Москва, 123007, Хорошевское шоссе, дом №38, корпус 1, офис №522, тел. +7-495-727-8131; 8(495)940-1730,

Защита от импульсных перенапряжений
Защита от импульсных перенапряжений (продолжение)

Импульсное перенапряжение возникаетот природных и техногенных причин – при ударе молнии, прямо или через емкостную, индуктивную, гальваническую связь и от перенапряжения, возникающего из-за электромагнитной индукции в металлических линиях длиной несколько километров, при электростатическом разряде и коммутационных событиях в сетях сверхвысокого напряжения, высокого напряжения и низкого напряжения.

I. Прямой удар молнии

Разряд молнии характеризуется высокими амплитудами тока, достигающими величин свыше 400 кА. Средние величины в условиях Восточной Европы достигают 30-50 kA.

При ударе молнии непосредственно в объект в доли секунды повышается потенциал корпуса и защитных проводников всей электроустановки, соединенной с заземлением. Так начинает проходить деструктивный высокий выравнивающий ток из заземленных частей приборов в сеть питания систем данных и силовых систем. Одновременно на длинных участках линии, которые не соединены с системой компенсации потенциалов, могут индуцироваться высокие напряжения.

II. Удар молнии в линию низкого напряжения или телекоммуникационную сеть

При отдаленном ударе молнии по сети низкого напряжения со скоростью света распространяется импульс напряжения с очень большой амплитудой, угрожающей любой электронике.

Поэтому еще перед тем, как раздаются первые удары молнии, могут быть уже повреждены или уничтожены компьютеры, факсы, телефонные станции, измерительные, управляющие приборы, регуляционное оборудование и другие аппараты.

III. Удар молнии в линии высокого напряжения и сверхвысокого напряжения

При ударе молнии в сети высокого напряжения и сверхвысокого напряжения трансформаторы частично уменьшают энергию импульса в сети низкого напряжения, но перенапряжение в эти линии попадает другими путями: через емкостную связь между первичной и вторичной обмоткой, индуктивную связь между подводящими линиями высокого напряжения и отводящими линиями низкого напряжения, при прямой трансформации между первичной и вторичной обмоткой, и через гальваническую связь через совместное заземление линий высокого напряжения и низкого напряжения .

IV. Непрямой удар молнии

Хотя молния не ударит прямо в объект, линию или оборудование, в сети может образоваться импульсное перенапряжение по гальванической связи через заземление, или через емкостную и индуктивную связь гальванически разделенных линий. При этом импульсное перенапряжение возникает при ударе молнии на расстоянии до 2 км.

IV.Разряды типа „облако – облако“

Если произойдет разряд молнии между облаками, то возникнет зеркальный разряд на поверхности земли, который индуцирует напряжение в силовых проводах и линиях данных.

Последствия проходящих волн с очень высокой амплитудой напряжения совпадают с пунктом II.

V.Коммутация в линиях низкого напряжения

Переходные перенапряжения возникают при включении, выключении, присоединении и отключении индуктивных и емкостных нагрузок, при коротких замыканиях в сети питания.

VI. Коммутация и переключение в линиях высокого напряжения и сверхвысокого напряжения

Коммутационное перенапряжение из сети высокого напряжения и сверхвысокого напряжения с паразитными емкостными и индукционными связями переносится в линии низкого напряжения с последствиями, аналогичными отдаленным ударам молнии.

VII. Электростатический разряд

Этот тип разряда возникает при механическом трении двух изоляционных веществ и действует в данном месте. Его можно избежать применением подходящих материалов, проводящим покрытием, ионизацией и т.п.

Нужно учесть, что внутри здания влияние индукции и связей ослаблено стенами.

Иногда, за счет плохо соединенной арматуры железобетонных зданий, это влияние увеличивается

Везде, где на радио и телевизионных приемниках принимается сигнал на внутреннюю комнатную антенну, может индуцироваться перенапряжение от отдаленного удара молнии.

Часто перенапряжения возникают от промышленной деятельности. Это касается переходных процессов, связанных с включением и отключением больших, особенно индуктивных нагрузок: трансформаторы, большие двигатели, индукционные нагреватели. Как подтверждают исследования, ущерб может нанести даже кофемолка.

Источником перенапряжения, особенно в линиях данных, может быть также индукция (переходное затухание), которая возникает при совмещении линии с силовыми кабелями. Особенно если в сетях происходят частые коммутации энергетических потребительских приборов.

Амплитуды перенапряжения в случае прямого удара молнии могут достигать МВ, при косвенных воздействиях молнии - сотни кВ. Во время коммутации в линиях сетей высокого напряжения и сверхвысокого напряжения измерения низкого напряжения на выходе трансформатора показали амплитуду перенапряжения почти 15 кВ.

При коммутациях, в линиях низкого напряжения обычно возникают перенапряжения с амплитудой от десятков до несколько тысяч вольт. Это происходит не только от мощных потребителей, но и от небольших потребительских приборов: светильников, копировальных аппаратов, морозильников, пылесосов и т.п.

При электростатическом разряде перенапряжение достигает несколько десятков тысяч вольт, но этот разряд несет, к счастью, относительно малый энергетический потенциал.

Важным показателем, характеризующим перенапряжение, является его временная характеристика.

Последствия импульсного перенапряжения зависят от его амплитуды и энергии:

* Разрушение

- При превышении определенной амплитуды возникают пробои или искровые разряды, что вызывает заметное изменение на макроуровне всего оборудования или его частей.

- Подобные последствия могут произойти при гораздо меньших перенапряжениях – в единицы и сотни вольт – на микроуровне, когда происходят пробои P-N переходов, испарения металлизированных поверхностей интегральных схем.

Эти повреждения на микроуровне не заметны, они проявляются только в виде помех на соответствующей плате.

- При быстрых изменениях напряжения (резкое нарастание импульса) происходят пробои в подключенных транзисторах, тиристорах и тп., или они внезапно включаются. Это может иметь катастрофические последствия.

* Неисправное функционирование

- Внезапный срыв деятельности тиристоров

- Частичное уничтожение файлов банка данных

- Ошибка в программе обработки данных

- Ошибка в данных или их переносе

* Быстрый износ

- Перенапряжение, влияющее на составные части, снижает их срок службы