Защита ОПС от импульсных грозовых и коммутационных перенапряжений
Защита от импульсных перенапряжений
Для того чтобы защитить объект от воздействия любого вида перенапряжений, в первую очередь необходимо создать эффективную систему заземления и уравнивания потенциалов. При этом желателен переход на системы питания TN-S TN-C с разделенными нулевыми и защит-ными проводниками. На рисунке справа нарисована схема такого 3-х проводного соединения. Третий провод «РЕ» используется для заземления аппаратуры и соединяется с физической землей в одной точке с нулевом проводом «N». Нулевой и фазный провода имеют защиту. Избыточный потенциал «стекает» в землю по проводу «РЕ». Объединение проводов «РЕ» и «N» ухудшает защиту. Основные принципы применения устройств защиты от импульсных перенапряжений рассмотрены в [3].
Эффективным способом защиты является зонное разделение объекта. В объекте, разделенном на зоны, при переходе из одной зоны в другую происходит ограничение пиковых величин перенапряжений до уровней допустимых в данной зоне. Чем выше номер зоны, тем ниже значения допустимых уровней импульсных помех:
В качестве отводящих устройств первой ступени защиты применяются «разрядники» - га-зоразрядные приборы, имеющие определенное напряжение пробоя, при котором резко снижается его сопротивление. После прохождения через 1-ю ступень (разрядник) потенциал в линии ограничивается на уровне потенциала пробоя, который обычно составляет ~ 350 - 500 В для коротких импульсов; для длительных процессов пробоя оно составляет около 90 В (случаи попадания опасных напряжений от других источников, например, при падении силового провода на линию). Отметим, что применение плавких предохранителей не даст результата, поскольку время их реакции на импульс значительно превышает время самого перенапряжения.
Для дальнейшего ограничения опасного напряжения выполняется вторая ступень защиты. От первой ступени защиты она отделяется ограничивающими ток элементами (дроссели, резисторы). Строится обычно вторая ступень на стабилитронах или супрессорах. На них происходит дальнейшее ограничение напряжения с 350 - 500 В до 6 - 7 В; пропускаемая мощность составляет до 1,5 кВт. Во многих случаях этого достаточно для предотвращения отказов аппаратуры.
Практика эксплуатации аппаратуры показывает, что далеко не все объекты, где установлена ОПС имеют зонную защиту от импульсных перенапряжений. В некоторых случаях на объектах отсутствуют даже заземления. И их создание не всегда в компетенции проектных и монтажных организаций ОПС потому, что это дорогостоящие инженерно-технические сооружения и во многих случаях заказчик не готов идти на подобные затраты.
При отсутствии или недостаточности мер защиты в условиях сложной грозовой обстановки (или иных источников перенапряжений) можно использовать дополнительные электронные изделия: «устройств защиты от импульсных перенапряжений» (УЗИП) в виде отдельных приборов, которые позволяют усилить степень защиты. Общий принцип работы всех УЗИПов заключается в снижении опасного потенциала и его своевременного отвода на заземление. При этом в УЗИПах используются многоступенчатые комбинации защитных элементов, имеющих разные характеристики: