ќсобенности выбора,эксплуатации и контрол€ технического состо€ни€ устройств защиты от импульсных перенапр€жений

ќсобенности выбора,эксплуатации и контрол€ технического состо€ни€ устройств защиты от импульсных перенапр€жений

¬ насто€щее врем€ на отечественном рынке по€вилс€ целый р€д компаний-поставщиков, предлагающих широкий ассортимент устройств защиты от импульсных перенапр€жений (”«»ѕ). Ёто стало €вно заметно по результатам прошедших в мае - июне 2005 года выставок Ђ—в€зьэкспокомї, Ёлектро-2005ї (ћосква) и ЂЁнергетика и электротехникаї (—анкт-ѕетербург). ¬ большинстве случаев речь идЄт о фирмах, занимающихс€ продажей изделий, выпускаемых в «ападной ≈вропе, или об иностранных поставщиках, которые осуществл€ют поставки разнообразных технологических комплексов Дпод ключ". ¬ результате, очень часто издели€ разных производителей при установке на одном и том же объекте комбинируютс€ между собой без какой-либо предварительной проверки их взаимной совместимости по амплитудам пропускаемых импульсных токов и уровн€м остающихс€ напр€жений (уровней защиты). —итуацию к тому же сильно усложн€ет то, что большинство видов предлагаемых ”«»ѕ сконструировано в соответствии с немецким национальным стандартом DIN VDE 0675. ’от€ насто€щий стандарт на раннем этапе сыграл очень важную роль в развитии и решении проблемы электромагнитной совместимости (Ёћ—) и теории защиты от перенапр€жений, он, однако, не €вл€етс€ об€зательным дл€ –оссийской ‘едерации, так как в –оссии прин€т за основу более современный стандарт ћеждународной Ёлектротехнической  омиссии (ћЁ ) IEC 61643-1:1998, который издан в виде √ќ—“ – 51992-2002. Ђ”стройства дл€ защиты от импульсных перенапр€жений в низковольтных силовых распределительных системах. „асть 1. “ребовани€ к работоспособности и методы испытанийї.
„то касаетс€ отечественных производителей, можно отметить, что в области напр€жений свыше 1к¬ ограничители перенапр€жений (ќѕЌ) выпускаютс€ в очень широком ассортименте и хорошего качества. ƒл€ напр€жений менее 1 к¬ данна€ проблема пока остаетс€ не решенной в достаточной степени. ”стройств защиты от импульсных перенапр€жений (”«»ѕ) отечественного производства, полностью соответствующих требовани€м √ќ—“ – 51992-2002 на рынке до недавнего времени найти было невозможно. —ейчас, делаютс€ первые шаги по организации производства устройств II и III классов. »х качество и доступность будут показаны временем. ¬ большинстве же случаев выпускаемые варисторные ”«»ѕ, имеют примитивную конструкцию, основу которой составл€ет дисковый варистор и два приваренных к его боковым плоскост€м болта или гайки (или т. п.). ѕроизвод€тс€ такие устройства на том же оборудовании, что и варисторы дл€ высоковольтных ќѕЌ, и по своей сути €вл€ютс€ составными элементами такого высоковольтного ограничител€ перенапр€жений. —уществуют ”«»ѕ, предназначенные дл€ установку на DIN-рейку 35 мм, но и они, и описанные выше конструкции не имеют в своем составе устройства теплового отключени€, предназначенного дл€ защиты неисправного варистора от перегрева и соответственно от веро€тности возникновени€ пожара в электроустановке.
» еще необходимо добавить, что больша€ часть производимых отечественных ”«»ѕ дл€ низковольтных распределительных сетей относитс€ всего лишь к третьему классу защиты согласно √ќ—“ – 51992. Ёти устройства способны без разрушени€ или теплового пробо€ кристалла варистора пропустить через себ€ максимальный импульсный ток Imax (волны 8/20 мкс) с амплитудным значением не более 10 - 15 кј, в то врем€ как форма импульса тока при пр€мом ударе молнии Iimp описываетс€ волной 10/350 мкс и значительно большими амплитудами тока (согласно [1, 2, 3]: 100, 150 и 200 кј (10/350 мкс) в зависимости от выбранного уровн€ надежности внешней системы молниезащиты). “аким образом, даже при условии того, что на долю ввода электропитани€ придетс€ лишь часть тока, вызванного пр€мым ударом молнии (например 10-20 %, с учетом его растекани€ по другим металлоконструкци€м объекта [8]), а амплитудное значение тока Iimp (волны 10/350 мкс) может и не превысить значени€ Imax (волны 8/20 мкс) = 15 кј, при этом за счет большей почти на пор€док длительности импульса тока Iimp, выделенна€ на кристалле варистора теплова€ энерги€ приведет к его выходу из стро€! Ётот процесс может сопровождатьс€ взрывным разрушением кристалла варистора, что может стать причиной серьезных травм, повреждени€ изол€ции проводников в электроустановке, а также за счет интенсивного искрени€ привести к возникновению пожара. ¬опрос же защиты потребителей электроэнергии при этом может остатьс€ нерешенным, так как часть импульса тока после выхода ”«»ѕ из стро€ беспреп€тственно пройдет непосредственно в защищаемое оборудование и неизбежно повредит его.


