¬ыбор ”«»ѕ дл€ главных цепей на основе упрощенных критериев

¬ыбор класса ”«»ѕ представл€ет собой задачу, котора€ может быть решена сравнением данных производител€ и результатов моделировани€ электромагнитной обстановки реально существующего или проектируемого объекта. Ќе всегда возможно провести точную оценку ожидаемых воздействий с применением аппаратных средств и специализированного ѕќ. ѕричиной €вл€етс€ высока€ стоимость программ, затраты на обучение и аттестацию персонала, лицензирование. ≈сли заказчик хочет быть уверенным в результате, полностью делегировать ответственность, придать документу официальный статус, который позвол€ет включить его в состав проектно-сметной документации, то без сотрудничества с организаци€ми, предоставл€ющими услуги по разработке раздела Ёћ—, не обойтись. Ќо дл€ качественного выбора ”«»ѕ есть и другой вариант. —делать упрощенный расчет теперь возможно, благодар€ вступлению в силу на территории –‘ стандартов, содержащих пон€тные рекомендации, численные значени€ переменных, поправочные коэффициенты и формулы. ќпира€сь на приведенные данные и пользу€сь справочными таблицами, покажем на примере, как определить параметры и класс ”«»ѕ дл€ главной цепи.

ћожет возникнуть вопрос, а как быть с рекомендаци€ми и документами, которые определ€ют конкретный класс ”«»ѕ и место его установки. ќтвечу, что даже у ”«»ѕ одного типа разброс параметров достаточно велик, каждый класс представлен в каталоге несколькими модел€ми устройств с отличающимис€ характеристиками. Ќи один стандарт, унифицированные проектные решени€ или методические указани€ не в состо€нии охватить все ситуации применени€ и установки ”«»ѕ и специалисту неплохо владеть общей методикой, котора€ позволит ориентироватьс€ в любой ситуаций.

”казани€ по установке ”«»ѕ определенных классов, которые встречаютс€ в различных нормативах и ведомственных стандартах, в данной статье не рассматриваютс€. ÷ель Ч объ€снить алгоритм выбора. ѕравильное следование идеи выбора, наверн€ка, приведет ¬ас к аналогичному результату (совпадению) по классу устройства ”«»ѕ приведенного в стандартах.

ќсновным источником повреждени€ €вл€етс€ удар молнии.  роме механических и термических воздействий ток молнии создает мощные импульсы перенапр€жений, которые могут быть причиной повреждени€ систем, включающих оборудование св€зи, управлени€, автоматики, вычислительные и информационные устройства и т.п. ¬ зависимости от положени€ точки поражени€ молнией относительно рассматриваемого здани€ или сооружений должны быть учтены следующие ситуации (S):

Ј S1 удар молнии в здание (сооружение), систему молниезащиты Ц импульс тока формы 8/20 мкс, в некоторых случа€х 10/350 мкс;

отказ или сбой внутренних систем из-за электромагнитного импульса удара молнии
Ј S2 удар молнии вблизи здани€ (сооружени€) Ц импульс тока формы 8/20 мкс

отказ или сбой внутренних систем из-за электромагнитного импульса удара молнии
Ј S3 удар молнии в линии коммуникации здани€ (сооружени€) импульс тока формы 10/350 мкс

отказ или сбой внутренних систем из-за перенапр€жений в лини€х
Ј S4 удар молнии вблизи линий коммуникаций здани€ (сооружени€) импульс тока формы 8/20 мкс

отказ или сбой внутренних систем из-за перенапр€жений в лини€х.

—качки напр€жени€ формы 10/350 мкс следует рассматривать на границе зоны молниезащиты 0/1.
—качки напр€жени€ формы 8/20 мкс следует рассматривать в зоне 1 или на границе зоны молниезащиты 1/2.

TNP014R1

–ис.1 јнализ риска, зонова€ концепци€ защиты, места установки ”«»ѕ.

