей,
предохранения зданий, сооружений,
оборудования и материалов от всевозможных
взрывов, загораний и разрушений,
возникающих при разрядах молнии. Этот
комплекс защитных устройств и мероприятий
получил название мол-ниезащита.
Следует иметь в виду, что перекрытие
изоляции воздушных линий сопровождается
срабатыванием зашиты и отключением.
Однако длительность отключения и
повторного включения столь мала, что
не отражается на работе электроустановок.
Повторное включение производится
устройствами АПВ.
Соседние файлы в папке лекции
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
Перенапряжение электрической сети представляет серьезную угрозу для любого электрооборудования, включая бытовую технику. Проблема заключается в том, что ввиду природы этого эффекта полностью исключить его проявление невозможно. В связи с этим было разработано несколько решений для защиты электрооборудования, позволяющих минимизировать негативные последствия повышения напряжения. Подробная информация по этой теме представлена ниже.
Что такое перенапряжение в сети и в чем его опасность?
Под данным термином подразумевается повышение напряжения в электросетях или линиях электропередач сверх установленной нормы. Она ограничена 5,0% и 10,0% (допустимое и предельно допустимое отклонение, соответственно). В ГОСТ 13109 91, где описаны нормы, которым должно соответствовать качество электроэнергии дается более детальное определение этому эффекту. Нормативный документ дает описания двум вариантам проявления высокого напряжения:
- Импульсное перенапряжение. Проявляется как резкое повышение амплитуды напряжения, после чего наблюдается понижение к исходному или близкому к нему уровню (см. А на рис.1). Продолжительность импульса менее 10,0 миллисекунд.
- Эффект временного перенапряжения. В данном случае превышение номинала более 10,0% наблюдается дольше 10,0 мс (см. В на рис.1).
Перенапряжения опасны тем, что могут не только вывести из строя подключенные к сети приборы, а и разрушить изоляцию электрооборудования. В последнем случае создается угроза для человеческой жизни и повышается риск возникновения аварийной ситуации. Повреждение изоляции электроустановок довольно часто становится причиной пожара.
В связи с этим, при выборе изоляции необходимо руководствоваться соответствующими нормами, подробную информацию об этом можно найти на страницах нашего сайта.
Разновидности и классификация перенапряжений в сети
В зависимости от факторов, вызвавших повышение уровня напряжения, отклонения принято разделять на следующие виды перенапряжений:
- Внешние перенапряжения, то есть, произошедшие в результате стороннего воздействия на энергосистему. В качестве таковых могут выступать природные и техногенные факторы. В качестве примера природного воздействия можно привести такое атмосферное явление, как разряд молнии или магнитные бури. Пример техногенного фактора – короткое замыкание с проводом трамвайной или троллейбусной контактной сети или другим сторонним источником тока.
- Перенапряжения, вызванные внутренними процессами в энергосистеме. К таковым относятся аварии, коммутация, резкий сброс нагрузки и т.д.
Рассмотрим отдельно различные виды внешних и внутренних перенапряжений, начнем с первых.
Грозовое
Данный вид перенапряжения вызывают грозовые разряды, пришедшиеся на ЛЭП. В результате наблюдаются резкие броски напряжения в линии, при этом норма может быть превышена на порядок и более. Время длительности грозовых импульсов редко приближается к 10,0 мс. Несмотря на столь короткое время величина электрического разряда настолько высока, что подключенное к сети электрооборудование выходит из строя вне зависимости от уровня изоляции.
К данному виду также относятся индуктированные перенапряжения, они возникают в том случае, когда разряды молнии приходятся на землю возле ЛЭП. Это вызывает резкий рост интенсивности электромагнитных полей, и, как следствие, образование импульсных токов.
Техногенное
В большинстве случаев данный фактор связан с КЗ между сторонним источником электричества и ВЛ. Характерный пример такой аварии – обрыв контактного провода городского электротранспорта и последующее его попадание на ВЛ, осуществляющей питание жилых домов или других объектов. Результатом этого будет выход из строя электрооборудования, подключенного к сети, где произошла авария.
Существуют и другие техногенные факторы, к таковым даже можно отнести ЭМИ, вызванный ядерным взрывом.
Теперь перейдем к краткому описанию внутренних разновидностей перенапряжения.
Коммутационное
Под данным термином подразумеваются переходные процессы, вызванные резкими изменениями в режимах работы энергосистемы. Такой эффект может вызвать срабатывание коммутационных аппаратов, увеличение индуктивных нагрузок и т.д. Основные причины будут рассмотрены отдельно.
Для данного вида отклонений свойственна высокая частота импульсов напряжения, что касается амплитуды, то она может измеряться в киловольтах. На характер процессов влияют как параметры электросети, так и скорость работы коммутационного оборудования.
Электростатическое
Возникает по причине накопления электростатики в сухой среде. Данный процесс приводит к образованию сильного электростатического поля, разряд которого кратковременно повышает напряжение электросети. Спрогнозировать проявление данного эффекта не представляется возможным.
Импульсное
Помимо грозовых разрядов и коммутационных процессов броски напряжения могут быть вызваны электромагнитными помехами, а также другими причинами, относящимися к квазистационарным.
Квазистационарное
Длительность данного вида отклонений может варьироваться от нескольких миллисекунд до часа и более, это зависит от причин, вызвавших перенапряжение. Данного тип перенапряжения может быть: резонансным, параметрическим, режимным и феррорезонансным. Краткое описание этих подвидов, а также вызывающих их причин будет приведено в следующем разделе.
Основные причины
Поскольку внешние факторы воздействия были уже рассмотрены, сразу перейдем к внутренним причинам, вызывающим повышение напряжения, начнем по порядку. Коммутационные факторы:
- Резкое отключение нагрузки при срабатывании защитных устройств, например, воздушные выключатели создают сильные помехи, особенно при аварийном отключении линий электропередач.
- Коммутация конденсаторных установок.
- Выключение мощных электромашин и силовых трансформаторов (вызывает воздействие индуктивных токов на линию).
- Перекоммутация линий.
Пример типового коммутационного отклонения напряжения отмечен синим цветом на представленном ниже графике.
Квазистационарные отклонения могут быть вызваны следующими факторами:
- Режимными, к таковым относятся:
- несимметричные КЗ на землю в сети с изолированной нейтралью;
- дуговые замыкания в линиях с напряжением 6,0-35,0 кВ (дуговые перенапряжения);
- разгон генераторной установки вследствие резкого отключения нагрузки;
- неправильная фазировка трансформаторных установок;
- другие неблагоприятные сочетания ЭДС в электросети.
