Введение в перенапряжения
Электрические сети могут подвергаться перенапряжениям различного происхождения. Некоторые перенапряжения, такие как дифференциальные режимы (между живыми проводниками), влияют на все системы заземления.
Одиночная неисправность изоляции в сети, работающей в заземленной системе
Этот раздел особенно связан с общими перенапряжениями, которые в основном влияют на ИТ-систему, поскольку сеть затем « раскопана »:
- Повышенные перенапряжения из-за недостатков изоляции,
- Перенапряжения из-за внутреннего разрушающего разрушения трансформатора MV / LV,
- Повышенные перенапряжения из-за молнии, поражающей восходящую сеть LV,
- Повышенное перенапряжение из-за молнии, поражающей здание, в котором размещается установка.
Эти перенапряжения особенно учитываются стандартным NF C 15-100, который предусматривает установку ограничителя перенапряжений ниже по потоку от трансформатора MV / LV и при наличии риска молнии (воздушных линий).
Повышенные перенапряжения из-за недостатков изоляции
Когда возникает первая ошибка изоляции, фазное напряжение фаз звука постоянно подается на межфазное напряжение сети.
Таким образом, оборудование ЛВ должно быть спроектировано таким образом, чтобы выдерживать фазное напряжение U 0e, а не напряжение фаз к нейтрали U 0 в течение времени, необходимого для отслеживания и устранения неисправности.
Это особенно относится к:
«Y» емкостные фильтры, установленные на многих электронных устройствах; установка PIM (монитор постоянной изоляции) при установке между фазой и землей, поскольку нейтраль недоступна.
При выборе PIM важно проверить напряжение сети, которое будет контролироваться, заявленное ее изготовителем. Эти рекомендации указаны, в частности, в стандарте IEC 60950.
При возникновении первой неисправности появляется переходное перенапряжение с возможным пиком 2, 7 x√U 0 (U 0 = напряжение от фазы до нейтрали сети LV). В сети 230 В / 400 В это значение составляет 880 В, уровень перенапряжения, который не опасен для оборудования с изоляцией 1800 В (ограничение напряжения на частоте питания на стороне низкого напряжения согласно IEC 60364-4-442).
Обратите внимание, что эти перенапряжения не вызывают постоянного короткого замыкания ограничителя перенапряжений.
Повышенное перенапряжение из-за прерывистых неисправностей изоляции
Периодические сбои (в соответствии с международным электротехническим лексиконом или « ограничивающие » или « дуговые » ошибки в англосаксонской литературе) ведут себя как серия переходных ошибок.
Опыт и теоретические исследования показывают, что прерывистые сбои могут создавать перенапряжения и, таким образом, приводить к разрушению оборудования. Такие перенапряжения особенно наблюдаются на сетях MV, работающих с заземленным соединением, с помощью настроенного предельного реактивного сопротивления (катушка Петерсена). Эти перенапряжения вызваны неполным разрядом мощности нулевой последовательности при повторной дуге.
Поэтому напряжение нулевой последовательности увеличивается при каждом зажигании дуги. Предполагая, что дуга воспламеняется при наивысшем значении напряжения фазы между землей неисправной фазы, и напряжение нулевой последовательности увеличивается каждый раз, могут генерироваться перенапряжения в 5-6 раз от напряжения фазы к нейтрали.
Тем не менее, в ИТ-системе защита обеспечивается ограничителем перенапряжений, а наличие сопротивления между нейтралью и землей способствует быстрому разрядке мощности нулевой последовательности. Перенапряжения из-за внутреннего разрушающего разрушения трансформатора MV / LV. Напряжение на частоте питания оборудования низкого напряжения определяется в стандарте IEC 60364-4-442, в котором указаны их значения и длительности (см. Рис.1).
Рисунок 1 - Когда подстанции (MV) и заземляющее соединение PE (LV) подключены к одному заземляющему соединению, рамы нагрузки LV приводятся в потенциальный IhMT Rp.
Внутренний разрушающий пробой между обмотками MV / LV. Такое перенапряжение происходит на частоте сети.
Эти перенапряжения редки, и их « внезапное » появление означает, что ограничитель перенапряжений, у которого определенное напряжение дуги установлено как минимум в 2, 5 раза по сравнению с типовым напряжением (NF C 63-150), то есть, например, 750 В для ограничителя, помещенного на нейтраль сеть 230/400 В, немедленно заземляет сеть LV, предотвращая ее повышение до потенциала MV.
MV / frame внутренняя разрушающая разбивка, также известная как « обратный разрушительный сбой ». Когда каркас трансформатора и сеть низкого напряжения подключены к одному и тому же заземляющему соединению (см. Рис.2), существует риск разрушительного пробоя оборудования LV, если напряжение R p Ih MT превышает сопротивление диэлектрика оборудования, с R p (сопротивление заземления) и Ih MT (ток нулевой последовательности из-за разрушительного пробоя MV).
Одним из решений является подключение монтажных рамок LV к заземляющему соединению, которое электрически отделено от рамок подстанции. Однако на практике это разделение затруднено из-за зацепления фреймов подстанций MV / LV.
Следовательно, в стандарте МЭК 60364-4-442 указывается, что монтажные рамки LV могут быть подключены к заземляющему соединению каркасов трансформаторной подстанции, если напряжение R p Ih MT будет устранено в установленные сроки.
Перенапряжения из-за молнии, поражающей восходящую сеть MV
Когда молния ударяет по сети MV, волна передается на живые проводники на стороне LV в результате емкостной связи между обмотками трансформатора.
Если установка находится в ИТ, ограничитель перенапряжений поглощает перенапряжение, происходящее на живом проводнике, к которому он подключен (нейтральный или фазовый), и закорочен, если это перенапряжение очень велико: сеть затем можно сравнить с сетью в TN-S.
Опыт и измерения привели к следующим наблюдениям:
- Перегревы около 2 кВ возникают в конце коротких кабелей (10 м) независимо от нагрузки и системы заземления.
- Более высокие перенапряжения возникают в конце кабелей с открытым концом или при нагрузках, которые могут вызвать резонанс. Даже при резистивной нагрузке существуют перенапряжения (см. Рис.2), вызванные явлениями распространения и отражения волн и емкостной связью между проводниками.
Ввиду формы колебаний этих перенапряжений ограничитель перенапряжений эффективен на проводнике, к которому он подключен. Следовательно, независимо от системы заземления, мы настоятельно рекомендуем устанавливать ограничители перенапряжений в начале сети низкого напряжения, между всеми живыми проводниками и землей, если существует риск того, что верхняя сеть MV будет непосредственно поражена молнией (случай воздушные линии), особенно если сеть LV также подвержена риску. Ограничитель перенапряжений продолжает выполнять свою функцию для разрушающего разрушения MV / LV.
| u (кВ) | Ph / Ph | Ph / РЕ | Ph / N | N / PE | PE / глубокая земля |
| система: | |||||
| ЭТО | 0, 38 | 4, 35 | 0, 20 | 4, 30 | 1, 62 |
| TNS | 0, 36 | 4, 82 | 0, 20 | 4, 72 | 1, 62 |
Рисунок 2 - перенапряжения, вызванные ударной волной молнии, измеренные в конце 50-метрового кабеля, обеспечивающего резистивную нагрузку.
Перенапряжения из-за молнии, поражающей здание, в котором установлена установка
Эти перенапряжения вызваны током молнии, протекающим через заземление здания, особенно когда молния ударяет по зданию, оснащенному громоотводом.
Затем вся земляная сеть заметно повышается по отношению к глубине. Сеть LV, немедленно заземленная ограничителем перенапряжений, изменяется от IT к системе TN-S, если все рамы приложения взаимосвязаны. Таким образом, энергия молнии может быть значительной и требует замены ограничителя.
Чтобы минимизировать эти перенапряжения на электроустановках, горизонтальная и вертикальная эквипотенциальность здания должны быть максимально возможными при низких и высоких частотах. Естественно рекомендуется одиночный заземляющий контур (сеть PE), и использование металлических кабельных лотков с надлежащими электрическими соединениями (косами) весьма целесообразно для распределения.
Ресурс - техника Schneider Electric Cahier no. 178 - Система заземления IT (нейтральная нейтраль) в LV