“аблица 1

Ќомер ќбозначение —имвол ќбозначение
1. «дание (сооружение) ”ровень земли
2. —истема молниезащиты ќ ћеста установки ”«»ѕ на границе зон ћ«
3. —истема токоотводов ds «азор(стена), ослабл€ющий вли€ние магнитного пол€
4. —истема заземлени€ r –адиус фиктивной сферы
5. ¬нутреннее помещение с оборудованием S1 ”дар молнии в здание (сооружение), систему ћ«
6. ¬воды коммуникаций S2 ”дар молнии вблизи здани€
S3 ”дар молнии в линии коммуникации здани€
S4 ”дар молнии вблизи линий коммуникаций

ѕостроение зоновой концепции, иллюстрирующие размещение ”«»ѕ на границе зон молниезащиты, приведено в —ќ-153-34.21.122 Ђ»нструкци€ по устройству молниезащиты зданий, сооружений и промышленных коммуникацийї (–ис.4.1), √ќ—“ – ћЁ  61643-12-2011 Ђ”«»ѕ в низковольтных распределительных системах. ѕринципы выбора и применени€ї (ѕриложение Ђ ї, –ис.  11), √ќ—“ – ћЁ  62305-1 Ђћенеджмент риска. «ащита от молнииї (рис.3). ƒанные приложени€, однако, не указывают класс ”«»ѕ, а дают общее представление о размещении защит. –азмещение с указанием класса ”«»ѕ согласно зоновой концепции приведено только в —“ќ √азпром 2-1.11-290-2009 (– √азпром 2-6.2-920-2015).¬с€кий раз, когда устанавливают ”«»ѕ, создаетс€ нова€ зона защиты.

 онцепци€ предполагает, что наведенные представл€ющие опасность параметры, вызываемые коммутаци€ми в силовых распределительных системах и пр€мыми/непр€мыми ударами молнии, уменьшаютс€ поэтапно от незащищенных средств до защищаемого чувствительного оборудовани€. Ёффективна€ защита от импульсных перенапр€жений, вызывающих отказы внутренних систем, может быть достигнута посредством применени€ изолирующих средств и/или системы защитных устройств от импульсных перенапр€жений, ограничивающей скачки напр€жени€ до максимально выдерживаемого дл€ защищаемых компонентов. ѕри установлении параметров проводников устройств защиты, коммутационных аппаратов в цепи ”«»ѕ, клеммных зажимов следует руководствоватьс€ теми же принципами определени€ скачков напр€жени€. ”«»ѕ выбираютс€, и устанавливаютс€ так, чтобы ток молнии был в основном отведен в систему заземлени€ на границе зон 0 и 1. ѕредпочтительными местами установки ”«»ѕ €вл€ютс€ границы зон 0/1 и зон 0/1/2 соответственно, расположенные на входе в здание.

TNP014R2

–ис.2 ќценка токов растекани€.

ѕервый шаг Ц выполнить оценку токов растекани€ в точке установки ”«»ѕ, определить класс устройства. ¬ стандарте √ќ—“ – ћЁ  62305-1-2010 и —ќ-153-34.21.122 установлены четыре уровн€ защиты от молнии (I-IV). ƒл€ каждого уровн€ защиты определены фиксированные максимальные и минимальные параметры тока молнии. ќни могут быть использованы дл€ проектировани€ компонентов защиты от молнии (например, при выборе поперечного сечени€ проводников, устройств защиты от импульсных перенапр€жений, безопасного рассто€ни€ на случай искрени€), и определ€ют параметры моделирующие воздействие тока молнии на такие компоненты, служат отправной точкой в выборе ”«»ѕ.