Ќесогласованность терминологии и системы обозначений


—уществует очень важное правило: чтобы грамотно и быстро решать любую техническую проблему, необходимо иметь единую терминологию, систему обозначений основных параметров и примен€емых сокращений.
÷елью данной статьи не €вл€етс€ поиск и глубокий анализ всех имеющихс€ недостатков и ошибок теоретического и конструктивного характера, возникающих при производстве и эксплуатации ”«»ѕ. Ќо, тем не менее, привлечь внимание потребителей к данной проблеме необходимо. ’от€ бы потому что, предусмотренные стандартом IEC 61643-1:1998 термины, определени€ и обозначени€ перенесены в √ќ—“ – 51992-2002 и имеют четкие и пон€тные формулировки, которые и рекомендуетс€ использовать.
Ќиже приведены наиболее часто встречающиес€ недостатки, касающиес€ определений, терминологии и сокращений:
1.  —тандартом дл€ низковольтных) распределительных сетей предусмотрен термин Ђустройство защиты от импульсных перенапр€женийї, сокращение - ”«»ѕ.
ќпределение: ”стройство защиты от перенапр€жений (”«»ѕ) - это устройство, которое предназначено дл€ ограничени€ переходных перенапр€жений и дл€ отвода импульсов тока. Ёто устройство содержит, по крайне мере, один нелинейный элементї.
¬ качестве элементной базы дл€ создани€ ”«»ѕ, как правило, используют разр€дники различных типов и оксидно-цинковые варисторы и полупроводниковые элементы.
¬ рекламной продукции, сопроводительной документации данные устройства могут называтьс€ ограничител€ми перенапр€жений (ќѕЌ). “ермин используетс€ в высоковольтной технике и обозначает варисторные устройства, предназначенные дл€ защиты оборудовани€ электростанций, подстанций, высоковольтных линий электропередачи и т. д. ќн не подразумевает использовани€ искровых разр€дников и полупроводниковых приборов (первых - по причине сложности гашени€ сопровождающих токов больших величин, вторых - по причине маленьких значений выдерживаемых импульсных токов и напр€жений).
»ногда весь спектр устройств защиты от импульсных перенапр€жений (I, II, и III-го классов) называют грозоразр€дниками, разр€дниками грозового тока и т.п., совершенно не прив€зыва€сь к предусмотренной √ќ—“ классификации и не учитыва€, что данные устройства могут защищать от перенапр€жений, не только вызванных ударом молнии, но и возникших в результате рабочих переключений оборудовани€ на подстанци€х, однофазных коротких замыкани€х на высоковольтных лини€х или при работе низковольтных нагрузок, имеющих в своем составе ключевые преобразователи (например, тиристорные выпр€мители, сварочные аппараты).
» еще, об€зательно надо отметить не достаточную корректность термина устройство защиты от перенапр€жений (”«ѕ), который использован в новой Ђ»нструкции по устройству молниезащиты зданий, сооружений и промышленных коммуникацийї, —ќ-153-34.21.122-2003. ѕриведенный выше термин не раскрывает главную суть и характеристику данного типа устройств. ѕеренапр€жени€, согласно √ќ—“ 13109-97 ЂЌормы качества электрической энергии в системах электроснабжени€ общего назначени€ї, могут быть импульсными и временными. »мпульсные перенапр€жени€ данным √ќ—“ом не нормируютс€, но в то же врем€ √ќ—“ предусматривает нормирование временных перенапр€жений, длительность которых превышает 10 мс, а амплитуда превышает значение 1.Ўном (где ином - номинальное напр€жение сети). ”стройства, предназначенные дл€ защиты от импульсных перенапр€жений, как правило, сами нуждаютс€ в дополнительной защите от временных перенапр€жений, в случае превышени€ ими максимального длительного рабочего напр€жени€ ис, предусмотренного производителем. “акие перенапр€жени€ привод€т ”«»ѕ к выходу из стро€, часто сопровождающемус€ большим нагревом и разрушением, как самого нелинейного элемента, так и корпуса устройства, а иногда и возгоранием.
ѕримером такой ситуации может быть повышение напр€жени€ по вине поставщика электроэнергии или обрыв (отгорание) нулевого проводника при вводе в электроустановку (в трехфазной сети с глухозаземленной нейтралью трансформатора).  ак известно, в последнем случае к однофазной нагрузке может оказатьс€ приложенным межфазное напр€жение величиной до 380 ¬. ѕри этом устройство защиты от импульсных перенапр€жений откроетс€, и через него начнет протекать ток. ¬еличина этого тока будет стремитьс€ к величине тока короткого замыкани€ (рассчитываетс€ по общеизвестным методикам дл€ каждой точки электроустановки) и может достигать нескольких сотен ампер (и более). ѕрактика показывает, что терморазмыкатель варисторного ”«»ѕ не успевает отреагировать в подобных ситуаци€х из-за тепловой инерционности конструкции. ¬аристор, как правило, разрушаетс€ в течение нескольких секунд, после чего режим короткого замыкани€ также может сохран€тьс€ через дугу (по продуктам разрушени€ и горени€ варистора. ѕри этом возникает веро€тность замыкани€ клемм устройства на корпус шкафа или DIN-рейку при расплавлении пластмассы корпуса и возможность повреждени€ изол€ции проводников в цеп€х включени€ защитных устройств.

