Поясн зап Защита от Перенапряжения (1221826), страница 2
Текст из файла (страница 2)
- В рамках разработанной концепции акцентировать при проектировании внимание на оптимизацию защиты систем ЖАТ, размещенную в служебно-технических зданиях.
- Службам Ш необходимо учитывать отдельно отказы от воздействий перенапряжений и блуждающих токов, повлекшие прожог или спекание диэлектрической изоляции, независимо от того, отнесен отказ за службой Ш или нет. Результаты расследования в трёхсуточный срок представлять в ЦШ и ПКТБ ЦШ.
1.2 Атмосферные перенапряжения
Анализ определений перенапряжений (ПН) показывает, что они отражают источники, создающие ПН, и длительность их воздействия.
Атмосферные перенапряжения, имеющие влияние на защищаемые объекты, вызваны, в основном, токами молнии. Влияние токов молнии в этих случаях принято рассматривать как результат прямого попадания, так называемые первичные влияния, приводящие к динамическому и термическому разрушению, и вторичные влияния, имеющие электромагнитный характер в результате протекания токов молнии вблизи защищаемого объекта и возникновению при этом электромагнитного поля и последующего влияния электромагнитного поля на токопроводящие структуры.
Ток молнии является основным источником повреждения. В зависимости от места удара молнии относительно здания (сооружения) возможны следующие ситуации, которые необходимо учитывать:
- удар молнии в здание (сооружение);
- удар молнии вблизи здания (сооружения);
- удар молнии в линии коммуникаций;
- удар молнии вблизи линий коммуникаций.
Удары молнии в здание (сооружение) могут вызвать:
- прямые механические повреждения, возгорание и/или взрыв в результате воздействия дуги молнии или тока, приводящего к электрическому нагреву (перегреву) проводников, или заряда, который может вызвать расплавление металла;
- возгорание и/или взрыв, возникающие из-за искровых разрядов, вызванных перенапряжениями, причиной которых являются резистивная и индуктивная связи и прохождение части тока молнии;
- поражения людей вследствие их попадания под напряжения шага и прикосновения, возникающие из-за резистивной и индуктивной связей;
- отказы или неправильную работу внутренних систем из-за электромагнитного влияния.
Удары вблизи здания (сооружения) могут вызвать отказы или сбои в работе внутренних систем из-за электромагнитного влияния импульса тока молнии.
Удары в коммуникации, входящие в здание (сооружение), могут вызвать:
- пожар и/или взрыв, возникающие из-за искровых разрядов, вызванных перенапряжениями, и токов молнии, протекающим по входящим коммуникациям;
- поражения людей вследствие их попадания под напряжения прикосновения внутри сооружения, причиной появления которых является ток молнии, распространяющийся по входящим коммуникациям;
- отказы, повреждения или неправильную работу внутренних систем из-за перенапряжений, появляющихся на входящих линиях и передающихся в здание (сооружение).
Удары молнии вблизи коммуникаций, входящих в сооружение, могут вызвать:
- отказы или неправильную работу внутренних систем из-за перенапряжений, индуцированных на линиях ввода и проходящих в здание (сооружение).
В результате своего воздействия молния может вызвать три типа повреждений:
- вред персоналу от поражения электрическим током;
- физическое повреждение здания (сооружения) (пожар, взрыв, механическое разрушение, химические выбросы) вследствие воздействия тока молнии и искровых разрядов;
- отказ внутренних систем вследствие воздействия электромагнитного импульса удара молнии.
Отказы технических средств и внутренних систем, в результате воздействия молнии, неправильная работа приборов и некорректно интегрированная защита могут быть опасными и привести к тяжелым последствиям.
Стандарты Международной Электротехнической Комиссией (МЭК), национальные, межнациональные стандарты и, утверждаемые органами исполнительной власти (кроме Министерства транспорта) документы, как правило, не распространяются на железнодорожный транспорт. Однако в них изложены принципы защиты зданий и сооружений любого назначения от перенапряжений, которые позволяют правильно подойти к вопросам проектирования строительных конструкций и системы молниезащиты объекта, рациональному размещению оборудования и прокладке коммуникаций.
Положения этих документов установленным порядком могут быть применены в ОАО «РЖД». Это относится, прежде всего, к требованиям, изложенным в стандарте МЭК - формируют зонную концепцию защиты, основными принципами которой являются:
- применение строительных конструкций с металлическими элементами (арматурой, каркасами, несущими элементами и т.п.), электрически связанными между собой и системой заземления, и образующими экранирующую среду для уменьшения воздействия внешних электромагнитных влияний внутри объекта («клетка Фарадея»);
- наличие правильно выполненной системы заземления и уравнивания потенциалов;
-деление объекта на условные защитные зоны и применение специальных устройств защиты от перенапряжений (УЗИП);
- соблюдение правил размещения защищаемого оборудования и подключенных к нему проводников относительно другого оборудования и проводников, способных оказывать опасное электромагнитное воздействие или вызвать наводки.