ѕри уходе в землю ток молнии делитс€ между наземной системой заземлени€ открытыми провод€щими част€ми и лини€ми коммуникаций непосредственно или через ”«»ѕ, св€занных со зданием. ¬ случае пр€мого попадани€ молнии в здание при наличии контура заземлени€ или в молниезащитную систему можно допустить, что 50% общего грозового тока (I) входит в заземленную оконечность системы грозозащиты или заземлени€ рассматриваемого сооружени€. ƒругие 50% тока (Is) распредел€ютс€ среди вход€щих в сооружение линий обслуживающих систем, например, внешние провод€щие части, силовые электрические и коммуникационные линии и т.д. «начение тока в каждой обслуживающей системе (Ii) может быть оценено по Ii = Is/n, где n Ц число обслуживающих систем. ƒл€ оценки тока Iv в каждом отдельном проводнике неэкранированного кабел€ кабельный ток Ii дел€т на число проводников m, тогда Iv = Ii/m по √ќ—“ – ћЁ  61643-12. ” экранированного кабел€ основна€ часть (до 50%) разр€дного тока протекает по экрану.
ѕолученные в результате оценки токи растекани€ применительно к ”«»ѕ должны быть выше на 20-30% дл€ учета возможной неравномерности растекани€. “оки растекани€ определ€ют входные параметры ”«»ѕ Ц те значени€ токов молнии, которые он должен выдерживать в месте установки. ѕровер€ем, и уточн€ем полученные значени€ дл€ места установки ”«»ѕ и источника повреждени€ по таблице ≈.2 приложени€ √ќ—“ – ћЁ  62305-1.

Ўаг второй Ц рассчитать выходные параметры ”«»ѕ, а именно обеспечить его координацию с электроустановкой и далее с защищаемым оборудованием. ѕод координацией с электроустановкой в общем случае следует понимать значени€ номинального напр€жени€ сети, способ заземлени€ нейтрали источника питани€, ожидаемые перегрузки в режиме повреждени€ и аварии в электроустановке.

Ўаг третий Ч координаци€ с защищаемым оборудованием означает, что уровень импульсной стойкости изол€ции защищаемого оборудовани€ или его части за€вленный производителем не будет превышен во всем ожидаемом диапазоне амплитуд и длительности воздействий. ¬ случае отсутстви€ данных производител€ руководствуемс€ √ќ—“ – 50571-4-44-2011 (ћЁ  60364-4-44-2007) ЂЁлектроустановки низковольтные часть 4-44. “ребовани€ по обеспечению безопасности. «ащита от отклонений напр€жени€ и электромагнитных помехї. ¬ыбираем уровень напр€жени€ защиты Up минимально возможный дл€ токов растекани€, рассчитанных в первой части.

ѕример расчета покажем дл€ объекта Ђ”становка подготовки газаї, дл€ которого можно сразу определить II категорию молниезащиты по – √азпром 2-6 2-676-2012 Ђћетодика и пор€док расчета системы молниезащиты объектов ѕјќ Ђ√азпромї. —огласно —“ќ ѕјќ Ђ√азпромї Ќ“ѕ 1.8-001-2004 подстанции и распределительные устройства дл€ приема электроэнергии от источника внешнего электроснабжени€ и распределени€ ее по потребител€м месторождений, примен€ютс€ в блочно-комплектном исполнении повышенной заводской готовности, или могут быть размещены в отдельно сто€щих здани€х.  “ѕ 10(6)/0,4к¬ изготавливаютс€ в двухтрансформаторном исполнении с автоматическим включением резерва (ј¬–) на секционном выключателе.  анализаци€ электроэнергии по территории промплощадок осуществл€етс€ по кабельным лини€м, прокладываемым в кабельных каналах, по кабельным и технологическим эстакадам и частично в земле. ѕредусматриваетс€ наружное освещение, светоограждение, электрообогрев. Ќапр€жение низковольтной сети прин€то 380/220¬, с глухо заземленной нейтралью, питанием силовых и осветительных нагрузок от общих трансформаторов. –елейна€ защита и автоматика агрегатов собственных электростанций и системных подстанций, включа€ технологические «–” 6-10 к¬, общеподстанционные устройства и автоматизированный учет электроэнергии предусматриваетс€ с использованием микропроцессорной техники. ”стройства молниезащиты (ћ«) проектируютс€ в соответствии с инструкцией –ƒ 34.21.122-87, – √азпром 2-6 2-676-2012. «ащита от ѕ”ћ в здани€ и сооружени€ второй категории выполн€етс€ отдельно сто€щими молниеотводами, стержневыми молниеотводами с контуром заземлени€ соединенным с контуром объекта, или установленными на защищаемом объекте стержневыми, тросовыми молниеотводами. ƒл€ объектов первой и второй категорий молниезащиты металлическа€ сетка, уложенна€ на крыше, может использоватьс€ как дополнительное средство молниезащиты. ”становка молниеприемников не требуетс€ дл€ зданий и сооружений с металлическими фермами при условии, что в их кровле используютс€ несгораемые или трудносгораемые утеплители и гидроизол€ци€. ѕри выполнении защиты от ѕ”ћ молниеотводами, установленными на защищаемых здани€х и сооружени€х, должны быть выполнены меропри€ти€ по защите “— от вторичных про€влений токов молнии, протекающих по металлоконструкци€м здани€. ќрганизацию системы электроснабжени€, заземлени€, внешней молниезащиты определ€ем по проекту или по данным существующего объекта. Ёти параметры по существу известны, и должны использоватьс€ в расчетах, анализе и обосновании применени€ ”«»ѕ.