Ќа фотографии (рис. 1) показаны последстви€ подобной ситуации, в результате которой произошел пожар в распределительном щите.

1_.jpg

–ис.1 ¬ыход из стро€ варисторного ”«»ѕ привел к пожару в √–ў.

Ќа рисунке 2 показано варисторное ”«»ѕ, которое в результате аварийной ситуации стало источником пожара в щите.

—казанное выше относитс€ не только к варисторным ограничител€м, но и к ”«»ѕ на базе разр€дников, которые не имеют в своем составе устройства теплового отключени€. ƒл€ того чтобы предотвратить подобные последстви€ рекомендуетс€ устанавливать последовательно с устройствами защиты от импульсных перенапр€жений предохранители с характеристиками срабатывани€ gG или gL (классификаци€ согласно требовани€м стандартов √ќ—“ – 50339.0-92 (ћЁ  60269-1-86) или VDE 0636 (√ермани€) соответственно). Ќа рисунке 3 показан вариант включени€ предохранителей в схему электроустановки.

2_.jpg

–ис.3. ѕрименение предохранителей дл€ защиты ”«»ѕ

Ќоминалы предохранителей и тип их врем€-токовых характеристик определ€ютс€ конкретным производителем ”«»ѕ и отражаютс€ в технической документации.  ак уже указывалось выше, дл€ этих целей обычно используютс€ предохранители типа gG или gL, предназначенные дл€ защиты проводников и коммутационного оборудовани€ от перегрузок и коротких замыканий. ќни обладают значительно меньшим временем срабатывани€ по сравнению с автоматическими выключател€ми тех же номиналов. ѕри этом предохранители имеют более высокую стойкость к импульсным токам значительных величин.
ѕример выбора номиналов предохранителей дл€ схемы рассмотренной на рисунке 3 показан ниже:
Х ѕри номинале предохранителей FU1-FU3 более 315 ј gG (или их отсутствии), номиналы FU4-FU6 выбираютс€ - 315 ј gG, номиналы FU7-FU9 выбираютс€ - 160 ј gG;
Х ѕри номинале предохранителей FU1-FU3 менее 315 ј gG, но более 160 ј gG, предохранители FU4-FU6 можно не устанавливать, номиналы FU7-FU9 выбираютс€ -160 ј gG.
Х ѕри номинале предохранителей FU1-FU3 менее 160 ј gG, предохранители FU4-FU6 и FU7-FU9 можно не устанавливать.
Х ѕри наличии разделительных дросселей LL1-LL3 номинал предохранителей FU1-FU3 должен соответствовать номинальному току дросселей.
“ак же необходимо учитывать наличие или отсутствие автоматического выключател€
QF1:
Х ѕри номинале предохранителей FU1-FU3 более 160 ј gG (или их отсутствии) и при номинале автоматического выключател€ QF1 более 100 ј (или его отсутствии), номиналы FU7-FU9 выбираютс€ - 160 ј gG;
Х ѕри номинале автоматического выключател€ QF1 менее 63 ј, как показала практика, предохранители FU7-FU9 можно не устанавливать.
ѕрактический опыт и данные экспериментальных испытаний показывают, что автоматические выключатели очень часто повреждаютс€ при воздействии импульсных перенапр€жений. »звестны случаи подгорани€ контактов или приваривани€ их друг к другу. » в том и в другом случае автоматический выключатель не сможет в дальнейшем выполн€ть свои функции.
¬ любом случае, из всего сказанного выше следует, что электроустановка должна быть дополнительно защищена от воздействи€ временных перенапр€жений при помощи специальных устройств, к которым можно отнести, например, реле контрол€ напр€жени€ с функцией управлени€ контактором или реле контрол€ фаз и другие подобные им приборы, широко представленные на рынке.
2.  “ребовани€ к обозначени€м параметров ”«»ѕ:
ƒл€ того, что бы правильно выбрать устройство защиты от импульсных перенапр€жений дл€ конкретной цели, проектировщику или потребителю необходима следующа€ информаци€, котора€ об€зательно должна быть показана в каталоге и нанесена на лицевой части корпуса ”«»ѕ:
- Un - Ќоминальное напр€жение сети. ¬ большинстве случаев оно выбираетс€ равным 230 ¬. ’от€ производ€тс€ устройства с другими номинальными напр€жени€ми