- Резонансными перенапряжениями. Они возникают в том случае, когда частоты вынужденной ЭДС и отдельного участка сети близки к совпадению. Если это произойдет, то «емкостной эффект» приведет к перенапряжению.
В том случае, когда линия работает в неполнофазном режиме и к ней подключен трансформатор, у которого заземленная нейтраль, имеется большая вероятность образования резонансного контура. Взаимодействие произойдет между индуктивностью трансформаторной установки и межфазной емкостью также станет причиной высокой кратности перенапряжения.
- Феррорезонансное перенапряжение. Данный вид отклонений может наблюдаться при образовании резонансного колебательного контура, отвечающего следующим условиям:
- частота близка к 50,0 Гц;
- имеют место низшие и высшие гармоники;
- у индуктивной составляющей насыщенный магнитопровод.
При неполнофазном режиме работы системы эффект феррорезонанса возможен в контурах, где имеется индуктивность образованная соединенными последовательно трансформаторами.
Устройства для защиты от перенапряжения в сети
Организация защиты электросетей многоквартирных домов от воздействия внешних факторов как природных, так и техногенных возлагается на компании, предоставляющие услуги электроснабжения. Молниезащита, а также другие устройства защиты входят в обязательное оборудование подстанций любого уровня.
Совсем по иному обстоят дела в тех случаях, когда частные дома запитаны от ВЛ. В такой ситуации организовать защиту от больших внешних токов, возникающих от грозовых разрядов, нужно самостоятельно. Для этой цели используются специальные устройства – ограничители перенапряжений. Схема их подключения представлена ниже.
Обратим внимание, что ОПН были созданы для защиты от коммутационных и грозовых импульсов, обеспечить защиту от других негативных факторов, вызывающих повышение фазного напряжения они не в состоянии.
Для ограничения влияния коммутационных и квазистационарных процессов понадобится комплексная защита. Ее можно организовать на базе реле напряжения и стабилизатора для всего дома. Реле должно соответствовать суммарной мощности нагрузки и устанавливаться на вводе. Диапазон срабатывания (нижняя и верхняя граница) можно выставить самостоятельно с учетом особенностей линии.
Когда напряжение на вводе выйдет за установленный порог, реле сработает и отключит питание, после нормализации ситуации домашняя сеть будет снова подключена.
Для устранения помех и восстановления приемлемого качества электричества следует установить стабилизатор напряжения на весь дом или квартиру. При выборе устройства необходимо учитывать максимальную суммарную мощность нагрузки. Если в доме имеются приборы, для которых качество напряжения некритично (бойлер, электропечь и т.д.), то их можно подключить минуя стабилизатор.
Список использованной литературы
- Цапенко Е. Ф. «Перенапряжения в системах электроснабжения» 2008
- Кадомская К.П., Лавров Ю.А., Рейхердт А «Перенапряжения в электрических сетях различного назначения и защита от них» 2004
- Аронов М.А. «Ограничители перенапряжений в электроустановках 6-750 кВ» 2001
Что такое перенапряжение в сети и как с ним бороться
Содержание
- 1 Что такое перенапряжение и почему оно происходит
- 2 Виды и классификация перенапряжений в электросети
- 2.1 Техногенное
- 2.2 Грозовое
- 2.3 Коммутационное
- 2.4 Электростатическое
- 2.5
- 2.6 Квазистационарное
- 2.7 Импульсное
- 3 Внутренние факторы
- 4 Оборудование для защиты от высокого напряжения в электросети
- 4.1 Реле для контроля перенапряжения
- 4.2 ИБП
- 4.3 Стабилизаторы
- 4.4 Защита от молний
- 5 Что делать в экстремальных случаях и куда жаловаться
- 6 Видео по теме
Перенапряжение в сети — это серьезная угроза для любого промышленного и бытового оборудования. Это объясняется тем, что из-за неконтролируемости природных явлений, этот эффект исключить просто нет возможности. Поэтому был разработан ряд решений, которые позволяют снизить отрицательное воздействие такого превышения электрического тока.
Что такое перенапряжение и почему оно происходит
Перенапряжение в сетях — это увеличение напряжения свыше указанной нормы, которое ограничивается 5-10% от допустимого и максимального значения. В ГОСТ 13109-97, в котором описываются нормы, соответствующие качеству электричества, написана более подробная информация относительно этого эффекта.
Здесь четко прописано, что такое перенапряжение и как оно классифицируется:
- Результат временного сильного напряжения. В этом случае увеличение возможно не больше 10%.
- Импульсное напряжение. Возникает в качестве увеличения амплитуды напряжения, а затем оно снижается к изначальной либо приближенной к этой норме. Причем длительность импульса составляет не больше десяти секунд.
Перенапряжение в любых электрических сетях опасно тем, что оно может как вывести из строя оборудование, так и полностью нарушить его изоляцию. Во втором случае появляется угроза для жизни людей, а также увеличивается возможность появления аварийных случаев. Нарушение изоляции электрических установок зачастую является причиной возникновения пожара. Поэтому во время выбора защитной оболочки нужно соблюдать необходимые нормы и правила безопасности.
Виды и классификация перенапряжений в электросети
С учетом факторов, которые вызвали увеличение уровня этого показателя, различают такие виды перенапряжений:
- Внешние факторы. Эти перенапряжения возникают вследствие стороннего воздействия на энергетическую систему. В роли их зачастую выступают техногенные и естественные факторы. Как пример природного явления обычно приводят атмосферные действия, в частности разряд молнии.
- Перенапряжения, которые вызываются внутренними процессами в энергетической системе. К этим явлениям можно отнести аварии, коммутационные нарушения, неожиданный сброс нагрузки и несколько иных причин.
Техногенное
Чаще всего это перенапряжение возникает из-за короткого замыкания между посторонним источником электроэнергии и высоковольтной линией. Классический пример этой неисправности — обрыв контактного электропровода городского транспорта и последующее его попадание на линию, которая производит питание домов. Следствием этого является поломка электрического оборудования, которое подключено к электросети там, где случилась авария. Есть и иные причины, возникающие из-за техногенных аномалий, например, выход из строя оборудования, которое вызвано атомным взрывом.
Грозовое
Причины данного перенапряжения связаны с природными факторами. Они появляются в результате грозовых разрядов молний, которые попадают на ЛЭП станции. В итоге отмечаются значительные колебания тока в электрической линии, причем норма может значительно превышаться. Время продолжительности грозовых импульсов зачастую приближено к 10 миллисекундам. Величина данного перенапряжения настолько велика, что даже несмотря на незначительную продолжительность по времени, подключенное к электросети оборудование может выйти из строя независимо от степени изоляции.
