1. Перенапруги в електричних мережах та їх класифікація.

1. Перенапруги в електричних мережах.

Ми постійно отримуємо інформацію з засобів масової інформації про велику кількість ушкодження електричного та електронного обладнання під час та після грози. Ці пошкодження відбуваються завдяки впливу на обладнання перенапруг. Найбільшого ушкодження зазнають електронні пристрої. На мал.1 ми бачимо, яку долю у втратах електронного обладнання займають перенапруги.

Мал.1. Середній показник причин втрати електронного обладнання за даними різних установ.

25% - перенапруги, 8% - пожежі, 5% - вода, 20% - інше, 1% - браковані деталі, 20% - крадіжка, 21% - недбалість.

Що ж за явище перенапруга?

За визначенням, перенапруга - це імпульс або хвиля напруги, яка накладається на амплітудну напругу мережі. Для мережі з напругою 220 В, амплітудна напруга становитиме 311 В.

За причиною виникнення, перенапруги поділяються на грозові (зовнішні) та внутрішні. На мал. 2 показано приклади імпульсів перенапруг.

Мал.2.Приклад перенапруг.

Грозові перенапруги.

Джерелом грозовихперенапруг в електричних мережах є струм блискавки, що являє собою електричний розряд.

В залежності від положення точки удару блискавки відповідно до будівлі, що розглядається, грозові перенапруги класифікуються чотирма джерелами:

S1 - удар блискавки в будівлю;

S2 - удар блискавки поруч з будівлею;

S3 - удар блискавки в лінію, підключену до будівлі;

S4 - удар блискавки поруч з лінією, підключеною до будівлі;

Мал.3. Джерела пошкодження.

Які пошкодження виникають в залежності від місця удару блискавки?

S1 удар блискавки в будівлю може привести до:

- миттєвого механічного пошкодження, пожежі та / або вибуху через високу температуру дуги блискавки або через утворену плазму під час омічного нагріву чи за рахунок розбризкування розплавленого металу;

- вогню і / або вибуху з утворенням іскор, виникнення перенапруг в результаті резистивного і індуктивного зв'язку та проходження частини струмів блискавки;

- пошкодження живих істот у результаті удару струму, через напругу кроку або дотику у результаті резистивного і індуктивного зв'язку;

- відмови або несправності внутрішніх систем через електромагнітний імпульс.

S2 - удар блискавки поблизу будівлі може призвести до:

- відмови або несправності внутрішніх систем через електромагнітний імпульс.

S3 - удар блискавки в лінії, підключену до будівлі, може призвести до:

- вогню і / або вибуху, що ініціюється іскрами через перенапруження, і струмів блискавки, переданих через підключені лінії;

- пошкодження живих істот у результаті удару струмом через сенсорні напруги всередині структури, викликаної струмом блискавки, переданим через підключені   лінії;

- відмови або несправності внутрішніх систем через перенапруги, що виникають на з'єднаннях ліній і передаються в структурі.

S4 - удар блискавки поруч з лінією, підключеною до будівлі, може викликати:

- відмову або несправність внутрішніх систем через перенапругу, викликану в зовнішніх та внутрішніх лініях електропостачання та передачі даних.

Внутрішні перенапруги.

Внутрішні перенапруги поділяються на комутаційні, квазістаціонарні та стаціонарні.

Найбільш поширеними є комутаційні перенапруги.

Комутаційні перенапруги виникають внаслідок раптових змін схеми чи параметрів мережі електроживлення. Типовими комутаціями є планові і аварійні вимикання і вмикання ліній, трансформаторів та інших елементів електромережі. В побутовій мережі таким джерелом імпульсів перенапруг може стати вимкнення звичайного електрозварювального трансформатора.

Яких значень досягають перенапруги?

Грозові перенапруги досягають амплітуди до 6-7 тисяч вольт та мають протяжність до 100 мкс.

Половина періоду промислової частоти в 50 Гц складає 0,01 с, імпульс грозової перенапруги виглядає на півхвилі голкоподібно, але при цьому струм імпульсу може досягати до 200 кА (випадок S1 та S3).

Комутаційні перенапруги досягають амплітуди до 2 тисяч вольт, протяжністю до 1-2 періодів промислової частоти й мають вигляд високочастотного сигналу.