- ис - ћаксимальное длительное рабочее напр€жение - это максимальное напр€жение действующего значени€ переменного или посто€нного тока, которое может длительно подаватьс€ на выходы ”«»ѕ

- limp - »мпульсный ток. ќпредел€етс€ пиковым значением тока Ipeak и зар€дом Q (примен€етс€, как правило, испытательный импульс с формой волны 10/350 мкс). ѕримен€етс€ дл€ испытаний защитных устройств класса I.
- ItДax - ћаксимальный импульсный разр€дный ток. Ёто пиковое значение испытательного импульса тока формы 8/20 мкс, который защитное устройство может пропустить один раз и не выйти из стро€. »спользуетс€ дл€ испытани€ ”«»ѕ класса II.
- In - Ќоминальный импульсный разр€дный ток. Ёто пиковое значение тока, протекающего через ”«»ѕ, с формой волны 8/20 мкс. ѕримен€етс€ дл€ испытани€ ”«»ѕ класса II. “ок данной величины защитное устройство может выдерживать многократно. ѕри воздействии данного импульса определ€етс€ уровень защиты устройства. ѕо этому параметру также производитс€ координаци€ других характеристик ”«»ѕ, а также норм и методов его испытаний.
- Up - ”ровень напр€жени€ защиты. Ёто максимальное значение падени€ напр€жени€ на защитном устройстве при протекании через него импульсного тока разр€да. ѕараметр характеризует способность устройства ограничивать по€вл€ющиес€ на его клеммах перенапр€жени€. ќбычно определ€етс€ при протекании номинального импульсного разр€дного тока (In).
- If - —опровождающий ток. (ѕараметр дл€ ”«»ѕ на базе разр€дников). Ёто ток, который протекает через разр€дник после окончани€ импульса перенапр€жени€ и поддерживаетс€ самим источником тока, т.е. электроэнергетической системой. ‘актически значение этого тока стремитс€ к расчетному току короткого замыкани€ (в точке установки разр€дника дл€ данной конкретной электроустановки).
-  од IP - —тепень защиты, обеспечиваема€ оболочкой. ќпредел€етс€ производителем, согласно √ќ—“ 14254.
- ■& - диапазон рабочих температур ”«»ѕ
- ta - врем€ реагировани€ защитного устройства на импульсное воздействие
-  ласс защитного устройства I, II или III. ”казываетс€ в соответствии с √ќ—“ – 51992-2002 (ћЁ - 61643-98)
3. Ќаиболее часто встречающиес€ недостатки в обозначении параметров и маркировке ”«»ѕ:
- Ќе указываетс€ класс ”«»ѕ (I, II или III, в соответствии с √ќ—“ – 51992-2002 (ћЁ -61643-1-98)) вообще, или обозначаетс€ буквами B, —, D без ссылки на некоторый стандарт. Ѕуквенное обозначение, например, прин€то в немецком национальном стандарте DIN VDE 0675, который не может быть использован в –оссии как нормативный документ.
- Ќе указываетс€ диапазон рабочих температур прибора
- ƒанные основных параметров ”«»ѕ, приведенные на фирменных табличках и в сопроводительной документации, часто значительно отличаютс€ (завышаютс€) от данных, получаемых при испытании защитных устройств соответствующими импульсными токами и напр€жени€ми в специальных лаборатори€х. Ёто касаетс€, прежде всего, указываемых максимальных значений испытательных импульсных разр€дных токов Iimp(10/350) Imax (8/20), In (8/20), а так же данных, определ€ющих максимальную удельную энергию W/R и максимальный зар€д Q дл€ ”«»ѕ I и II классов. „астично этот недостаток можно объ€снить разбросом параметров самих нелинейных элементов, которые об€зательно существуют при их серийном производстве.
 роме перечисленного выше, часто не указываетс€, какие критерии были положены в определение параметра Up (уровень напр€жени€ защиты).
—овершенно €сно, что дл€ ”«»ѕ на базе разр€дника параметр Up будет зависеть в первую очередь от крутизны фронта импульса и времени реагировани€ ta самого разр€дника, которое в свою очередь зависит от его конструкции (см. рис 4).

4_.jpg

ƒл€ варисторного ”«»ѕ уровень напр€жени€ защиты Up будет напр€мую зависеть от амплитудного значени€ импульсного тока, и не будет зависеть от длительности и фронта импульса. ѕоэтому некоторые поставщики ”«»ѕ показывают более низкое значение Up, что, конечно же, €вл€етс€ более привлекательным дл€ потребител€. ѕри этом они не акцентируют внимание на том, при каком значении импульсного тока оно было измерено (In; Imax или при каком-то меньшем (рис.5))!

5_.jpg

—казанное выше подтверждаетс€ осциллограммами, полученными при испытании ”«»ѕ на базе разр€дника и варистора комбинированной волной напр€жени€ и тока (формы 1.2/50 мкс и 8/20 мкс соответственно, (см. рис. 6 а-в).

6_.jpg

–ис.6 а) ¬олна напр€жени€ формы 1.2/50 мкс,   б)‘орма импульса после срабатывани€ разр€дника, в) ‘орма импульса после срабатывани€ варистора

„асто встречающиес€ недостатки в конструктивном исполнении ”«»ѕ I, II и III классов
¬ данном разделе будут рассмотрены некоторые конструктивные особенности исполнени€ устройств защиты от импульсных перенапр€жений. Ѕольшинство из недостатков ”«»ѕ вскрываютс€ в процессе эксплуатации и заставл€ют производителей совершенствовать их конструкцию.
ћногие фирмы предлагают ”«»ѕ классов I и II, в конструкции которых предусмотрен съемный модуль с нелинейным элементом (разр€дником или варистором). ƒанный модуль соедин€етс€ с основанием (базой) устройства при помощи ножевых контактов в модуле и ответных контактов в базе. “акое конструктивное исполнение кажетс€ на первый взгл€д более выгодным и удобным дл€ заказчика, чем монолитный корпус, в св€зи с возможностью более простого осуществлени€ измерени€ сопротивлени€ изол€ции электропроводки (при измерени€х повышенными напр€жени€ми этот модуль можно просто изъ€ть) или замены модул€ при выходе его из стро€. ќднако, в модульных конструкци€х при низком качестве гальванического покрыти€ контактов (неравномерное покрытие, окисливша€с€ поверхность контакта ит.п.), недостаточной рабочей площади соприкосновени€ и малой степени прижати€ контактных поверхностей друг к другу, способность таких соединений пропускать импульсные токи не превышает пределов Imax = 25 kA дл€ волны (8/20 мкс) и = 20 kA дл€ волны (10/350 мкс).
Ќесмотр€ на это, некоторые изготовители показывают в рекламных каталогах дл€ защитных устройств подобного типа максимальные разр€дные способности с величинами до Imax = 100 kA (8/20 мкс) или Ijmp = 25 ^ 50 kA (10/350 мкс), что определ€етс€ параметрами только лишь самого нелинейного элемента.   сожалению, это не всегда подтверждаетс€ практическими данными. Ѕывают случаи, когда уже при первом ударе испытательного импульса тока с указанными выше амплитудами может произойти пережигание и разрушение не только ножевых контактов сменного модул€, но также и повреждение ответных контактов в базе.