К этой разновидности также можно отнести индуктированное напряжение, которое появляется в случае, когда разряды грозы достигают земли около электрических линий передач. Это начинает вызывать усиленный всплеск магнитных полей, что в конечном итоге приводит к появлению импульсных токов.
Коммутационное
Коммутационные перенапряжения — это переходные процессы, которые вызваны значительными колебаниями в режимах работы энергетической системы. Этого явления можно добиться за счет включения коммутационных приборов, повышения индуктивной мощности в электроустановке и ряда иных причин.
Коммутационное перенапряжение отличается тем, что для него характерно отклонение от свойства частот импульсов. Это по большей части относится к амплитуде подаваемого тока. Данный показатель может варьироваться в киловольтах. На этапы процессов могут влиять как показатели электрической сети, так и скорость подключенного оборудования.
Электростатическое
Появляется из-за скопления электростатического напряжения в сухой атмосферной среды. Это явление производит к появлению серьезного поля электростатики. При этом его разряд кратковременно увеличивает напряжение электрической сети. Определить точно этот эффект просто невозможно.
Квазистационарное
Продолжительность такого сбоя в работе электричества может длиться от пары миллисекунд до суток и больше. Это будет зависеть от причин, которые вызвали повышенное напряжение. Этот вид эффекта бывает:
- параметрическим;
- резонансным;
- феррорезонансным;
- режимным.
Импульсное
Кроме разрядов молний, а также коммутационных процессов повышенного напряжения, бывают случаи, когда электросеть не работает по причине электромагнитных помех, которые относятся к квазистационарным.
Внутренние факторы
В этом случае к появлению перенапряжения можно отнести следующие коммутационные моменты:
- коммутация конденсаторных приборов;
- неожиданное выключение нагрузки во время срабатывания защитного оборудования, к примеру, воздушные приборы отключения могут создавать значительные помехи, тем более в процессе аварийного выключения линий электрических передач;
- перекоммутация электросети;
- отключение мощных электрических машин и силовых трансформаторов может вызвать действие индуктивного напряжения на электролинию.
К квазистационарным причинам можно отнести такие моменты:
- дуговые замыкания в электролиниях с током 7-36 кВ (дуговые напряжения);
- несимметричное короткое замыкание на землю в электросети, у которой изолирована нейтраль;
- неверная фаза трансформаторных будок;
- разгон генераторных приборов в результате внезапного отключения от электрической нагрузки;
- иные неблагоприятные факторы ЭДС в электрической сети.
Резонансные напряжения появляются лишь в том случае, если частоты вынужденной электрической сети или некоторого его участка будут близки к совпадению. Если такая ситуация начинает происходить, то «емкостный эффект» может привести к повышенному напряжению.
Когда электролиния начинает работать в режиме «неполной фазы» и при этом к ней же подсоединен трансформатор, у которого заземлена нейтраль, то существует огромная возможность появления резонансного контура. Взаимодействие в этом случае начинает происходить между индуктивностью трансформаторного оборудования и емкостью между фазами, что тоже является причиной повышенных показателей напряжения.
К феррорезонансным разновидностям перенапряжения можно отнести образование колебаний тока в контуре, который отвечает таким требованиям:
- у индуктивной составляющей перенасыщенный магнитный провод;
- находятся приближенные минимальные и максимальные гармоники;
- частота примерно 50 ГГц.
Во время неполнофазного режима функционирования системы явление феррорезонанса вероятно может происходить в контурах, у которых появляется индуктивность между соединенными друг с другом трансформаторами.
Оборудование для защиты от высокого напряжения в электросети
Организация защиты электрических сетей многоэтажных и частных домов от действия внешних негативных причин (природных и техногенных) возложена на организации, которые предоставляют услуги электроснабжения. Громоотвод и иные приспособления должны входить в обязательные устройства станций всех уровней.
Совершенно иначе могут обстоять дела, если жилище является запитанным от линии высоковольтных передач. В этом случае создавать защиту от повышенного напряжения, которое возникает от грозовых молний и иных негативных факторов, необходимо своими руками. Для чего применяются специальные приборы, которые можно условно назвать ограничителями перенапряжений.
Реле для контроля перенапряжения
Это оборудование дает возможность решить проблему, которая связана со значительными перепадами в электросети. Во время отклонения от указанных показателей электроприбор выключает всю технику, которая подключена к сети. Затем, когда подача электроэнергии восстанавливается до своих нормальных показателей, реле заново возобновляет подачу питания.
Этот вариант позволяет выручить только в определенных случаях. Например, если нулевой контакт оборвался во время попадания на линию электрических передач кабеля общественного транспорта (трамвая или троллейбуса). В момент попадания грозы, а также во время атмосферного повышенного напряжения этот прибор является практически бесполезным.
ИБП
Эти устройства, по своей сути, не считаются защитными, но вместе с другими приборами дают возможность не допустить перегорания техники. Однако они не смогут обеспечить абсолютную изоляцию до тех пор, пока полностью не будет восстановлен нормальный ток. Обеспечить электроэнергией полностью дом либо квартиру является нецелесообразным и невыгодным с экономической точки зрения. Вполне хватает подсоединить отдельную сеть электропроводки, например, для компьютера.
На выбор ИБП значительно влияет общее число электроприборов в помещении, а также необходимый уровень электричества. Оборудование условно классифицируется по максимальному показателю напряжения.
Стабилизаторы
Если в доме начинает «скакать» напряжение, то лучше всего установить специально созданные для этого стабилизаторы. Наилучший эффект эти приборы показывают во время «проседания» напряжения на входе.
Также они не могут помочь при незначительных перепадах в электросети, но с большими показателями импульсов. Например, после попадания молнии они не помогут. Специалисты советуют устанавливать их одновременно с реле.
Защита от молний
Атмосферное напряжение и гроза — это одна из основных причин перегорания практически всего оборудования. Не допустить неприятных случаев можно, если поставить у себя дома специальные ограничительные устройства, которые не допускают подачу тока на вход. Тем более рекомендуется устанавливать эти приборы в частном секторе.
Без защиты от попадания молний при неблагоприятных погодных условиях нужно отключить всю бытовую технику от электросети, а также выключить освещение.
Вышеописанные устройства позволят защитить лишь во время высоковольтных перепадов напряжения. В процессе незначительных «скачков» электрического питания они являются совершенно бесполезными.
Что делать в экстремальных случаях и куда жаловаться
Изначально иск с просьбой о жалобе, а также о требованиях к материальной компенсации причиненного ущерба, нужно подавать в учреждающую организацию, с которой составлен договор. Причем в ней надо четко описывать, что случилось и по какой причине виновной считается именно эта компания.