Для того чтобы снизить уровень повреждений, после удара молнии, следует применить необходимые и установленные степенью риска методы защиты.
1.3 Меры защиты от ударов молнии
Меры защиты людей от гибели и получения тяжелых травм вследствие поражения электрическим током. Возможные меры защиты включают:
- изоляцию выступающих токопроводящих частей;
- создание равнопотенциальной среды посредством соединения объектов, окружающих человека, с системой заземления;
- физические ограничения и запрещающие и предупреждающие знаки;
- уравнивание потенциалов.
Защиту для уменьшения физических повреждений здания (сооружения) обеспечивают путем применения системы защиты от молнии (LPS), включающей:
- систему молниеприемников;
- систему токоотводов;
- систему заземления;
- систему уравнивания потенциалов;
- электрическую изоляцию (зазор) от внешней системы защиты от молнии - LPS.
Меры защиты для уменьшения отказов электрических и электронных систем от воздействия электромагнитного импульса молнии (LEMP).
Возможные меры защиты электрических и электронных систем (LPM - является частью общей системы защиты от молнии) включают в себя:
- применение мер заземления;
- использование магнитных экранов;
- применение более безопасных способов (прокладки) линий коммуникаций;
- применение изолирующих средств;
- наличие устройств защиты от импульсных перенапряжений.
Эти меры могут применяться по отдельности или в сочетании друг с другом.
1.4 Выбор мер защиты
Все меры защиты, приведенные выше, в совокупности формируют общую, комплексную систему защиты от молнии.
Меры защиты от молнии эффективны при условии, что они соответствуют требованиям стандартов и в состоянии противостоять ожидаемому воздействию молнии. Выбор мер защиты должен быть проведен при проектировании и согласован владельцем защищаемого здания (сооружения) для каждого типа повреждений в соответствии с вероятностью его появления. Также должны быть учтены технические и экономические особенности различных мер защиты.
Зоны защиты от молнии характеризуются существенным изменением электромагнитных параметров на границах. В общем случае, чем выше номер зоны, тем меньше значения параметров электромагнитных полей, токов и напряжений в пространстве.
Описание LPZ и мер защиты от молнии, в соответствии со снижением воздействия электромагнитного импульса удара молнии, приведено ниже:
- LPZ Од - зона, в которой угроза возникает из-за прямого удара молнии и воздействия электромагнитного поля молнии. Внутренние системы могут быть подвергнуты воздействию полного или частичного электрического тока молнии и скачку напряжения;
- LPZ Ов - зона, защищенная от прямых ударов молнии, в которой существует угроза воздействия электромагнитного поля молнии. Внутренние системы могут быть подвергнуты воздействию частичного электрического тока молнии и скачкам напряжения;
- LPZ 1 - зона, в которой электрический ток и скачки напряжения ограничены путем перераспределения электрического тока и применения изолирующих средств и/или нескольких устройств защиты от импульсных перенапряжений на границах областей защиты от молнии. Применение пространственного экранирования может ослабить воздействие электромагнитного поля молнии;
- LPZ2, ..., п - зона, в которой электрический ток и скачки напряжения могут быть ограничены путем перераспределения электрического тока и применения изолирующих средств и/или нескольких дополнительных устройств защиты от импульсных перенапряжений на границах областей защиты от молнии. Применение дополнительного пространственного экранирования может ослабить воздействие электромагнитного поля молнии.
На границах зон осуществляются меры по экранированию и соединению всех пересекающих границу металлических элементов и коммуникаций.
Для обеспечения защиты, как правило, защищаемое здание (сооружение) должно находиться в защищаемой от молнии зоне, электромагнитные характеристики которой совместимы с возможностями здания (сооружения) противостоять возникающим воздействиям, что приводит к снижению повреждений (физических повреждений, отказа электрических и электронных систем вследствие перенапряжений).
1.5 Коммутационные перенапряжения
Любой элемент имеет ограничения по уровню перенапряжения и допустимой длительности его воздействия. При наличии перенапряжения и при аварии устройства защиты от перенапряжений не должно создаваться опасности для персонала, оборудования или вспомогательных устройств.
Показатели и нормы качества электрической энергии (КЭ) в электрических сетях систем электроснабжения общего назначения переменного трехфазного и однофазного тока частотой 50 Гц в точках, к которым присоединяются электрические сети, находящиеся в собственности различных потребителей электрической энергии, или приемники электрической энергии (точки общего присоединения).