–езультаты воздействи€ испытательного импульса тока Imax = 50 кј (8/20 мкс) на механическую часть и ножевой контакт варисторного ”«»ѕ показано на фотографи€х (рис. 7). ѕоследстви€ испытани€ импульсным током с амплитудой Ijmp = 50 кј (10/350 мкс) дл€ случа€ с модульным ”«»ѕ на базе разр€дника показан на рисунке 8.

7_.jpg

ќчевидно, что после подобного воздействи€ сложным становитс€, собственно, сам вопрос извлечени€ вставки из базы, так как их контакты могут приваритьс€ друг к другу. ƒаже если вставку удастс€ отсоединить от базы, последнюю будет нельз€ использовать далее из-за подгоревших контактов, которые приведут к резкому возрастанию переходного сопротивлени€ и, соответственно, уровн€ защиты данного ”«»ѕ
ƒл€ того, чтобы избежать подобных последствий, необходимо быть абсолютно убежденным в качестве контактного соединени€ в примен€емом ”«»ѕ. ÷елесообразно защитные устройства модульной конструкции класса I примен€ть только тогда, когда существует гаранти€, что ожидаемые импульсные воздействи€ не превыс€т указанных ранее критических значений, а это довольно-таки сложно предсказать из-за их веро€тностных характеристик. »ными словами, когда существует веро€тность пр€мого удара молнии непосредственно в объект (его систему внешней молниезащиты) или подводимую к объекту электропитающую линию, в первой ступени защиты желательно примен€ть моноблочные ”«»ѕ класса I (без съемных модулей).
≈динственным разумным вариантом применени€ модульных ”«»ѕ класса II может быть их использование только в качестве второй ступени защиты при условии согласовани€ их параметров (импульсных токов и уровней защиты) с ”«»ѕ класса I, установленным в первой ступени.
—ледующим, очень часто встречающимс€ серьезным недостатком ”«»ѕ, особенно это касаетс€ ”«»ѕ I и II классов, €вл€етс€ конструкци€ клемм дл€ подключени€ проводников. —уществует конструкци€ клемм, у которых зажимной винт при его заворачивании давит непосредственно на закрепл€емый провод, при чЄм в точке соприкосновени€ возникает чрезмерно высокое давление, вызывающее так называемую Дползучесть" материала провода (обычно меди или алюмини€). ¬ результате после определЄнного времени ползучесть материала приводит к ослаблению контакта провода в корпусе клеммы и как следствие - к возникновению местного переходного сопротивлени€. ѕоследнее при срабатывании ”«»ѕ под воздействием импульсных разр€дных токов с амплитудами в дес€тки кј вызывает искрооб-разование и обгорание всего зажима (рис 9), что приводит к отказу устройства в целом и повышению риска возникновени€ пожара.

8_.jpg

Ќесколько замечаний по выбору типа и параметров защитных устройств
јнализ данных экспериментальных испытаний некоторых образцов ”«»ѕ, а также информаци€, полученна€ в результате обмена опытом с теми, кто уже эксплуатирует подобные устройства, вы€вили целый р€д замечаний, которые можно порекомендовать учитывать при выборе типа ”«»ѕ и оценке соответстви€ за€вленных параметров его реальным возможност€м. Ќиже приведены некоторые из выводов (уже подтвержденные практикой):
1.     Ќесоответствие указываемых максимальных значений испытательных импульсных разр€дных токов Ijmp (10/350 мкс), Imax (8/20 мкс), In (8/20 мкс), а так же данных, определ€ющих максимальную удельную энергию W/R и максимальный зар€д Q дл€ ”«»ѕ I и II классов. Ќапример, некоторыми производител€ми указываетс€ дл€ варисторных ”«»ѕ I-го класса ток Ijmp (10/350 мкс) величиной более 20 кј. Ќа рисунке 10 показан результат испытани€ защитного устройства током Ijmp (10/350 мкс) = 25 кј, который был указан на лицевой панели ”«»ѕ. –езультат, как говоритс€, на лицо.

