Эти же разрядники способны пропус­кать импульсы тока 10/350 мкс амплиту­дой до 100 кА, т.е. они могут использо­ваться для уравнивания потенциалов в зонах и .

6.4. ОСОБЕННОСТИ

ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ВАРИСТОРОВ ДЛЯ

ОГРАНИЧЕНИЯ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ

Остающееся напряжение на варисторе при протекании по нему импульсного тока является одним из важнейших параметров защитных устройств, ограничивающих перенапряжения при обеспечении ЭМС. Принято считать, что оно определяется вольт-амперной характеристикой варистора. Падение напряжения в цепи присо­единения варистора зависит от индуктив­ности соединительных проводов (рис. 6.42). При этом падение напряжения на индук­тивности наибольшее при высокой кру­тизне тока, т.е. в течение фронта импульса тока. Немногие непосредственные измере­ния напряжения показали, что имеет место не только индуктивная составляющая на фронте импульса остающегося напряже­ния, но и более существенные выбросы позднее фронта импульса тока. Поэтому были проведены измерения этих выбросов.

Исследования проводились на имитаторе тока молнии, описанном в [1]. Для проведе­ния экспериментов был выбран импульс тока 10/350 мкс, характерный для молний, развивающихся с положительно заряжен­ного облака и обладающий наибольшей удельной энергией ji At. Объект исследо­вания — варистор Protec BR 150/320 фирмы «Искра Защита» (Словения). Импульс тока удовлетворял требованиям МЭК [19].

Измерения тока выполнялись с помо­щью трубчатого шунта сопротивлением 0,33 мОм. Малоискажающий активный делитель напряжения присоединялся к участку разрядного контура, содержащему исследуемый варистор. Этот участок вклю­чал в себя также шунт, соединительные провода и контактные соединения. Общая длина участка составляла около 30 см. При измерениях использовался цифровой осциллограф фирмы Le Croy LT342 с поло­сой пропускания 500 МГц.

Рис. 6.42. Импульсные напряжения на участках подключения защитного устройства:

1 – часть тока молнии; - импульсное напряжение между проводом фазы и шиной выравнивания потенциалов; - напряжение на защитном устройстве; - индуктивное падение напряжения на соединительных проводах; , - напряженность магнитного поля и ее производная по времени

Рис. 6.43. Осциллограммы тока и напряжения :

кА/дел.; В/дел.; мкс/дел.

Осциллограммы тока и напряжения приведены на рис. 6.43. Осциллограмма напряжения для удобства обработки сме­щена относительно осциллограммы тока на одно деление. Амплитуда тока составила 20,3 кА. Спад тока практически линейный. Напряжение на варисторе спустя 400 мкс от начала импульса напряжения равно 1050 В. Импульс напряжения имеет выброс при меньших временах.

При тех же условиях снята осциллограмма импульса напряжения с помощью зонда Textronix P6015A, имеющего коэффициент деления 1000, входную емкость 3пФ, сопротивление 100 МОм. Зонд подключался непосредственно к зажимам варистора. Сигнал с зонда регистрировался осциллографом Textronix TDS 3012 с полосой пропускания 100 МГц. Осциллограф с источником питания был установлен на изоляционной подставке и не имел соединения с землей за исключением соединения зонда.

---

Осциллограммы напряжения на варисторе приведены на рис. 6.44 и 6.45. Из рис. 6.44 видно, что напряжение на варисторе остается практически неизменным во время действия импульса тока. На рис. 6.45 заметно увеличение напряжения в течение фронта за счет взаимной индуктивности разрядного контура генератора и контура присоединения зонда к варистору. Разница в импульсах напряжения на рис. 6.43 и 6.44 связана с влиянием активного нелинейного сопротивления токовой части контура присоединения делителя. Оно уменьшается во времени, что, вероятно, связано с поверхностным

Рис. 6.44. Осциллограмма напряжения на варисторе:

В/дел.; мкс/дел.

Рис. 6.46. Осциллограммы тока и напряжения при закоротке:

В/дел.; мкс/дел.

Рис. 6.45. Осциллограмма напряжения к на варисторе:

от, = 3,7 кА/дел.; от_ц = 800 В/дел.; /я, = 10 мкс/дел

эффектом и проникновением электромагнитной волны в металлические элементы токовой части контура.

Для подтверждения этого на рис. 6.46 приведена осциллограмма напряжения на закоротке, представляющей собой медный многожильный провод сечением 2,5 мм² и длиной 23 см.

Таким образом, напряжение в схемах с варисторами определяется не только остаю­щимся напряжением на варисторе, но и падениями напряжения на соединительных проводах, контактах. В некоторых случаях эти напряжения могут быть соизмеримы.

Проведенные исследования позволяют сформулировать следующую рекоменда­цию: присоединение защитного варистора

к линейному проводу и шине РЕ или к ней­тральному проводу должно выполняться предельно короткими проводами для того, чтобы уменьшить как индуктивное падение напряжения на них, так и активное падение с учетом проникновения электромагнит­ного поля в соединительные провода. Это означает, что целесообразно на защитных устройствах предусматривать два контакт­ных присоединения не только линейных про­водов (как это предусмотрено некоторыми производителями защитных устройств, кре­пящихся на стандартной DIN-рейке в шка­фах), но и для присоединения к шине РЕ или к нейтральному проводу N.

