Защита от перенапряжений и молниезащита

Защита от перенапряжений и молниезащита

Средства защиты от импульсных перенапряжений защищают установки и электроприборы от слишком высоких пиков напряжения, вызываемых коммутационными процессами или ударом молнии. Концепция эффективной молниезащиты предусматривает разделение на внутреннюю и наружную системы молниезащиты. Источники питания и линии передачи данных и сигналов оборудования нуждаются в защите. Для внутренней молниезащиты рекомендуем использовать надежное УЗИП одной из предлагаемых нами серий.

More information

Серия изделий

Виды перенапряжений

Перенапряжения возникают, например, в результате, коммутационных действий или попадания молний

Виды перенапряжений

В электрических и электронных системах могут образовываться перенапряжения различного вида. В зависимости от причины перенапряжение может длиться от нескольких сотен микросекунд, называемое переходным перенапряжением, до нескольких часов или дней, называемое временным перенапряжением. Перенапряжения с очень высокой амплитудой в киловольтном диапазоне являются, как правило, переходными перенапряжениями, т. е. продолжающимися относительно короткое время, в течение нескольких микросекунд до нескольких сотен микросекунд.

Особой причиной появления переходных перенапряжений с высокими амплитудами являются попадания молнии. Следствием прямых и непрямых попаданий могут быть не только высокие амплитуды напряжения, но и особо высокие и частично продолжительные электрические токи, последствия которых могут быть значительными. Исследования показали, что удары молнии в радиусе до двух километров могут стать причиной значительного ущерба для электрических устройств и оборудования. Прямое попадание молнии может привести к появлению на объекте так называемых токов молнии: при отсутствии молниезащитного оборудования высокая энергия тока молнии может даже привести к пожарам, механическим разрушениям и взрывам рядом с местом удара молнии. Даже удаленные попадания молнии могут привести к пожарам, если отсутствует защита от перенапряжений.

Перенапряжения могут образовываться также вследствие коммутационных действий, например, после включения и выключения больших электродвигателей или короткого замыкания. Даже небольшие перенапряжения могут приводить к чувствительным неисправностям и дефектам электронных компонентов и устройств.

Безопасность от повреждений в результате перенапряжений при помощи внутренней и внешней системы молниезащиты

Безопасность от повреждений в результате перенапряжений при помощи системы молниезащиты

Безопасность от повреждений в результате перенапряжений при помощи внутренней и внешней системы молниезащиты

Внешняя система молниезащиты защищает здание от разрушения. Она состоит из молниеприёмников, токоотвода (вместе называемых также молниеотвод) и заземлителя и предназначена для отвода тока молнии в землю безопасным для людей способом. Здание, крыша и внешние стены которого выполнены из железобетона и металла, защищается по принципу клетки Фарадея. Такая конструкция, кроме защиты от разрушения, обладает также экранирующим эффектом, который уменьшает индуктивную связь внутри здания. Внутренняя система молниезащиты защищает электрические и электронные устройства и установки от воздействия высокого напряжения и таким образом от повреждения в результате перенапряжений. Внутренняя система молниезащиты состоит из системы выравнивания потенциалов и электрической изоляции от внешней системы молниезащиты на достаточном расстоянии. Система выравнивания потенциалов препятствует возникновению опасной разности потенциалов, соединяя все токопроводящие части между собой. Для этого используются провода выравнивания потенциалов, разделительные искровые разрядники и устройства защиты от импульсных перенапряжений. Активные проводники интегрируются в систему выравнивания потенциалов при помощи SPD, которые в случае появления переходного перенапряжения обеспечивают выравнивание потенциалов и защиту от разрушения.

Принцип защитного контура и концепция защиты

Принцип защитного контура и концепция защиты

Принцип защитного контура и концепция защиты

Концепция молниезащиты и защиты от перенапряжений должна быть спроектирована таким образом, чтобы охватить все провода, устройства и установки.

Принцип защитного контура можно объяснить следующим простым способом:
Вокруг объекта, который необходимо защитить, мысленно проведите контур. Во всех местах пересечения контура кабелями необходимо установить устройства защиты от перенапряжений. В таком случае можно будет избежать перенапряжений в кабелях, расположенных в области, ограниченной защитным контуром.

В процессе проектирования защитного контура необходимо учитывать следующие области применения:

  • блок питания,
  • контрольно-измерительные приборы и автоматика,
  • информационная техника,
  • передающие и принимающие устройства.

Эффективный защитный контур помогает реализовать полную защиту от импульсных перенапряжений.

Принцип зональной защиты и зоны молниезащиты

Места установки устройств защиты от импульсных перенапряжений внутри строительных сооружений определяются на основе так называемой концепции зон молниезащиты в части 4 стандарта по молниезащите МЭК 62305 [4]. Концепция делит строительное сооружение на зоны молниезащиты (lightning protection zone, LPZ), с внешней стороны к внутренней по мере уменьшения уровня опасности. Так во внешних зонах допускается использование только не чувствительного электрооборудования, во внутренних зонах можно также использовать чувствительное электрооборудование.

Отдельные зоны характеризуются следующими признаками и имеют следующие названия:
LPZ 0A: Незащищенная зона за пределами здания, в которой существует вероятность ударов молнии. Опасности и повреждения могут возникать в результате прямого попадания тока молний в кабельные линии и незатухающего магнитного поля грозового разряда.

