Главная / Статьи / Устройства защиты от импульсных перенапряжений

Устройства защиты от импульсных перенапряжений

    Как известно, в мире все стандартные приборы работают под нормативными напряжениями. В нашей стране напряжением для бытовых приборов будет только 220 В. Для электровозов и троллейбусов оно будет другим, а для станков с программным обеспечением—третьим. И так далее.

    Но бывают ситуации, когда в этот отлаженный ритм постоянного для каждого вида электроприборов напряжения вносятся не спровоцированные человеком коррективы, в результате чего напряжение мгновенно повышается на несколько десятков, а может, и миллионов раз. Тогда происходят ужасные катастрофы, что влекут за собой миллионные убытки, а иногда и человеческие жертвы. Эти перепады в напряжении и называются импульсными.

    Почему они возникают, при каких условиях, и можно ли это каким-то образом упредить или свести до минимума последствия таких перенапряжений?

    Такой вид сетевых помех может возникнуть, когда происходит несбалансированность потенциала фаз. Но больше всего это возможно во время гроз. Электрические разряды, которые возникают в атмосфере в результате удара молнии, всего протяженностью до сотен микросекунд, порождают в сетях импульсное перенапряжение.

    Существующие методы борьбы с перенапряжением зависимы от многих характеристик мгновенного грозового разряда. Это его длительность и амплитуда. Если молния попадает непосредственно в электрическую сеть, то сбой аппаратуры происходит на расстоянии полтора километра. Ток в сети повышается до фантастической силы в 100 ампер.

    Однако импульсное перенапряжение возникает и по другим причинам. Это может произойти при внезапной остановке разделительного устройства. При этом происходит следующее: остановленный трансформатор буквально выкидывает из себя в сети импульсное напряжение до 2 кВ. Поскольку трансформаторы, которые закоммутированы в сети, очень мощные, то вбросы импульсного перенапряжения при их внезапной остановке тоже существенные. Более того, вслед за этим происходит появление дуги, которая порождает нежелательные для приборов частоты.

    Еще о рождении одного импульсного перенапряжения. Оно происходит, когда работает мощное технологическое оборудование. Накопив достаточный статистический заряд, оно внезапно вбрасывает его в сеть, создавая импульсное перенапряжение.

    Сложность разработки устройства защиты от импульсных перенапряжений заключается в том, что нельзя найти какой-то стандарт. Как показала практика (а теория подтвердила), импульсное перенапряжение в разных сетях не всегда одинаковое. То есть его одинакового не бывает. В одном мощнее, во втором - слабее.

    Однако ученые ищут пути противостоять импульсным перегрузкам и на этом поприще добились неплохих результатов.

    По своей классификации устройства защиты от импульсных перенапряжений имеют четыре позиции.

    К первому средству можно отнести разрядники. В принципе, этот не столь сложный прибор, которому удается обуздать импульсное перенапряжение в сети. Он состоит из двух электропроводных пластин, между которыми существует определенный промежуток. Как только возникло импульсное перенапряжение, между этими пластинами появляется электрическая дуга, которая и нивелирует напряжение путем направления его на землю. Простой способ вовремя погасить страсти суперперенапряжения. В своих модификациях разрядники делятся на газовые, воздушные, электродные. Например, в газовом разряднике гасящим элементом сверхнапряжения является инертный газ. Поскольку он находится в герметичной камере, то на него не могут влиять погодные условия, пыль и другое. Помимо этого, такие разрядники обладают мощным сопротивлением и могут служить надежной защитой частотных приборов.

    Устанавливая воздушные разрядники в пластиковые коробки, необходимо помнить, что при срабатывании происходит выброс плазмы. В результате чего ящик может или загореться, или расплавиться.

    Электротехническая компания должна предусмотреть все для того, чтобы соответствующие разрядники обеспечивали гашение импульсного перенапряжения в самых важных электросетях, которые питают электричеством такие объекты, как хлебозаводы, предприятия молочной отрасли и другие.

    Надежным средством противодействию импульсным перенапряжениям служат варисторы. Это специфические элементы, выполненные из керамики. Как только на нем начинает повышаться напряжение, он сразу теряет почти до нуля свое сопротивление. Например, для сети напряжением 220/380 вольт, если повышение напряжения достигло 560 В, то избыточное напряжение погашается за 25 нс.

    Варистор устанавливается как в радиоаппаратуру, так и в электрические силовые щитки.

    Ставя разделительные трансформаторы, электрическая компания применяет их как средство гашения импульсного перенапряжения. Раздельные обмотки такого трансформатора, рассчитанного на работы с частотой 50 Гц, не способны проиндуктировать во вторую обмотку импульсивное перенапряжение. Таким образом, такой трансформатор является почти уникальным средством защиты от импульсивного перенапряжения. Это своеобразный разрядник: при попадании в сеть молнии выходит из строя, но не передает импульс перенапряжения дальше. Такое благородное самопожертвование просто восхитительно.

    Диодная защита, как правило, устанавливается в аппаратуре связи. Она молниеносно гасит импульс перенапряжения (всего за 1 нс) при разряде тока 1 кА.

    Как видим, все перечисленные защитные устройства имеют свои прекрасные достоинства и определенные недостатки. Мы видим, что разрядник значительно эффективнее варистора почти в два раза. Однако варистор быстрее срабатывает, что не под силу разряднику.

    А вот разделительный трансформатор можно и нужно похвалить за его высокие бойцовские качества. Он очень эффективен при защите электролиний напряжением до 100 кВА. Выше уже требуется более габаритный, поэтому и дорогой. Однако и разделительный трансформатор тоже имеет свои сюрпризы при экстремальных действиях. Он при погашении импульсного перенапряжения сам выбрасывает в сеть высоковольтное напряжение, поэтому его необходимо на выходе парковать с варистором.

    Можно было бы успешнее вести борьбу с импульсными перенапряжениями, если на этом пути не было никаких помех. До настоящего времени нормативные требования разработаны не до конца. Те документы, по которым работает защита, устарели, а новые не создаются или создаются недостаточно быстро. А ведь проблема большая, которая требует всестороннего решения. Правда, в последнее время разрабатываются кое-какие документы на основе положений МЭК.

    А пока электротехнические компании работают по нормативным документам (РД 34.21.122-87) и другим.

    И все же защитные устройства от импульсных перенапряжений постоянно повышают свою эффективность, все меньше нуждаются в сложном техническом обслуживании. И это вселяет оптимизм, что в будущем импульсным перенапряжениям поставят достойный заслон.

Возврат к списку