Быстрей всего можно решить проблему, если подать прошение за счет коллективной жалобы, а не индивидуального заявления. Поэтому в многоэтажках есть смысл объединится с соседями и предъявить одно совместное условие. Все требуемые реквизиты компании зачастую прописаны в квитанциях по оплате жилищно-коммунальных услуг.
Сразу же после происшествия нужно вызвать электриков. Специалисты помогут зафиксировать факт нанесения материального ущерба и составить необходимый акт. Вышедшую из строя технику отправить на экспертный анализ, т.к. потребуется обосновать письменным подтверждением доказательство поломки оборудования.
К письменному документу в управляющую компанию надо приложить ксерокопии акта и заключения специалистов. Если руководство фирмы отказывается, то возмещение ущерба можно будет получить через суд.
Также, если в квартире все время отмечаются перепады напряжения, необходимо тщательно изучить район местожительства, обследовать проложенную электропроводку, установить требуемое защитное оборудование. Полностью избежать перепадов тока не получится, но к этому вполне возможно приготовиться.
Видео по теме
Здравствуйте, уважаемые гости и постоянные читатели сайта http://zametkielectrika.ru.
В своей статье про стабилизаторы напряжения для частного дома я затрагивал вопрос про основные показатели получаемой электрической энергии из сети, согласно ГОСТ 13109-97. Переходите по ссылке и знакомьтесь подробнее. Здесь лишь повторю, что к ним относятся отклонения напряжения, провалы напряжения и перенапряжения.
Для защиты электрооборудования от первых двух показателей я рекомендовал Вам устанавливать стабилизаторы напряжения. Вот наглядный пример о том, как правильно выбрать стабилизатор напряжения для своего дома.
А вот про защиту электрооборудования и электропроводки от перенапряжений я как то упустил из виду. Поэтому тема данной статьи будет посвящена видам перенапряжений и их опасностям.
Итак, приступим.
Что такое перенапряжение?
Для начала давайте определимся, что же такое перенапряжение.
Перенапряжение — это импульс или волна напряжения, которое накладывается на номинальное напряжение сети.
Вот так примерно это выглядит.
Например, напряжение однофазной сети у нас составляет 220 (В). Напоминаю Вам, что это действующее значение напряжения. Если перевести его в амплитудное, умножив действующее напряжение на √2, то получим 310 (В). Так вот во время импульсных перенапряжений амплитудное значение напряжения может достигать значения до нескольких тысяч вольт. Длительность таких импульсных перенапряжений не велика — всего несколько милисекунд (мсек).
Какую опасность несут в себе перенапряжения? Примеры
Изоляция электропроводки (кабелей и проводов) и различных электрических приборов может выдерживать определенный уровень напряжения. Вот примерная таблица электрической прочности изоляции некоторого электрооборудования.
По таблице видно, что изоляция у большинства проводников и приборов может выдерживать до 1000 (В). Как я уже говорил выше, во время перенапряжений амплитудное значение напряжения достигает значений до нескольких тысяч вольт.
Думаете к чему это приведет?
Это приведет к пробою изоляции, а следовательно, к выходу из строя электрических приборов, электропроводки и возникновению пожара.
Если электрический прибор будет выключен из розетки, то Вы его защитите от перенапряжений. А вот провода и кабельные линии электропроводки всегда находятся под напряжением (розетки, одноклавишные и двухклавишные выключатели) и совсем не защищены от импульсных перенапряжений.
Приведу наглядный пример, случившийся совсем недавно на даче моего знакомого.
При возникновении импульсного перенапряжения произошел пробой изоляции питающих проводов розетки, что привело к короткому замыканию.
Вот еще один пример пагубных последствий импульсных перенапряжений, который вывел из строя электронный однофазный счетчик электрической энергии «Энергомера» СЕ102.
А ведь мы иногда и не подразумеваем, что тот или иной электрический прибор вышел из строя по причине перенапряжения в сети, а ссылаемся на соответствующее качество производителя.
Причины возникновения и виды импульсных перенапряжений
Всего существует 3 вида импульсных перенапряжений:
- коммутационное
- грозовое (его еще называют атмосферным)
- электростатическое
Рассмотрим каждый вид отдельно.
1. Коммутационное перенапряжение
Коммутационные перенапряжения возникают при резком изменении установившегося режима работы электрической сети. Такое явление называют переходным процессом. Импульсы и волны при данном виде перенапряжений имеют высокую частоту: от десятков до сотен (кГц), а их значение достигает до нескольких тысяч вольт и в большей степени зависит от параметров электрической цепи (индуктивность, емкость), быстродействия коммутационных аппаратов и фазы тока во время коммутации.
Причины возникновения коммутационных перенапряжений:
- отключение автоматических выключателей и других аппаратов защиты
- пуск или отключение от сети мощных электродвигателей
- включение и отключение от сети силовых трансформаторов
- включение или отключение от сети конденсаторных батарей
Например, при отключении от электрической сети небольшого трансформатора мощностью всего 1 (кВА) может возникнуть импульсное коммутационное перенапряжение порядка 2000 (В), т.е. вся запасенная энергия в обмотках трансформатора выбрасывается в электрическую сеть, что пагубно может сказаться на работу электрооборудования.
Представьте себе какое перенапряжение возникнет при коммутации силового трансформатора мощностью 400 (кВА)?
2. Атмосферное (грозовое) перенапряжение
Атмосферные (грозовые) перенапряжения относятся к природным явлениям, вызванные грозовыми разрядами.
Грозовые разряды — это мощное импульсное перенапряжение в десятки тысяч вольт и длительностью не более 1 (мс).
По общей статистике 90% молний имеют ток разряда порядка 40-60 (кА). Чуть меньше 1% молний имеют ток разряда 100 (кА) и выше.
Существуют прямые попадания молний в электрическую сеть (воздушную линию) или в молниеприемник, и удаленные попадания молний на расстоянии до 1500 м, при котором возникают импульсные перенапряжения. Смотрите картинки ниже.
На картинках выше волна перенапряжения (импульс) подписана двумя надписями, либо 10/350, либо 8/20. Эти волны (импульсы) имеют определенную форму и длину волны.
Как видно по графику, импульс 10/350 наиболее опасен для защищаемого объекта, чем 8/20, т.к. он в десятки раз дольше воздействует на электрическую сеть.
Еще несколько слов хотел бы сказать про перераспределение энергии грозового разряда. Принято считать, что 50% от первоначального импульса перенапряжения, при условии, что у нас в доме выполнена система молниезащиты и имеется заземляющее устройство (система TN-C-S, TN-S, ТТ), отводится в землю, а остальные 50% перераспределяются равномерно между всеми проводниками электрической сети, в том числе трубами и бытовыми коммуникациями.