TNP014R3

–ис.3 ƒействующа€ ” ѕ√.

ѕровер€ем соблюдение норм внешней и внутренней ћ«. ћолниезащита выполнена отдельно сто€щими молниеотводами, соединенными с контуром заземлени€ объекта.

ќпредел€ем дл€ II категории ожидаемые значени€ токов растекани€. ѕринимаем дл€ II категории пиковое значение тока Iimp, 150 кј, 10/350мкс, источник повреждени€ S1 Ц удар в систему внешней молниезащиты объекта (см. по€сн€ющий рис.1).

ƒол€ тока молнии (Is) дл€ заземл€ющего устройства 75кј, дл€ остальных коммуникаций и линий 75кј.

  зданию подходит небронированный 4-х жильный кабель по металлической эстакаде (см. по€сн€ющий рис.2).

ќценим суммарный импульсный ток в линии Ii = Is/n=(75/2)/4=9,4кј на полюс.

ѕримечание:

Ќа 2 необходимо разделить, так как 50% растекани€ будет происходить по эстакаде (эквивалент брони кабел€).

”точним полученные данные дл€ источника повреждени€ S1, категори€ молниезащиты II Ч 7.5кј 8/20мкс на полюс.

ѕолученные данные токов растекани€ дл€ включени€ ”«»ѕ по схеме L-N (PEN):

»мпульсный ток Iimp10/350мкс =9.4*1,3=12,2кј на полюс

–азр€дный ток ток In8/20мкс =7.5*1,3=10кј на полюс

ќпредел€ем класс ”«»ѕ по зоновой концепции защиты —“ќ √азпром 2-1.11-290-2009, √ќ—“ ћЁ  61643-12-2011 приложение Ђ ї 1.3, —ќ-153-34.21.122. Ќа границе зоны грозозащиты ќв с зоной защиты 1 устанавливают ”«»ѕ, испытанные по классу I (типичный скачок тока 10/350), и проверенные дл€ In (типичный скачок тока 8/20), например ”«»ѕ класса II. ƒалее рассматриваем параметры сети.

¬ыбираем ”«»ѕ по номинальному напр€жению (Uo) 230¬, 50√ц и числу полюсов. L1,L2,L3,PEN (TN-C).

ѕоследним действием определ€ем уровень защиты Up по данным стойкости изол€ции потребителей.

¬ случае отсутстви€ данных руководствуемс€ √ќ—“ – 50571-4-44-2011 (ћЁ  60364-4-44-2007).

 ак правило, все электроприборы, рассчитанные на включение в сеть ~220¬ имеют порог требуемой стойкости к импульсным напр€жени€м не менее 1,5к¬, в сеть ~380¬ не менее 2,5к¬ между линейными проводниками и –≈. –екомендуетс€ предусматривать запас 20% √ќ—“ ћЁ  61643-12-2011, выбирать ”«»ѕ с уровнем напр€жени€ защиты менее предела импульсной стойкости изол€ции.

¬ыбираем ”«»ѕ по параметрам из каталога «јќ Ђ’акель –осї.

–езультат: ”«»ѕ SPC3.1 90 или SPC3.1 150 класса I+II соответствует данным расчета: Iimp=12 кј, In=10кј, Uo=230¬, 50√ц, TN-C, Up<1,5 (с учетом наличи€ однофазных нагрузок). ¬озможно, выбрать и другие ”«»ѕ со схожими параметрами. Ќапример, установить 3 штуки ”«»ѕ SPC1.1 90 класса I+II или SPC1.1 150 класса I+II.