6.5 ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ

СОВМЕСТИМОСТИ ВНУТРИ ЗОН

Для обеспечения электромагнитной совместимости внутри зон необходимо также соблюдать определенные требова­ния. Корпуса электрических и электрон­ных приборов должны быть объединены между собой, связаны с экраном защитной зоны. Основными конфигурациями таких соединений являются звездообразная и сеточная (рис. 6.47). В пределах одной зоны могут использоваться обе конфигура­ции (рис. 6.48).

Рис. 6.47. Присоединение корпусов электронного оборудования к системе уравнивания потенциалов:

а — основные конфигурации; б — присоединение к системе уравнивания потенциалов; ТОП — общая точка присоединений; S, 5, — звездообразные конфигурации; М, М_т — конфигурации в виде сетки

---

Рис. 6.48. Комбинации способов присоединения корпусов электрического и электронного оборудования к системе уравнивания потенциалов:

а — звездообразная конфигурация и конфигурация в виде сетки; б — конфигурации в виде сетки с присоеди­нением к системе уравнивания потенциалов в одной точке; ТОП — общая точка присоединений; S_s — звездо­образные конфигурации; М_т — конфигурации в виде сетки; M_z — конфигурация в виде сетки, объединенная с одной точкой присоединения к системе уравнивания потенциалов

Рис. 6.49. Присоединения к шине уравнивания потенциалов в здании:

1 - присоединение потребителя; 2 - счетчик потребления энергии; 3 — щиток здания; 4 - силовой кабель-
5 — газовая труба; 6 - труба водопровода; 7 — труба центрального отопления; 8 — присоединение электрон­
ного оборудования; 9 - присоединение оболочки кабеля антенны; 10 — шина уравнивания потенциалов (РЕ)-
м — расходомеры

Рис. 6.50. Пример использования щитков шины урав­нивания потенциалов (РЕ) в здании с большим чис­лом входящих проводников и кольцевой шиной зазем-лителя:

1 — металлический проводник снаружи, например водопровод; 2 — кабель электроснабжения или линия связи; 3, 7 — арматура железобетона внешних стен и фундамента; 4 — кольцевая шина заземления; 5 — присоединение заземлителя; 6 — точки присоединения шины уравнивания потенциала; 8 — защитное устрой­ство; 9 — щитки шины уравнивания потенциалов

Предпочтительным является объедине­ние корпусов в виде звезды с общей точкой на экране зоны.

Типичный вариант присоединений к шине РЕ внутри здания приведен на рис. 6.49, а расположения щитков (клем-мников) шин РЕ — на рис.

Важным вопросом при обеспечении ЭМС является снижение наводок в петлях соединительных проводников между при­борами. Некоторые способы уменьшения наводок показаны на рис. 6.53.

В любых случаях следует использовать металлические предметы, конструкции в

ряс. 6.51. Пример присоединений к внутренней кольцевой шине уравнивания потенциалов боль­шого числа входящих электрических и металличе­ских коммуникаций:

/ — арматура железобетона внешних стен и фунда­мента; 2 — к дополнительному заземлителю; 3 — точки присоединений; 4 — внутренняя кольцевая шина; 5 — к внешним металлическим коммуника­циям, например водопроводу; б — кольцевая шина заземлителя; 7 — защитное устройство; 8 — щитки системы уравнивания потенциалов; Р — линии связи или электроснабжения; 10 — к дополнительному заземляющему электроду

Рис. 6.52. Пример соединений с шиной уравнива­ния потенциалов в помещении на этаже с большим числом проводящих коммуникаций:

1 — кабель электроснабжения или связи; 2 — вне­шняя кольцевая горизонтальная шина (выше уровня земли); 3 — внешние подводящие коммуникации; 4 — присоединение к спуску; 5 — арматура железо­бетонных стен; 6 — специальные точки присоедине­ния к арматуре; 7 — щитки шины уравнивания потенциалов; 8 — защитное устройство

---

Рис. 6.53. Методы снижения наводок с помощью экранирования и прокладки проводящих элементов:

а — незащищенная система; б — использование внешнего экрана, например сетки молниезащитной системы, арматуры железобетонных стен, металлического фасада и т.д.; в — уменьшение индукционной петли; г — экранирование соединительных проводов; д — прокладка линий в металлических трубах, лотках; 1,2 — уст­ройства с металлическими корпусами; 3 — линия электроснабжения; 4 — линия передачи данных; 5 — индук­ционная петля; 6 — экран линии передачи данных; 7 — металлическая труба; 8 — экран линии электроснаб­жения; 9 — внешняя система молниезащиты

Рис. 6.54. Использование трубопроводов и лест­ницы в качестве естественного экрана: / — резервуар; 2 — вспомогательная лестница; 3 — трубопроводы

Рис. 6.55. Рациональное размещение линий в мачте (поперечное сечение):

1 — рациональное размещение кабелей в углах балок; 2 — вариант размещения кабелей в лотке внутри мачты

качестве экрана. Примеры их использова­ния приведены на рис. 6.54 и 6.55. Иногда следует использовать в качестве экрана дополнительные металлические пластины (как показано на рис. 6.56), а соединитель­ные кабели прокладывать в непосредствен­ной близости к пластине. Благодаря малой площади петли индуцированное напряже­ние в петле невелико.