3. Электростатическое перенапряжение
Еще один вид, который мы рассмотрим — это электростатическое перенапряжение. Чаще всего оно возникает в сухих средах путем скапливания электростатических зарядов, которые в свою очередь создают сильное электростатическое поле. Это очень не предсказуемый вид перенапряжений.
Например, если походить по ковру в диэлектрической обуви, то мы сможем зарядиться до нескольких тысяч вольт. При касании любой проводящей конструкции (батарея, корпус компьютера) произойдет электрический разряд длительностью несколько наносекунд (нсек). Наиболее опасен данный вид перенапряжений для электронных деталей и компонентов электрических приборов и устройств.
Как защитить свой дом от перенапряжений?
Ну вот мы подошли к самому главному вопросу, как же защитить электрические приборы и электропроводку своего дома или квартиры от вышеперечисленных импульсных перенапряжений.
Скажу сразу, что полностью избавиться от импульсных перенапряжений не получится. Наша цель — это лишь снизить значения импульсных перенапряжений до значений, не угрожающих нашему оборудованию.
Дело в том, что даже при правильном монтаже системы молниезащиты 50% мощности импульсного разряда уходит в землю, а остальные 50% перераспределяются по сетям электропроводки и бытовыми коммуникациями дома. Поэтому для осуществления полной защиты от перенапряжений необходимо выполнить:
- повторное заземление PEN проводника на опоре ввода воздушной линии (ВЛ) в дом
- повторное заземление крюков и кронштейнов всех опор воздушной линии
- монтаж системы молниезащиты
- отдельный контур заземления для молниезащиты, который нужно соединить с основным контуром дома
- система уравнивания потенциалов (ОСУП, ДСУП)
- ступенчатая защита с помощью специальных устройств УЗИП (устройство защиты от импульсных перенапряжений)
Более подробно о каждом способе защиты я расскажу Вам в отдельных статьях. Чтобы не пропустить выход новых статей, пройдите процедуру подписки.
P.S. На этом пожалуй и все. Надеюсь Вы поняли, чем опасны импульсные перенапряжения и что в обязательном порядке необходимо от них защищаться?
Если статья была Вам полезна, то поделитесь ей со своими друзьями:
Перенапряжение – это скачкообразное увеличение уровня напряженности в любой точке ЛЭП или электроустановки. Это явление опасно для состояния изоляции электрооборудования и, следовательно, представляет угрозу для оборудования и здоровья людей.
Содержание
- Качественные характеристики перенапряжений в электросети
- По силе их классифицируют
- Классификация по месту возникновения перенапряжения
- Причинами возникновения коммутационных перенапряжений являются
Качественные характеристики перенапряжений в электросети
- кратность, которая равна отношению максимальной величины перенапряжения к максимальной амплитуде рабочего напряжения;
- максимальную величину;
- продолжительность (обычно составляет от нескольких долей микросекунд до нескольких часов);
- количество импульсов;
- повторяемость;
- время нарастания напряжения.
По силе их классифицируют
- внутрифазные (между витками трансформатора, нейтралью и землей);
- фазные;
- междуфазные.
Интересное видео об импульсном перенапряжении:
Классификация по месту возникновения перенапряжения
- внутренние – возникающие из-за аварий, коммутаций и различных резонансных явлений;
- внешние – источником служит разряд молнии или любой другой внешний источник.
Кроме того, внутренние перенапряжения классифицируют на:
- атмосферные (формирующиеся в результате грозовых разрядов);
- коммутационные (возникающие в результате переключений);
- переходные, вызванные токами промышленной частоты;
- электростатические (возникающие в результате электростатических воздействий).
Рассмотрим каждую разновидность в отдельности.
- Атмосферные перенапряжения считаются наиболее опасным типом аварийных процессов. Они являются природными явлениями и вызываются грозовыми разрядами при атмосферных осадках при сосредоточении электрических зарядов на поверхности объектов.
Для данной разновидности атмосферных явлений характерна высокая величина номинала напряжения, которая может достигать нескольких десятков тысяч вольт за период времени до 1мсек.
Такие мощные потоки энергии не выдерживает не только электропроводка, но и различные типы оборудования.
- Коммутационные перенапряжения формируются в результате резкого изменения режима работы электросети, связанными с изменениями включениями/отключениями мощных приемников, с емкостным или индуктивным характером нагрузки. Такие явления в электросетях принято называть переходными процессами. Значение импульсов и волн в таком случае достигает десятков – сотен вольт и определяется характеристиками электросети.
Ещё одно видео о защите от перенапряжений:
Причинами возникновения коммутационных перенапряжений являются
- отключение/включение устройств релейной защиты (автоматов, плавких предохранителей, реле, контакторов);
- остановка или пуск мощных синхронных, асинхронных двигателей, трансформаторов;
- включение/отключение батарей статических конденсаторов.
3. Электростатические перенапряжения возникают в основном в сухих средах при скапливании электростатического разряда, которые формируют электростатическое поле.
4. Переходные перенапряжения возникают под влиянием напряжений промышленной частоты.
Такие явления возникают вследствие внутренних повреждений из-за дефектов фаза/корпус, обрыва нейтрального проводника и пр. частота таких процессов равна частоте сети.
Молния может стать причиной пожаров, сильных разрушений, взрывов, травмирования людей и животных, в том числе и смертельных случаев. Специалисты различают первичные и вторичные воздействия удара молнии. Первые возникают при прямом ее попадании в объекты. Непосредственное попадание атмосферного электричества в жилые и промышленные постройки может полностью разрушить их, убить человека или привести к техногенным авариям.
Вторичное воздействие молнии (электромагнитная или электростатическая индукция) вызывается близким с объектом разрядом молнии или заносом высоких потенциалов внутрь построек по подземным или наружным металлическим конструкциям, коммуникациям, воздушным линиям электропередач и проводам другого назначения, а также трубопроводам или кабелям.
Вторичное воздействие разрядов молнии негативно влияет на телефонию, электробытовые сети 220/380 В, системы мобильной связи, а также передачи информации и данных, спутникового и телевизионного вещания. Выход из строя даже на короткое время вышеперечисленных систем может привести к непоправимым последствиям, поэтому современные системы молниезащиты объектов включают защиту и от непосредственных ударов молнии, и от вторичных ее проявлений.