9_.jpg

¬ывод следующий:   варисторным ”«»ѕ, дл€ которых определены производителем токи Ijmp (10/350 мкс) величиной более 20 кј. следует относитьс€ с некоторой осторожностью, так как производить такие ”«»ѕ технологически довольно-таки сложно. Ёто требует очень тщательного и трудоемкого процесса подборки отдельных кристаллов варисторов (дл€ создани€ сборки) по их квалификационному напр€жению и еще целому р€ду параметров. ¬
результате такое производство становитс€ экономически не выгодным и по€вл€етс€ основа-
ние считать, что приведенный в технической документации параметр может быть несколько завышен!
¬ тех случа€х, когда необходимо обеспечить защиту от импульсных токов величин более 20 кј (10/350 мкс), рекомендуетс€ примен€ть ”«»ѕ на базе разр€дников.
2.    ¬торое замечание будет корректировать первое. ј именно:
не все разр€дники рекомендуетс€ использовать. ѕеред выбором разр€дника нужно оценить ожидаемое значение импульсного тока, который может протекать через элементы электроустановки и сравнить его значение с предлагаемыми параметрами
”«»ѕ на базе разр€дника. ѕри этом особо следует обратить внимание на значение сопровождающего тока. Ёто более подробно описывалось в предыдущих номерах журнала. ƒалее желательно обратить внимание на конструкцию разр€дника, это описывалось выше. –азр€дники со съемным модулем в некоторых ситуаци€х могут привести к проблемам. ѕри экспериментальных исследовани€х наблюдались случаи, когда при протекании через них тока Ijmp (10/350 мкс) = 50 кј, съемный модуль под воздействием динамического удара выпрыгивал из базы. ¬ нескольких случа€х наблюдалось даже разрушение базы.
–азр€дники с открытой разр€дной камерой при зажигании в них дуги осуществл€ют выброс раскаленных ионизированных газов через сопло в нижней части корпуса.

Ёто накладывает особые требовани€ к безопасности человека и к услови€м монтажа. ¬ зону выброса не должны попадать проводники и другие предметы, не стойкие к высоким температурам. Ўкафы дл€ таких разр€дников могут быть изготовлены только из металла. Ќо самое главное, что при срабатывании таких разр€дников на пределе своих возможностей (Ijmp = 50 - 60 кј (10/350 мкс)) из них выбрасываютс€ сгустки раскаленного и расплавленного материала их электродов, а сила выброса такова, что на практике известны даже случаи значительной деформации металлических шкафов, сравнимые только с последстви€ми взрыва ручной гранаты. Ќа объектах св€зи с высокими антенно-мачтовыми сооружени€ми не раз наблюдались случаи, когда у металлических шкафов с подобными разр€дниками выбивало закрытые дверцы. ѕример такого срабатывани€ такого разр€дника приведен на рисунке 11.
¬ыводы: задавайте вопросы поставщикам защитных устройств, добивайтесь исчерпывающих ответов, и уже только после этого принимайте решение о приобретении того или иного устройства. ”важающий себ€ производитель всегда дает достаточный объем технической информации. » в том случае, если ¬ы не сумели ее получить, попробуйте поискать что-то другое, более ¬ам пон€тное. “ем более, что рынок сейчас начал массово наводн€тьс€ подобными устройствами и есть из чего выбирать!