ѕараметры ”«»ѕ по √ќ—“ – 51992-2011 указаны на лицевой стороне каждого полюса устройства

uzip-bul4

–ис.4 ћаркировка устройств защиты от импульсных перенапр€жений класса I+II серии SPC и класса I+II+III серии √—¬ (√— ). »нформаци€ пользовател€.

”«»ѕ примен€ютс€ в следующих случа€х:

1. Ќа вводе линий коммуникаций в здание (сооружение) (в границе молниезащиты 1)

”«»ѕ проверенные дл€ Iimp (типичный скачок тока 10/350) например ”«»ѕ класса I

”«»ѕ проверенные дл€ In (типичный скачок тока 8/20), например ”«»ѕ класса II

2. ¬ непосредственной близости от защищаемой аппаратуры и оборудовани€ (в границе 2 и шире)

”«»ѕ проверенные дл€ Iimp (типичный скачок тока 10/350) например ”«»ѕ класса I (как устройство предназначенное дл€ защиты автоматических выключателей)

”«»ѕ проверенные дл€ In (типичный скачок тока 8/20), например ”«»ѕ класса II

”«»ѕ проверенные при воздействии сочетани€ различных скачков тока (типичный скачок 8/20), например, ”«»ѕ класса III.

√ќ—“ – 50571.5.53 предлагает дополнительные рекомендации по выбору ”«»ѕ в зависимости от разр€дного и импульсного тока. –азличи€ между пр€мыми ударами молнии, наведенными и коммутационными перенапр€жени€ми, учитываютс€ в номинальных значени€х.

≈сли требуетс€ применение ”«»ѕ согласно √ќ—“ – 50571-4-44-2011 (ћЁ  60364-4-44-2007), пункт 443, то их номинальный разр€дный ток (In) должен составл€ть при подключении фаза Ц нейтраль не менее 5кј 8/20 дл€ каждого режима работы. Ќоминальный разр€дный ток (In) между нейтральным проводником и –≈ должен составл€ть не менее 20кј 8/20 в трехфазных системах и 10кј 8/20 в однофазных. ƒл€ наведенных атмосферных и коммутационных перенапр€жений это минимальные значени€.

ѕри пр€мых ударах молнии если текущее значение тока не может быть установлено, то значение импульсного тока (Iimp) должно составл€ть не менее 12,5кј дл€ каждого режима работы.

“ок грозового импульса (Iimp) дл€ ”«»ѕ подключаемого между нейтральным проводником и –≈ должен составл€ть не менее 50кј 10/350 в трехфазных системах и 25кј 10/350 в однофазных, если значени€ тока не может быть точно установлено. ƒл€ данных значений лучшим образом подход€т ”«»ѕ серии √—¬ и √—  класса I+II+III (рис.4).

“ок грозового импульса должен рассчитыватьс€ в соответствии с требовани€ми стандарта √ќ—“ – ћЁ  62305-4-201х, который будет прин€т в ближайшее врем€. ќб этом материал следующей статьи.

Ќачальник инжинирингового центра «јќ Ђ’акель –осї ћарков ¬.¬.

  • ƒата публикации: 05.09.2022
  • 1282
ќќќ Ђƒ≈Ћќ¬џ≈ —»—“≈ћџ —¬я«»ї
ќтраслевой информационно-аналитический портал, посв€щЄнный энергетике Ѕеларуси. јктуальные новости и событи€. ѕодробна€ информаци€ о компани€х, товары и услуги.
220013
–еспублика Ѕеларусь
ћинск
ул. ул. Ѕ. ’мельницкого, 7, офис 310
+375 (17) 336 15 55 , +375 (25) 694 54 56 , +375 (29) 302 40 02 , +375 (33) 387 08 05
+375 (17) 336 15 56
info@energobelarus.by
ЁнергоЅеларусь

ЁнергоЅеларусь

ЁнергоЅеларусь

ЁнергоЅеларусь

191611654
5
5
1
150
150