Что это такое импульсные перенапряжения
Кратковременный, но значительный скачок напряжения, а также появление на металлических конструкциях электродвижущей силы – называется импульсным перенапряжением. Специалисты обычно различают проявления электромагнитной и электростатической индукции, занос внутрь объекта высоких потенциалов, а также коммутационное перенапряжение.
Импульсное перенапряжение коммутационного происхождения связано с внезапной сменой режима работы в системе электроснабжения, при коротком замыкании, включении и отключении трансформаторов, включении резервного питания и т.д. При развитии данного типа перенапряжения накопленная в элементах сети энергия из-за резкой смены параметров режима работы приводит к развитию переходного процесса со значительным скачком напряжения.
Повышение напряжений в некоторых случаях может достигать значений в сотни раз выше, чем их нормальные эксплуатационные параметры. Это приводит не только к выходу из строя электрических и электронных устройств и приборов, систем электроснабжения, телекоммуникаций и связи, контроля и управления, но и может являться причиной пожара и даже смерти людей.
Разновидности и классификация перенапряжений в сети
В зависимости от факторов, вызвавших повышение уровня напряжения, отклонения принято разделять на следующие виды перенапряжений:
- Внешние перенапряжения, то есть, произошедшие в результате стороннего воздействия на энергосистему. В качестве таковых могут выступать природные и техногенные факторы. В качестве примера природного воздействия можно привести такое атмосферное явление, как разряд молнии или магнитные бури. Пример техногенного фактора – короткое замыкание с проводом трамвайной или троллейбусной контактной сети или другим сторонним источником тока.
- Перенапряжения, вызванные внутренними процессами в энергосистеме. К таковым относятся аварии, коммутация, резкий сброс нагрузки и т.д.
Рассмотрим отдельно различные виды внешних и внутренних перенапряжений, начнем с первых.
Грозовое
Данный вид перенапряжения вызывают грозовые разряды, пришедшиеся на ЛЭП. В результате наблюдаются резкие броски напряжения в линии, при этом норма может быть превышена на порядок и более. Время длительности грозовых импульсов редко приближается к 10,0 мс. Несмотря на столь короткое время величина электрического разряда настолько высока, что подключенное к сети электрооборудование выходит из строя вне зависимости от уровня изоляции.
К данному виду также относятся индуктированные перенапряжения, они возникают в том случае, когда разряды молнии приходятся на землю возле ЛЭП. Это вызывает резкий рост интенсивности электромагнитных полей, и, как следствие, образование импульсных токов.
Техногенное
В большинстве случаев данный фактор связан с КЗ между сторонним источником электричества и ВЛ. Характерный пример такой аварии – обрыв контактного провода городского электротранспорта и последующее его попадание на ВЛ, осуществляющей питание жилых домов или других объектов. Результатом этого будет выход из строя электрооборудования, подключенного к сети, где произошла авария.
Существуют и другие техногенные факторы, к таковым даже можно отнести ЭМИ, вызванный ядерным взрывом.
Теперь перейдем к краткому описанию внутренних разновидностей перенапряжения.
Коммутационное
Под данным термином подразумеваются переходные процессы, вызванные резкими изменениями в режимах работы энергосистемы. Такой эффект может вызвать срабатывание коммутационных аппаратов, увеличение индуктивных нагрузок и т.д. Основные причины будут рассмотрены отдельно.
Для данного вида отклонений свойственна высокая частота импульсов напряжения, что касается амплитуды, то она может измеряться в киловольтах. На характер процессов влияют как параметры электросети, так и скорость работы коммутационного оборудования.
Электростатическое
Возникает по причине накопления электростатики в сухой среде. Данный процесс приводит к образованию сильного электростатического поля, разряд которого кратковременно повышает напряжение электросети. Спрогнозировать проявление данного эффекта не представляется возможным.
Импульсное
Помимо грозовых разрядов и коммутационных процессов броски напряжения могут быть вызваны электромагнитными помехами, а также другими причинами, относящимися к квазистационарным.
Квазистационарное
Длительность данного вида отклонений может варьироваться от нескольких миллисекунд до часа и более, это зависит от причин, вызвавших перенапряжение. Данного тип перенапряжения может быть: резонансным, параметрическим, режимным и феррорезонансным. Краткое описание этих подвидов, а также вызывающих их причин будет приведено в следующем разделе.
Причины импульсных перенапряжений
Причиной появления высоких напряжений обычно является разряд молнии, коммутационные процессы в системах электроснабжения, а также электромагнитные помехи, вызываемые мощными промышленными электроустановками. Различают перенапряжения:
- коммутаций;
- непосредственного разряда (при разряде во внешнюю молниезащиту или воздушные ЛЭП);
- индуцированные (при разряде рядом со зданием или в близстоящие объекты).
Электромагнитная индукция после разряда молнии характеризуется образованием магнитного поля в контурах металлических коммуникациях различной формы с переменными во времени параметрами. При этом значение электродвижущей силы зависит от амплитуды и крутизны тока молнии, а также размеров и формы самого контура.
Индукция электростатической природы провоцируется скоплением под кучевыми облаками с определенным электрическим потенциалом зарядов с противоположным знаком. Но в земле и на проводящих конструкциях наземных промышленных или жилых объектов это накопление приводит к тому, что за время разряда молнии заряды не успевают стечь в землю и становятся причиной появления импульсного перенапряжения. Чаще всего разность потенциалов появляется между металлическими трубами (водопроводными или канализационными), электропроводкой расположенными в постройке и металлической крышей. При этом, чем выше постройка, тем больше значения накопленных потенциалов.
Характеристики импульсного перенапряжения
Энергонасыщенность современных промышленных и жилых объектов, наличие разветвленной электрической сети от проектировщиков систем защиты требует грамотного выбора устройств защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП). Для этого необходимо разобраться в основных параметрах, характеризующих возникающие импульсы перенапряжения, а именно:
- форму волны тока (характеризуется временем нарастания и спада);
- амплитуда тока.
Для описания токов разряда молнии применяют 2 вида формы волн: удлиненную (10/350 мксек) и короткую (8/20 мксек). Первая соответствует непосредственному (прямому) попаданию разряда молнии и показывает нарастание тока за 10 мксек до максимального импульсного значения (I imp) и снижению его показания в 2 раза за 350 мсек. Короткая волна наблюдается при удаленном разряде молнии и при коммутационных процессах. Она характеризует нарастание тока за 8 мксек до максимума (I max) и спад до половины значения за 20 мксек. Импульс 10/350 мксек воздействует на электросеть в десятки раз дольше, чем 8/20 мксек, поэтому он более опасен для защищаемых объектов.