10_.jpg

ƒиагностика устройств защиты от импульсных перенапр€жений
 онструкци€ и параметры устройств защиты от импульсных перенапр€жени€ посто€нно совершенствуютс€, повышаетс€ их надежность, снижаютс€ требовани€ по техническому обслуживанию и контролю. Ќо, не смотр€ на это, нельз€ оставл€ть без внимани€ веро€тность повреждени€ ”«»ѕ, особенно при интенсивных грозах, когда может произойти несколько ударов молнии непосредственно в защищаемый объект или вблизи от него во врем€ одной грозы. ”стройства защиты, примен€емые в низковольтных электрических сет€х и в сет€х передачи информации подвержены так называемому старению (деградации), т.е. постепенной потере своих способностей ограничивать импульсные перенапр€жени€. »нтенсивнее всего процесс старени€ протекает при повтор€ющихс€ грозовых ударах в течении короткого промежутка времени в несколько секунд или минут, когда амплитуды импульсных токов достигают предельных максимальных параметров Imax (8/20 мкс) или (10/350 мкс) дл€ конкретных типов защитных устройств.
ѕовреждение ”«»ѕ происходит следующим образом. –азр€дные токи, протекающие при срабатывании защитных устройств, нагревают корпуса их нелинейных элементов до такой температуры, что при повторных ударах с той же интенсивностью (в не успевшее остыть устройство) происходит:
- у варисторов - нарушение структуры кристалла (тепловой пробой) или его полное разрушение;
- у металлокерамических газонаполненных разр€дников (грозозащитных разр€дников) -изменение свойств в результате утечки газов и последующее разрушение керамического корпуса;
- у разр€дников с открытой разр€дной камерой - за счет взрывного выброса ионизированных газов во внутреннее пространство распределительного щита могут возникать повреждени€ изол€ции кабелей, клеммных колодок и других элементов электрического шкафа или его внутренней поверхности. ¬ажной особенностью при эксплуатации разр€дников этого типа в распределительных щитах €вл€етс€ также необходимость повышени€ мер противопожарной безопасности.
ѕо указанным выше причинам все серьезные изготовители устройств защиты от импульсных перенапр€жений рекомендуют осуществл€ть их регул€рный контроль как минимум два раза в год - перед началом грозового сезона и после его окончани€, а также после каждой сильной грозы. ѕроверку необходимо осуществл€ть с помощью специальных тестеров или приборов, которые обычно можно заказать у фирм, занимающихс€ техникой защиты от перенапр€жений.  онтроль, осуществл€емый другими способами, например, визуально или с помощью универсальных измерительных приборов, в этом случае €вл€етс€ неэффективным по следующим причинам:
- ¬аристорное защитное устройство - может быть повреждено, хот€ сигнализаци€ о выходе варистора из стро€ не сработала. ¬аристор может обладать искажЄнной вольтампер-ной характеристикой (более высока€ утечка) в области токов до 1 мј (область рабочих токов при рабочем напр€жении сети; насто€щую область не возможно проверить с помощью обычно примен€емых приборов). ѕроверка осуществл€етс€ минимально в 2-х точках характеристики (как правило, при 10 и 1000 мкј), при помощи специального источника тока с высокой скоростью нарастани€ напр€жени€ (от 1 до 1,5 к¬). ѕри этом простое измерение квалификационного напр€жени€ не даст полной картины состо€ни€ варистора.
- ћеталлокерамический газонаполненный разр€дник - с помощью визуального контрол€ можно заметить только поврежденный от взрыва внешний декоративный корпус ”«»ѕ (или его выводы). „то бы вы€снить состо€ние самого разр€дника необходимо разобрать внешний корпус, но даже при таком контроле практически нельз€ обнаружить утечку его газового зар€да.  онтроль напр€жени€ зажигани€ грозового разр€дника с помощью обыкновенных измерительных приборов выполнить невозможно, так как динамическое напр€жение зажигани€ разр€дника будет зависеть от крутизны фронта импульса, а статическое напр€жение зажигани€ даст информацию только лишь о том, что разр€дник способен зажигатьс€ вообще. –еальную картину состо€ни€ разр€дника и значени€ его уровн€ защиты можно получить только при помощи специализированных генераторов, формирующих комбинированную волну напр€жени€ и тока [3], и запоминающего осциллографа
- –азр€дник с открытым искровым промежутком - проверку исправной работы можно осуществить только после его демонтажа и измерени€ с помощью генератора грозового тока с характеристикой Ijmp (10/350 мкс) по заказу у изготовител€ устройств дл€ защиты от импульсных перенапр€жений или в специальной лаборатории.
 

Ћитература:
1. IEC-61024-1 (1990-04): Ђћолниезащита строительных конструкций. „асть 1. ќсновные принципыї
2. IEC-61312-1 (1995-05): Ђ«ащита от электромагнитного импульса молнии. „асть 1. ќсновные принципыї.
3. √ќ—“ – 51992-2002 (ћЁ  61643-1-98) Ђ”стройства дл€ защиты от импульсных перенапр€жений в низковольтных силовых распределительных системах. „асть 1. “ребовани€ к работоспособности и методы испытанийї
4. —ќ-153-34.21.122-2003 Ђ»нструкци€ по устройству молниезащиты зданий, сооружений и промышленных коммуникацийї.
5. √ќ—“ – 50571.26-2002 ЂЁлектроустановки зданий. „асть 5. ¬ыбор и монтаж электрооборудовани€. –аздел 534. ”стройства дл€ защиты от импульсных перенапр€женийї
6. √ќ—“ – 50339.0 (ћЁ  60269-1-86) ЂЌизковольтные плавкие предохранители. ќбщие требовани€ї
7. ЂElectromagnetic compatibility, surge, surge protections Jaroslav Hudec, Hakel Ltd.
8. Ђ«онова€ концепци€. ћолниезащитаї, «оричев ј.Ћ. Ќовости электротехники є
27,28 , 2004 г


  • ƒата публикации: 30.08.2011
  • 3843
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