Вопрос 32 Концепция грозозащиты и борьба с перенапряжениями.

Грозозащита является одним из разделов комплекса задач по обеспечению электромагнитной совместимости. В настоящее время общепринятой считается зонная концепция защиты от перенапряжений (МЭК 1024).

Существует различие между внешней и внутренней грозозащитой.

Внешняя грозозащита предназначена для защиты зданий и других объектов при прямых ударах молнии. Эта защита представляет собой один или несколько низкоомных и малоиндуктивных путей тока молнии на землю (молниеотвод, состоящий из токоприемника, токоотвода и заземлителя). Внешняя грозозащита является классической и выполняется в соответствии с действующими нормами.

Внутренняя грозозащита защищает электрические установки и электронные приборы внутри зданий от частичных токов молнии, от коммутационных, грозовых перенапряжений и повышения потенциала в системе заземления. Кроме того, внутренняя грозозащита обеспечивает защиту от воздействий, вызванных ударами молний, электромагнитных полей. Для внутренней грозозащиты основным условием является наличие эффективной системы заземления. Внутренняя грозозащита приобрела значение лишь в последние годы в связи с широким распространением микроэлектроники.

Границы эшелонированных защитных зон в здании образуются устройствами внешней грозозащиты, стенами зданий (металлическими фасадами, арматурой несущих стен и др.), внутренними экранированными помещениями, измерительными камерами, корпусами приборов и т.д.

Наряду с классическими разрядниками во внутренней грозозащите применяются специальные ограничители перенапряжений (ОПН), состоящие из параллельно соединенных искрового разрядника и варистора. Варистор ограничивает возникающие довольно часто перенапряжения, вызванные дальними ударами молний, искровой разрядник срабатывает при прямом ударе молнии, если из-за больших токов на варисторе остается достаточное высокое остающееся напряжение. При необходимости, в областях с высокой грозовой активностью, остающиеся перенапряжения на последующих зонах снижают дополнительно включенными варисторными или комбинированными ОПН с различными параметрами, устанавливаемыми на границах зон. При этом для развязки ступеней защиты применяют специальные, включаемые последовательно в линию индуктивности. Благодаря рационально эшелонированной защите можно, как и в сетях высокого напряжения достичь требуемой координации изоляции.

Вопрос 33 Обеспечение эм совместимости систем управления на подстанциях. Мероприятия по обеспечению эмс.

Аварии в сетях электроснабжения могут послужить причиной возникновения электромагнитных помех, опасных для аппаратуры.

Наиболее распространенной аварийной ситуацией в сетях электроснабжения, при которой могут создаваться опасные помехи, являются короткие замыкания (КЗ). Большие (до нескольких десятков кА) токи, протекающие по проводам линий электропередачи, шинопроводам и элементам ЗУ при КЗ способны генерировать кратковременные, но мощные (до нескольких десятков А/м) магнитные поля. Такие поля (как и поля при молниевом разряде) способны приводить к сбоям в работе и повреждениям аппаратуры. Опасные наводки возникают в проводных цепях (в частности, цепях связи) и любых металлоконструкциях, имеющих участки сближения с влияющей высоковольтной линией.

Кроме того, при протекании через заземляющее устройство тока КЗ в сетях с номинальным напряжением выше 1 кВ, возможно появление на нем потенциала порядка нескольких кВ (в отдельных случаях – до нескольких десятков кВ). При этом потенциал обычно распределяется неравномерно, что приводит к появлению опасных перепадов потенциалов как между различными точками на территории подстанции, так и между точками на подстанции и за ее пределами. Особую опасность такие перепады потенциалов представляют для цифровой аппаратуры, размещаемой непосредственно на высоковольтной подстанции (например, аппаратуры РЗА). Но это – тема для отдельного разговора. Здесь же отметим, что потенциал с подстанции может выноситься на заземление зданий и сооружений с цифровой аппаратурой, расположенных далеко за пределами подстанции. В сетях 110 кВ и выше опасность представляют однофазные замыкания на землю. Что же касается сетей классов 6, 10 и 35 кВ, то они обычно выполняются по схеме с изолированной нейтралью. Тогда для предприятий с питанием от подстанций этих классов напряжения в качестве опасных нужно рассматривать двойные замыкания на землю. Кстати, даже при однофазном (дуговом) замыкании на землю в таких сетях могут создаваться опасные помехи импульсного характера, хотя короткого замыкания в полном смысле слова при этом не происходит. КЗ в сети 0,4 кВ также могут представлять опасность для аппаратуры. Так, одному из авторов пришлось быть свидетелем повреждения блоков питания компьютеров при КЗ в сети 0,4 кВ. Причиной подобных ситуаций является то, что при КЗ в сети электропитания могут протекать переходные процессы, приводящие к возникновению опасных импульсных перенапряжений.

Появление опасных перенапряжений в сетях электроснабжения не всегда связано с КЗ. При некоторых аварийных режимах в сети питания возможно появление повышенного фазного напряжения в течение сравнительно долгого времени. Чаще всего это происходит при обрыве PEN-проводника цепи, связывающего небольшой объект с питающей трансформаторной подстанцией. В этом случае фазное напряжение может значительно превышать номинальное, достигая, при наиболее неблагоприятных обстоятельствах, уровня линейного напряжения.

Качество электрической энергии в сети питания – важный фактор, влияющий на работоспособность электронной аппаратуры

Часто к сети электропитания на промышленных объектах могут подключаться устройства с нелинейной вольтамперной характеристикой или с энергопотреблением, сильно меняющимся в течение рабочего цикла. К первым относятся, например, все электронные устройства с импульсными блоками питания (компьютеры, специализированная электронная аппаратура и т.п.), тиристорные устройства и т.п., питающиеся от сети переменного тока. Ко вторым, как правило, относятся устройства обогрева и охлаждения различного назначения с терморегуляторами, различное силовое оборудование, устройства с импульсными блоками питания, работающими от сетей постоянного тока и т.п. Работа таких устройств ведет к снижению показателей качества питания электронных устройств. Важнейшими показателями качества питания являются:

• Коэффициент несинусоидальности напряжения в сетях переменного тока,

• Уровень провалов и выбросов напряжения в сетях переменного тока.

• Уровень пульсаций напряжения в сетях постоянного тока.

В некоторых случаях негативное влияние на показатели качества питания оказывают сами источники питания: выпрямители, источники бесперебойного питания (ИБП), дизельные электрогенераторы (ДЭГ) и т.п. Особенно это касается источников, работающих на предельной мощности или морально устаревших.