Виды УЗИП
УЗИП имеют корпус из негорючего пластика и в большинстве случаев представляют собой разрядники или варисторы самых разных конфигураций. Сегодня ограничители импульсных перенапряжений имеют индикатор выхода из строя. Данные устройства необходимы для создания надежной и эффективной системы внутренней молниезащиты.
Разрядник обычно представляет собой электроприбор (открытого воздушного или закрытого типа) с двумя электродами. На них при увеличении напряжения до определенного значения они пробиваются, тем самым снимая импульс перенапряжения. Варистор является полупроводниковым устройством, имеющим симметричную крутую вольт-амперную характеристику. Принцип его действия заключатся в том, что при достижении на его контактах определенной величины напряжения, он быстро и значительно понижает значение своего сопротивления и пропускает ток.
Ограничители импульсных перенапряжений характеризуются параметрами номинального, импульсного напряжения и временного перенапряжения. В зависимости от мощности импульса, которое УЗИП может рассеять и в соответствии с ГОСТом Р 1992-2002 (МЭК 61643-1-98) выделяют 3 класса ограничителей:
- I B (амплитуда 25-100 кА; для волны 10/350 мксек) – применяется в распределительных щитках;
- II C (амплитуда 10-40 кА; для волны 8/20 мкс) — применяется в вводах электропитающих устройств, щитках помещений;
- III D (амплитуда до 10 кА; для волны 8/20 мкс) – обычно устройства этого класса уже встроены в электроприборы.
Какие виды перенапряжений различают в электрических сетях?
1. Атмосферные перенапряжения считаются наиболее опасным типом аварийных процессов. Они являются природными явлениями и вызываются грозовыми разрядами при атмосферных осадках при сосредоточении электрических зарядов на поверхности объектов. Для данной разновидности атмосферных явлений характерна высокая величина номинала напряжения, которая может достигать нескольких десятков тысяч вольт за период времени до 1мсек. Такие мощные потоки энергии не выдерживает не только электропроводка, но и различные типы оборудования.
2. Коммутационные перенапряжения формируются в результате резкого изменения режима работы электросети, связанными с изменениями включениями/отключениями мощных приемников, с емкостным или индуктивным характером нагрузки. Такие явления в электросетях принято называть переходными процессами. Значение импульсов и волн в таком случае достигает десятков – сотен вольт и определяется характеристиками электросети.
Ключевыми причинами возникновения коммутационных перенапряжений являются:
— отключение/включение устройств релейной защиты (автоматов, плавких предохранителей, реле, контакторов);
— остановка или пуск мощных синхронных, асинхронных двигателей, трансформаторов;
— включение/отключение батарей статических конденсаторов.
3. Электростатические перенапряжения возникают в основном в сухих средах при скапливании электростатического разряда, которые формируют электростатическое поле.
4. Переходные перенапряжения возникают под влиянием напряжений промышленной частоты.
Такие явления возникают вследствие внутренних повреждений из-за дефектов фаза/корпус, обрыва нейтрального проводника и пр. Частота таких процессов равна частоте сети.
Назовите виды трансформаторов, применяемых в СЭС.
Виды трансформаторов
В зависимости от своего применения и характеристик трансформаторы бывают нескольких видов. К примеру, в электрических сетях населенных пунктов, промышленных предприятий применяют трансформаторы силовые, основной задачей которых является понижение напряжения в сети до общепринятого – 220 В.
Если трансформатор предназначен для регулировки тока, он называется трансформатор тока, а если устройство регулирует напряжение – то это трансформатор напряжения. В обычных сетях применяются однофазные трансформаторы, в сетях на три провода (фаза, ноль, заземление) нужен трехфазный трансформатор.
Бытовой трансформатор, 220В предназначается для защиты бытовой техники от перепадов напряжения.
Сварочный трансформатор предназначен для разделения сварочной и силовой сети, для понижения напряжения в сети до нужной для сварки величины.
Масляный трансформатор предназначается для использования в сетях с напряжением выше 6 000 Вольт. Конструкция трансформатора включает в себя: магнитопровод, обмотки, бак, а также крышки с вводами. Магнитопровод состоит из 2 листов электротехнической стали, которые изолированы друг от друга, обмотки, как правило, делают из алюминиевого или медного провода. Регулировка напряжения производится с помощью ответвления, которое соединяется с переключателем.
Существует два вида переключения ответвлений: переключение под нагрузкой — РПН (регулирование под нагрузкой), а также без нагрузки, после того, как трансформатор отключен от внешней сети (ПБВ, или переключение без возбуждения). Большее распространение получил второй способ регулировки напряжения.
Говоря о видах трансформаторов, нельзя не рассказать об электронном трансформаторе. Электронный трансформатор представляет собой специализированный источник питания, который служит для преобразования напряжения 220В в 12 (24)В, при большой мощности. Электронный трансформатор намного меньше обычного, при тех же самых параметрах нагрузки.
Предыдущая6Следующая
Страница 17 из 66
ГЛАВА 6
ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЯ В СЕЛЬСКИХ ЭЛЕКТРОУСТАНОВКАХ И ЗАЩИТА ИХ ОТ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИИ
§ 16. Виды и последствия перенапряжений
Основные причины и виды перенапряжений.
Внезапные кратковременные повышения напряжения до величины, опасной для изоляции электроустановки, называют перенапряжением. По своему происхождению перенапряжения бывают двух видов: внешние (атмосферные) и внутренние (коммутационные).
Атмосферные перенапряжения возникают при прямых ударах молнии в электроустановку или при ударах молнии в непосредственной близости от нее. Атмосферные перенапряжения представляют наибольшую опасность для электроустановки, так как при прямых ударах молнии они могут достигать 1 000 000 В, при токе молнии — до 200·кА. Они не зависят от величины номинального напряжения электроустановки. Особенно опасны они для установок с более низким напряжением, так как в этих установках расстояния между токоведущими частями и уровень изоляции ниже, чем при высоких напряжениях.
Внутренние перенапряжения возникают в электроустановках при резком изменении режима их работы, например, при включении или отключении нагрузки (особенно длинных ненагруженных линий, холостого хода трансформаторов) или в результате коротких замыканий. При этом выделяется запасенная в установке энергия, прямо пропорциональная величине отключаемого тока установки. Коммутационные перенапряжения не представляют особой опасности, так как при нормальном состоянии изоляции установки уже рассчитаны на некоторое повышение напряжения и испытаны на эти повышенные уровни. Поэтому основное внимание здесь следует уделить рассмотрению атмосферных перенапряжений и защите от них.