Точка поставки - место в электрической сети, находящееся на границе балансовой принадлежности электросетевого оборудования Исполнителя и Потребителя, являющееся местом исполнения обязательства по поставке электрической энергии и оказанию услуг по ее передаче, определения объема взаимных обязательств участников розничного рынка по договорам купли-продажи электроэнергии, энергоснабжения, оказания услуг по передаче электрической энергии и инфраструктурных услуг.
Применительно к продолжительным изменениям характеристик напряжения электропитания, относящихся к частоте, значениям, форме напряжения и симметрии напряжений в трехфазных системах, стандартом установлены показатели и нормы КЭ.
Для характеристики значений напряжения установлены следующие нормы КЭ: положительные и отрицательные отклонения напряжения в точке передачи электрической энергии не должны превышать 10 % номинального или согласованного значения напряжения в течение 100 % времени интервала в одну неделю (установленные нормы медленных изменений напряжения электропитания относятся к 1008 интервалам времени измерений по 10 мин каждый).
К случайным событиям при оценке качества электроэнергии относятся прерывания напряжения, провалы напряжения и перенапряжения и импульсные перенапряжения.
Импульсные напряжения в точке передачи электрической энергии пользователю электрической сети вызываются, в основном, молниевыми разрядами или процессами коммутации в электрической сети или электроустановке потребителя электрической энергии. Время нарастания импульсных напряжений может изменяться в широких пределах (от значений менее 1 мкс до нескольких мс).
Импульсные напряжения, вызванные молниевыми разрядами, в основном, имеют большие амплитуды, но меньшие значения энергии, чем импульсные напряжения, вызванные коммутационными процессами, характеризующимися, как правило, большей длительностью.
Нормы КЭ, являются уровнями электромагнитной совместимости для кондуктивных электромагнитных помех в системах электроснабжения общего назначения. При соблюдении указанных норм обеспечивается электромагнитная совместимость электрических сетей систем электроснабжения общего назначения и электрических сетей потребителей электрической энергии (приемников электрической энергии).
Расчетные значения грозовых и коммутационных импульсных напряжений в точках присоединения электрической сети общего назначения приводятся для фазных номинальных напряжений сети и справедливы при условии, что распределительные устройства и линии электропередачи в электрических сетях энергоснабжающей организации и потребителей выполнены в соответствии с правилами.
Превышение как допустимого уровня, так и его допустимой длительности воздействия приводит к необратимым процессам в элементах:
- снижению сопротивления изоляции или её пробою, если ПН действует между вводом и землёй - продольное ПН;
- электрическому пробою запертых переходов полупроводниковых приборов - поперечное ПН;
- расплавлению или испарению входных элементов ТС, если ПН действует на цепь с низким сопротивлением и при этом в цепи развивается сверхток.
При нормировании допустимых значений ПН необходимо различать перенапряжения, действующие на изоляцию (провод-земля) и на вводы устройств (провод-провод), так как допустимые уровни этих ПН для электронных устройств ЖАТ и электросвязи отличаются.
Так, например, при допустимых перенапряжениях в единицы и десятки вольт на входе/выходе устройств, допустимые перенапряжения для изоляции могут составлять сотни и тысячи вольт.
Электроснабжение рассредоточенных вдоль железнодорожной линии устройств ЖАТ осуществляется от специальных линий напряжением 6; 10; 25 (номинальное напряжение на шинах тяговой подстанции 27,5 кВ) и 35 кВ, располагаемых на опорах контактной сети или на отдельно стоящих опорах ВЛ.
Устройства ЖАТ работают в сложной электромагнитной обстановке и подвержены электромагнитным влияниям (воздействиям) (ЭМВ), разнообразным по природе возникновения, характеристикам действующей энергии и каналам проникновения в устройства ЖАТ.
Коммутационные и аварийные процессы в тяговой сети приводят к электромагнитному возмущению (переходным процессам) в тяговой сети и возникновению в цепях устройств ЖАТ напряжений и токов, которые оказывают мешающее или опасное электромагнитное влияние (воздействие) на ТС.
Мешающие электромагнитные влияния (МЭМВ) - напряжения и токи в цепях ЖАТ, в результате действия которых происходит ложное срабатывание и сбои в работе устройств.
Опасные электромагнитные влияния (ОЭМВ) - появлением недопустимо высоких напряжений и (или) токов в цепях технических средств ЖАТ, электросвязи, вызывающие повреждение ТС (пробой изоляции, тепловое и/или динамическое разрушение), а также -поражение электрической энергией обслуживающего персонала.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
