Концепция защиты

Влияние импульсных перенапряжений

Отображение принципа защитного круга  

Отображение принципа защитного круга

Принцип защитного круга описывает исчерпывающие меры для защиты от перенапряжений. При этом нужно мысленно заключить все защищаемое оборудование в воображаемый круг. Во всех местах пересечения контура кабелями необходимо установить устройства защиты от перенапряжений. При выборе устройств защиты необходимо учитывать номинальные данные каждой токовой цепи. Тем самым область внутри круга надежно защищается от передаваемых по проводникам перенапряжений.

Принцип защитного круга подразделяется на следующие области:

  • Блок питания
  • Контрольно-измерительные приборы и автоматика
  • Информационные технологии
  • Принимающие и передающие устройства

Защитные зоны

Расположение отдельных защитных зон на примере типичного жилого дома  

Расположение отдельных защитных зон на примере типичного жилого дома

Для создания действенной защиты важно определить, где находятся подверженные угрозе устройства и чем они могут быть повреждены. На данном рисунке изображен типичный одноквартирный коттедж, на примере которого объяснено расположение отдельных защитных зон.

Сокращение LPZ (Lightning Protection Zone - зона молниезащиты) обозначает различные области возможного возникновения повреждений. При этом различают следующие зоны:

  • LPZ 0A (непосредственное влияние молнии): Обозначает подвергающийся опасности участок вне здания.
  • LPZ 0B (непосредственное влияние молнии): Обозначает защищенный участок вне здания.
  • LPZ 1: Обозначает зону внутри здания, которая может быть повреждена вследствие высоких перенапряжений.
  • LPZ 2: Обозначает зону внутри здания, которая может быть повреждена вследствие более низких перенапряжений.
  • LPZ 3: Повреждения в данной зоне могут возникнуть вследствие перенапряжений или других воздействий, оказываемых устройствами и проводниками.

Воздействие импульсных токов в проводниках

Возникновение индуктированного напряжения в проводниках  

Возникновение индуктированного напряжения в проводниках

При ограничении перенапряжения речь идет об отводе высокочастотных токов и вместе с этим о переходных процессах. Это означает, что главную роль играет не омическое, а индуктивное сопротивление проводника.

При отводе таких импульсных токов на потенциал земли по закону электромагнитной индукции возникает повторное перенапряжение между точкой ввода и землей.

u0 = L x di/dt
u0 = индуктированное напряжение в В
L = индуктивность в Вс/А в гн
di = изменение тока в A
dt = интервал времени в с

Индуктивное сопротивление можно сократить только уменьшением длины проводника или параллельным подсоединением линий отвода. Поэтому для уменьшения общего импеданса линии отвода, а с ним и остаточного напряжения лучшим техническим решением является петлеобразное, по возможности с одной петлей, выравнивание потенциалов.

Выравнивание потенциалов

Системы выравнивания потенциалов  

Системы выравнивания потенциалов

Совершенная защита достигается только за счет полной изоляции или полного выравнивания потенциалов. Но поскольку полная изоляция во многих практических приложениях просто невозможна, остается использовать только полное выравнивание потенциалов.

Для этого необходимо подсоединить все электропроводящие части к системе выравнивания потенциалов. Подсоединение находящихся под напряжением проводников к центральной системе выравнивания потенциалов производится через устройства защиты. При перенапряжении они становятся проводящими и замыкают перенапряжение накоротко. Так можно избежать последствий импульсных перенапряжений.

Системы выравнивания потенциалов могут иметь различное построение:

  • Линейное выравнивание потенциалов
  • Звездообразное выравнивание потенциалов
  • Петлеобразное выравнивание потенциалов

Причем петлеобразное выравнивание потенциалов является самым действенным методом, поскольку все токопроводящие части оснащаются отдельным проводником, а дополнительные проводники соединяют все конечные пункты наикратчайшим путем. Данный вид выравнивания потенциалов применяется в особенно чувствительных установках, например, в вычислительных центрах.

Многоступенчатая концепция защиты для блока питания

Защита цепей питания систем и устройств может включать в себя две или три ступени в зависимости от типа разрядника и прогнозируемых условий эксплуатации. Защитные устройства для отдельных ступеней существенно отличаются друг от друга степенью отвода и уровнем защиты в соответствии с принадлежностью к определенной ступени защиты.

Трехступенчатая концепция защиты с раздельно установленными ступенями защиты:

  • Тип 1: Молниеотвод
    Уровень защиты < 4 кВ, обычное место использования: главная распределительная сеть
  • Тип 2: Устройство защиты от импульсных перенапряжений
    Уровень защиты < 2,5 кВ, обычное место использования: вторичная распределительная сеть
  • Тип 3: Защита устройств
    Уровень защиты < 1,5 кВ, обычное место использования: перед конечным устройством

Ступени защиты 1 и 2 возможно реализовать при помощи комбинированного разрядника типа 1+2. Данное устройство защиты соответствует требованиям, предъявляемым к разрядникам типов 1 и 2. Существенным преимуществом является простота монтажа. Также нет необходимости в учете специальных условий монтажа.

Трехступенчатая концепция защиты при помощи комбинированного разрядника типа 1+2 и отдельного защитного устройства типа 3:

  • Комбинированный разрядник тип 1+2
    Уровень защиты < 2,5 кВ, обычное место использования: главная распределительная сеть
  • Тип 3: Защита устройств
    Уровень защиты < 1,5 кВ, обычное место использования: перед конечным устройством

PHOENIX CONTACT - Россия
OOO «Феникс Контакт РУС»

119619, Москва,
Новомещерский проезд, д. 9, стр. 1, пом/ком I/88
+7 (495) 933-85-48