Атмосферные перенапряжения подразделяют на индуктированные и от прямого удара молнии. Первые возникают при грозовом разряде вблизи от электроустановки, например, подстанции или линии электропередачи. Перенапряжение образуется за счет индуктивного влияния грозового облака, заряженного до очень высокого потенциала (несколько миллионов вольт). При прямом ударе молнии, кроме электромагнитного действия, вызывающего перенапряжения, отмечаются также механические повреждения, например, расщепление деревянных стоек или траверс опор воздушных линий электропередач.
Индуктированные перенапряжения имеют величину порядка 100 кВ, что значительно меньше перенапряжения, вызываемого прямым ударом молнии. Они распространяются по проводам воздушной линии после разряда в виде затухающих волн.
Разряд молнии в большинстве случаев состоит из серии отдельных импульсов, следующих друг за другом. Весь разряд длится десятые доли секунды, а отдельные импульсы имеют длительность в десятки микросекунд каждый. Число отдельных импульсов при разряде молнии может быть от 1 до 40.
Защита электроустановок от перенапряжений.
Выше отмечалось, что атмосферные перенапряжения могут достигать нескольких миллионов гольт. Изоляция электроустановок не может выдержать таких уровней напряжения, поэтому она нуждается в дополнительных средствах защиты от пробоя. Эти средства предотвращают повреждение электрооборудования и должны применяться в сельских электроустановках как для повышения бесперебойности электроснабжения потребителей, так и для защиты людей и животных. Особое внимание должно быть уделено защите от перенапряжения сельских воздушных линий напряжением 10 и 0,4 кВ, а также подстанциям потребителей, расположенных в сельской местности. Одним из серьезных последствий перенапряжений, в частности, вследствие прямых ударов молнии, могут быть пожары. Поэтому вопросам организации правильной и надежно работающей защиты от атмосферных перенапряжений (или грозозащите) уделяют самое серьезное внимание.
В проблему грозозащиты входят мероприятия по защите отдельных элементов электроустановок от прямых ударов молнии, изоляции электрических машин и аппаратов от пробоев, от импульсов, набегающих с линии волн перенапряжений. Эти мероприятия сводятся к установке защитных аппаратов и устройств, которые отводят импульс (волну) перенапряжений в землю до того, как волна достигнет какого-либо ответственного элемента установки и выведет его из строя. Главной частью всех защитных аппаратов поэтому являются заземлители; они должны быть выполнены в соответствии с ПУЭ и обеспечивать падежный отвод заряда в землю.
В качестве основных защитных средств от атмосферных перенапряжений применяют молниеотводы, разрядники и искровые промежутки. Молниеотводы ориентируют атмосферный разряд на себя, отводя его от токоведущих частей установки. Для защиты сосредоточенных объектов (например, подстанций или других сооружений) используют стержневые, а для защиты протяженных (например, проводов воздушной линии) — тросовые молниеотводы.
Разрядники и искровые промежутки устанавливают для отвода заряда в землю. Для грозозащиты генераторов сельских станций и трансформаторов предусматривают набор средств как для защиты от прямых ударов молнии, так и от волн перенапряжений, набегающих с линии. Защиту от прямых ударов молнии выполняют стержневыми молниеотводами и тросовыми молниеотводами на подходах воздушной линии к станции или подстанции. Защиту генераторов от волн, набегающих с линии, осуществляют разрядниками, ограничивающими амплитуду волны до значения, не опасного для изоляции электрической машины. Крупные генераторы не рекомендуется непосредственно соединять с отходящими линиями электропередачи. Для небольших сельских станций, снабжающих электроэнергией потребителей на генераторном напряжении, такое соединение возможно при дополнительной установке у генератора специальных разрядников
С улучшенными характеристиками. Если генераторы соединяются с повысительными трансформаторами непосредственно, т. е. по схеме блока «генератор — трансформатор», то специальных мер защиты от волн перенапряжений они не требуют.
Воздушные линии напряжением 6—35 кВ, выполненные на деревянных опорах, не требуют специальной зашиты от перенапряжений. Грозоупорность изоляции у них обеспечивается изоляционными свойствами дерева. Здесь важно лишь выдержать следующие минимальные изоляционные расстояния между проводами (по дереву): 0,75 м для напряжений 6—10; 1,5 м для напряжения 20 и 3 м для напряжения 35 кВ. Отдельные участки воздушных линий с ослабленной изоляцией (например, с использованием металлических или железобетонных опор, соединения воздушной линии с кабельной и др.) защищаются 1 рубчатыми разрядниками или искровыми промежутками (при малых токах). Сопротивление заземляющих устройств этих аппаратов должно быть не более 10 Ом. Разрядники и искровые промежутки устанавливаются на опорах двух воздушных линий, пересекающихся между собой, или в местах пересечения воздушной линии электропередачи с линией связи. Сопротивление заземляющих устройств здесь должно быть не выше 15 Ом. Заземляющие спуски на опорах должны иметь болтовое соединение, а их сечение должно быть не ниже 25 мм3.
Для восстановления питания по воздушной линии после быстропроходящих грозовых повреждений используют устройства АПВ (автоматического повторного включения) линий. При успешном срабатывании устройств АПВ в качестве средства от грозозащиты потребители не почувствуют перерыва в электроснабжении, который будет не больше 0,2 с, и их нормальная работа не нарушится.
Кабельные вставки защищаются с обоих концов трубчатыми разрядниками.
Защиту сетей потребителей напряжением 0,38/0,22 кВ выполняют особенно тщательно. Эти сети в сельских районах выполняют, как правило, воздушными; их конструкция наиболее подвержена атмосферным перенапряжениям, так как они возвышаются над всеми остальными сооружениями и проходят по открытой местности. Низковольтные сети снабжают устройствами грозозащиты, отводящими импульсные токи разряда в землю. Это позволяет обезопасить людей и животных, предотвратить пожары, которые возникают вследствие грозовых разрядов и их проникновения во внутренние электропроводки.
В сетях низкого напряжения предусмотрены присоединения к грозозащитным заземлениям крюков или штырей изоляторов всех фазных проводов и нейтрального провода. Заземлению подлежат также крюки изоляторов радиотрансляционных и телефонных сетей. На опорах с отводами проводов в дома или непосредственно на вводах в строения также предусматривают заземления. Сопротивление защитного заземляющего устройства должно быть не выше 30 Ом.
На подстанциях потребителей 10/0,4 кВ низковольтные обмотки, соединенные с воздушными линиями, должны быть защищены разрядниками. Они устанавливаются возможно ближе к трансформатору в соединяются с общим заземляющим контуром подстанции. При мощности трансформатора 630 кВа и выше на линиях, отходящих от него, выполняют дополнительно два защитных заземления — в 50 и 100 м от подстанции с указанной величиной сопротивления.