Рис. 6.56. Уменьшение площади петли при разме­щении кабелей на поверхности металлической пластины:

I — РЕ-шхи& (только при эксплуатации оборудова­ния класса 1); 2 — дополнительный экран кабеля, заземленный с обоих концов; 3 — металлическая пластина, используемая в качестве дополнительного экрана; 4 — петля с уменьшенной площадью

Р

ис. 6.57. Использование металлической пластины в качестве дополнительного экрана:

1 — крепление кабеля с соединением экрана кабеля

к металлической пластине или без соединения; 2

края пластины; Е — линии электроснабжения; S

сигнальные линии

Сигнальные линии при их размещении на пластине должны быть удалены от линий электроснабжения (рис. 6.57).

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ

1. Какие технические мероприятия по обеспе­чению электромагнитной обстановки пре-^;**г' ^усматриваются на объектах электроэнерге-

2. Перечислите нормативные материалы по
   обеспечению электромагнитной обстановки
   на объектах электроэнергетики.

3. Изложите принципы защиты линий электро­
   передачи и подстанций от прямых ударов
   молнии.

4. Как выполняются заземлители объектов
   энергетики?

МОЛНИЯ И МОЛНИЕЗАЩИТА

9.1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ГРОЗОВОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ

Молния — гигантский электрический разряд в атмосфере. Молния возникает в результате накопления электрических заря­дов в грозовом облаке. Она сопровожда­ется ярким свечением причудливо искрив­ленного канала, ударной волной, распро­страняющейся в окружающем воздухе, переходящей на некотором расстоянии в звуковую. Акустическое проявление мол­нии называют громом.

---

Молния представляет собой грозное при­родное явление, приносящее ущерб чело­веку и его имуществу. Этот ущерб связан с непосредственным поражением людей и животных, пожарами в жилых и производ­ственных помещениях, взрывами опасных объектов, возникновением лесных пожаров, генерированием мощного электромагнит­ного импульса и т.д. Электромагнитный импульс молнии создает проблемы электро­магнитной совместимости.

На Земле одновременно существуют примерно 2000—3000 грозовых очагов и каждую секунду ее поверхность поражают 100—200 ударов.

По поверхности земного шара грозы распределяются неравномерно. Частота их образования зависит от времени года, вре­мени суток, рельефа местности. Над сушей гроз примерно в 10 раз больше, чем над океанами. В вечерние и ночные часы гроз больше, чем днем. В средних широтах северного полушария грозы в основном бывают с мая по сентябрь. Этот период называют грозовым сезоном. Зимой грозы возникают сравнительно редко.

В средних широтах землю поражают 30—40 % общего числа молний, остальные 60 70 % составляют разряды между обла­ками или между разноименно заряжен­ными частями облаков В экваториальных широтах изотерма 0 ^СС располагается выше, чем в средних широтах. Соответст­венно выше и области концентрации заря­дов в облаках, поэтому разряды в землю составляют еще меньшую часть.

Интенсивность грозовой деятельности в какой-либо местности характеризуется сред­ним числом грозовых часов в году . Число грозовых часов минимально в высоких широтах и постепенно увеличивается к эква­тору, где повышенная влажность воздуха и высокая температура, способствующие образованию грозовых облаков, наблюда­ются практически в течение всего года

В некоторых районах (Армения, Красно­дарский кран, Донбасс, Карпаты) годовое число грозовых часов достигает 100 и более,

В ряде стран пользуются другой, менее удобной характеристикой грозовой дея­тельности: годовым числом грозовых дней (а не часов) По данным Всемирной метеорологической организации в Цент­ральной Африке наблюдается до 180 грозо­вых дней в году, в Малайзии, Перу, на Мадагаскаре — до 140 дней, в Бразилии, Центральной Америке — 100—120 дней.

Для практических задач молниезащиты наземных сооружений важна удельная плотность ударов молнии в землю , т.е. годовое число ударов в 1 км² земной поверх­ности. В пределах годовой продолжитель­ности гроз до ч удельная плот­ность ударов молнии в землю практически прямо пропорциональна Это дало воз­можность принять в России наряду с удель­ной плотностью ударов молнии другую характеристику грозовой деятельности: среднее число ударов молнии в 1 км² поверхности земли за 100 грозовых часов.

Рис. 9.1. Зависимость удельного числа ударов молнии в 1 км² площади Земли от числа грозо­вых дней в году (штриховыми линиями ограничена область разбросов по данным наблюдений)

---

Смотрите также файлы

• Санитарлы-қорғаныс аймақты анықтау және зиянды қоспалардың атмосферада сейілуін есептеу.docx

• шпоры саясаттану.docx

• все формулы вышмат.doc

• Алгебра 1 семестр.pdf

• ЭОиУП A416 5В070200 каз Тузелбаев.pdf