LPZ 0B: Зона, расположенная за пределами здания, которая защищена от прямых ударов молнии, например, молниеприёмником. Опасности и повреждения могут возникать в результате незатухающего магнитного поля грозового разряда и импульсных токов, индуцированных в кабелях.

LPZ 1: Зона внутри здания, в которой еще можно ожидать мощные перенапряжения или импульсные токи и сильные электромагнитные поля.

LPZ 2: Зона внутри здания, в которой можно ожидать уже значительно ослабленные перенапряжения или импульсные токи и электромагнитные поля.

LPZ 3: Зона внутри здания, в которой можно ожидать только очень незначительные или нулевые перенапряжения или импульсные токи и очень слабые до полного отсутствия электромагнитные поля.

Четыре уровня молниезащиты согласно МЭК 62305-1 с соответствующими минимальными и максимальными значениями амплитуды тока молнии

Четыре уровня молниезащиты согласно МЭК 62305-1 с соответствующими минимальными и максимальными значениями амплитуды тока молнии

Уровни молниезащиты

Нормативное деление систем молниезащиты осуществляется в классах от I до IV. Классы можно описать набором параметров тока молнии относительно вероятности, с которой соответствующие минимальные и максимальные номинальные значения не могут быть превышены в результате возникновения естественных молний и молнии могут быть отведены безопасным способом. Уровень молниезащиты I соответствует максимальным номинальным значениям и максимальной вероятности захвата молнии. Значения снижаются по мере увеличения класса до IV.

Стандарты в области защиты от перенапряжений

Стандарты в области защиты от перенапряжений

Какие стандарты необходимо выполнять в части защиты от перенапряжений?

Национальные и международные стандарты приводят рекомендации для разработки концепций молниезащиты и защиты от перенапряжений и разработки индивидуальных защитных устройств. Суть рекомендаций зависит от региона и области применения. Универсальный характер имеет стандарт по молниезащите МЭК 62305. В нем описываются меры защиты от грозовых событий и приводится подробный анализ рисков в части необходимости, масштабов и экономической эффективности концепции защиты.

Области применения защиты от перенапряжений

Использование разрядников для защиты от перенапряжений

Использование разрядников для защиты от перенапряжений

Защита блоков питания от перенапряжений
Наши устройства защиты от импульсных перенапряжений типа 1+2, 2 или 3 эффективно защищают устройства. Мы предлагаем удобные, готовые решения для любых приложений от питания до конечного устройства.

Контрольно-измерительные приборы и автоматика
Применение в контрольно-измерительных приборах и автоматике (КИПиА) сопровождается необходимостью контроля и управления многочисленными сигналами. Наши защитные устройства предотвращают неисправности и повреждения, вызванные перенапряжениями, и являются оптимальным выбором для любых приложений.

Информационные технологии
Интерфейсы для передачи данных отличаются повышенной чувствительностью к перенапряжениям, так как используют сигналы низкого уровня и высокие частоты. Используйте наши устройства для защиты ИТ-систем от перенапряжений, чтобы обеспечить помехоустойчивую передачу данных с сохранением пропускной способности.

Защита передающих и принимающих устройств
Передающее и принимающие устройства наиболее подвержены воздействию перенапряжений. Выступающие за габариты зданий антенные фидеры и сами антенны напрямую подвержены атмосферным разрядам. Наши мощные коаксиальные устройства защиты от импульсных перенапряжений обеспечат безопасность.

Защита от перенапряжений для фотогальванических установок
Чтобы обеспечить оптимальную защиту ФГ-систем при ударе молнии и перенапряжениях, необходимо использовать соединительные коробки генератора. Наши готовые к установке и немедленному подключению соединительные коробки генератора являются надежными системными решениями, которые защищают инвертор непосредственно перед входом напряжения постоянного и переменного тока. При этом перенапряжение выводится напрямую на потенциал земли.

Устройства контроля и мониторинга
Чтобы регулярно проверять устройства защиты от импульсных перенапряжений на работоспособность в соответствии с требованиями МЭК 62305, Phoenix Contact предлагает мобильный тестер. Благодаря таким профилактическим проверкам можно избежать отказов машин.

Кроме того, мы предлагаем первую в мире интеллектуальную систему помощи для устройств защиты от перенапряжений в сетях, которая позволяет контролировать оборудование в режиме реального времени. Система фиксирует состояние установки и определяет работоспособность устройства защиты от импульсных перенапряжений, позволяя таким образом своевременно избежать его отказа.

Разделительный искровой разрядник для отвода перенапряжений
Разделительные искровые разрядники соединяют между собой металлические части, которые по условиям эксплуатации не должны иметь длительную гальваническую связь, при возникновении кратковременных высоких напряжений (например, после удара молнии). Например, можно защитить от перенапряжений чувствительные изоляционные фланцы трубопроводных систем, чтобы предотвратить отказы, простои или утечки.

Ахим Циркель - эксперт в области защиты от перенапряжений

Вы уже знаете? Ахим Циркель - наш эксперт в области защиты от перенапряжений.

Новые стандарты, ближайший грозовой сезон, новинки и тенденции — наш специалист всегда ознакомит вас с актуальной информацией в области защиты от перенапряжений. Вы можете найти его материалы на нашем сайте, на LinkedIn, а также в наших брошюрах. Следите за выпусками, вас ждет много содержательной информации.
Прямая ссылка на профиль эксперта в LinkedIn