Объяснение для потребителя...
В то время как отклонения напряжения и моментальные перебои в электроснабжении вызывают наиболее распространенные проблемы из-за качества электроэнергии, существуют и другие искажения поставки энергии, которые могут вывести оборудование из строя, привести к его перегреву, прервать технологические процессы, вызвать потери данных, а также расстроить и разгневать потребителей.
Часто потребители жалуются на выход оборудования из строя, особенно после перебоев с подачей электроэнергией. Что является причиной? Разряд молнии? Увеличение напряжения во время сбоя? Переходные процессы при коммутации?
Иногда объяснения очевидны, иногда - нет. Некоторые события могут вывести оборудование из строя во время короткого замыкания или перерыва подачи энергии из-за искажений, вызывавших замыкание, или падения напряжения, а также из-за скачка напряжения во время сбоя, или в связи с пусковым скачком при восстановлении системы.
Перед тем, как углубляться дальше в эту тему, стоит отметить, что здесь не обсуждается, чья вина лежит в отказе электрического оборудования (проектировщика, изготовителя, потребителя, и т.д.). Здесь анализируются только превышения номинального напряжения.
С определенной вероятностью, увеличение напряжения может быть связано со следующими причинами:
- Перенапряжения - Разряды молний, и другие, связанные с системой скачки напряжения, могут поступить в электрическую сеть, и вызвать повреждение оборудования.
- Заземление - небрежная практика заземления в энергетической компании может, в результате короткого замыкания, привести к увеличению напряжения, подаваемого на оборудование.
- Емкостная связь - Операции повторного включения и другие переходные процессы работы выключателей, могут создать быстрорастущее напряжение на первичной обмотке, которое через индуктивную связь может пройти через трансформатор, вызывая короткий всплеск напряжения на вторичной обмотке.
- Пусковой ток - Во время восстановления от падения напряжения или мгновенного перебоя подачи, пусковой ток в некотором электронном оборудовании способен сжечь предохранители, или вывести из строя полупроводниковые устройства.
- Несбалансированные падения напряжения - Трехфазное электронное оборудование, такое, как двигатели с регулируемой скоростью, могут вызвать увеличение тока при падении напряжения только в одной фазе, или при других несбалансированных падениях напряжения. Этот ток способен расплавить предохранители, или вывести из строя современную силовую электронику.
- Старение оборудования - Некоторое оборудование подвержено выходу из строя при обычном включении питания, даже без кратковременных скачков напряжения. Наиболее явным примером такого оборудования является лампа накаливания. Со временем, нить накала ослабевает, и лампа, в конечном итоге, выходит из строя. Обычно, это происходит как раз в момент включения. При включении лампы температура нити накаливания возрастает очень быстро, и вызванные этим механические нагрузки могут разрушить ее.
Серьезные превышения номинального напряжения, как на первичной, так и на вторичной обмотке может вызвать разряд молнии. Повреждающий скачок напряжения, вызванный разрядом молнии, может перейти первичную обмотку и попасть во вторичную. Он может пройти в энергетическое оборудование, в трубопроводы, в провода кабельного телевидения, или в телефонные провода. Заземление ненадлежащего качества может значительно увеличить вероятность отказов, связанных с разрядами молний.
Другим источником сильного перенапряжения являются проводники первичной или вторичной обмотки, контактирующие с линиями высокого напряжения. Возможны и другие варианты повышения напряжения. Обычно такие перенапряжения не достаточно серьезны, чтобы повредить оборудования, за исключением очень чувствительной электроники:
- Подъем напряжения - Пики, величиной около 1.3 единицы на большинстве схем распределения.
- Скачки выключения - Как правило, пики, не превышающие 2 единицы, и быстро исчезающие
- Феррорезонанс - Как правило, пики, не превышающие 2 единицы.
Точно так же, как разрядники, установленные на линиях распределения электроэнергии, чувствительны к повышению напряжения, разрядники, устанавливаемые внутри оборудования, выходят из строя первыми. Источники питания большинства компьютеров и другого электронного оборудования, снабжены небольшими разрядниками скачков напряжения (подавителями скачков), которые могут быстро выйти из строя, пытаясь снизить повышенное напряжение, особенно, если оно длится довольно долго. Такие небольшие ОПН имеют ограниченные возможности по поглощению энергии.
Кроме правильного заземления, в первую линию обороны против молний и других кратковременных подъемов напряжений входят и разрядники для защиты от перенапряжений. Для лучшей защиты, следует использовать устройства защиты от скачков напряжения на основном входе, и на входе в каждую чувствительную нагрузку.
ОПН (ограничитель перенапряжений), в составе распределительного оборудования
Разрядники перенапряжений хорошо работают против кратковременных увеличений напряжения - разрядов молнии, и скачков, связанных с выключением. Но они сталкиваются с проблемами, проводя временные увеличения напряжения, связанные с частотой. Они поглощают много энергии, пытаясь подавить перенапряжение, и могут выйти из строя.
Часто первым компонентом, который выходит из строя в оборудовании, являются небольшие разрядники. Использование разрядников с более высоким номиналом напряжения может увеличить защиту от скачков при временных перенапряжениях (например, оконечные пользователи не должны использовать разрядники с максимальным напряжением продолжения работы ниже 150 В).
Рисунок 1 - Контуры заземления на предприятии
То есть, нужно применять разрядник с максимальной мощностью, чтобы он мог поглотить большую часть лишней энергии.
Грозозащитные разрядники и ограничители перенапряжения должны быть скоординированы. Большой разрядник на входе в предприятие должен обладать наименьшим уровнем защиты, из всех разрядников, установленных на предприятии. Поскольку разрядники являются нелинейными устройствами, то устройство с наименьшим уровнем защиты будет пропускать почти весь ток.