Podle GOST 21128-83 by jmenovité efektivní napětí jednofázové domácí sítě mělo být 220 (V). Z toho vyplývá, že mez napětí 209 – 231 (V) je normální dovolená odchylka a mez napětí 198 – 242 (V) je maximální dovolená odchylka.
2. Pokles napětí
Pokles napětí je pokles napětí nižší než 198 (V) po dobu delší než 30 sekund. Hloubka poklesu napětí může dosáhnout 100 %.
Přepětí je překročení hodnoty amplitudy napětí větší než 339 (V).
Efektivní hodnota 220 (V) odpovídá hodnotě amplitudy 310 (V).
Přepětí
Přepětí je napěťový impuls nebo vlna, která je superponována na jmenovité napětí sítě.
Například napětí jednofázové sítě je 220 (V) (efektivní hodnota napětí). Pokud ji převedeme na amplitudu vynásobením efektivního napětí √2, dostaneme 310 (V). Při pulzních přepětích může hodnota amplitudy napětí dosáhnout hodnot až několika tisíc voltů. Doba trvání takových pulzních přepětí není dlouhá – pouze několik milisekund (ms).
Izolace elektrického vedení (kabelů a vodičů) a různých elektrických spotřebičů vydrží určitou úroveň napětí. Zde je přibližná tabulka elektrické izolační pevnosti některých elektrických zařízení.
Tabulka ukazuje, že izolace většiny vodičů a zařízení vydrží napětí až 1000 (V). Jak bylo uvedeno výše, při přepětí dosahuje hodnota amplitudy napětí hodnot až několik tisíc voltů. To povede k porušení izolace a následně k poruše elektrických spotřebičů, elektroinstalace a vzniku požáru.
Pokud jsou elektrické spotřebiče odpojeny od sítě, když se nepoužívají, pak jsou vodiče a kabelová vedení elektrického vedení vždy pod napětím (zásuvky, jednoklíčové a dvouklíčové spínače) a nejsou vůbec chráněny před přepětím.
Zařízení, které selhalo v důsledku přepětí
Příčiny a typy rázových napětí
Existují 3 typy přepětí:
bouřka (také nazývaná atmosférická)
Zvažme každý typ zvlášť.
1. Spínací přepětí
Spínací přepětí vznikají při náhlé změně ustáleného stavu provozu elektrické sítě. Tento jev se nazývá přechodový proces. Pulzy a vlny s tímto typem přepětí mají vysokou frekvenci: od desítek do stovek (kHz) a jejich hodnota dosahuje až několika tisíc voltů a do značné míry závisí na parametrech elektrického obvodu (indukčnost, kapacita), rychlosti spínání zařízení a fázi proudu při spínání
Příčiny spínacích přepětí:
odpojování jističů a jiných ochranných zařízení
spouštění nebo odpojování výkonných elektromotorů ze sítě
zapínání a vypínání napájecích transformátorů ze sítě
připojení nebo odpojení kondenzátorových bank od sítě
Například při odpojení malého transformátoru o výkonu pouze 1 (kVA) od elektrické sítě může dojít k pulznímu spínacímu přepětí cca 2000 (V), tzn. veškerá uložená energie ve vinutí transformátoru se uvolňuje do elektrické sítě, což může negativně ovlivnit provoz elektrického zařízení.
2. Atmosférické (bleskové) přepětí
Atmosférická (blesková) přepětí jsou přírodní jevy způsobené výboji blesku.
Bleskové výboje jsou silné pulsní přepětí v řádu desítek tisíc voltů s trváním ne delším než 1 (ms).
Podle obecných statistik má 90 % blesků výbojový proud řádově 40-60 (kA). O něco méně než 1 % úderů blesku má výbojový proud 100 (kA) nebo vyšší.
Dochází k přímému úderu blesku do elektrické sítě (trolejového vedení) nebo do hromosvodu a vzdálenému úderu blesku na vzdálenost až 1500 m, při kterém dochází k impulsním přepětím.
Výše uvedené obrázky ukazují dva typy rázových vln (puls). Tyto vlny (pulzy) mají specifický tvar a vlnovou délku.
Graf ukazuje, že impuls 10/350 je pro chráněný objekt nebezpečnější než 8/20, protože působí na elektrickou síť desítkykrát déle.
Mělo by se také zmínit o přerozdělení energie výboje blesku. Obecně se uznává, že 50 % počátečního přepětí, za předpokladu, že máme v domě systém ochrany před bleskem a je zde uzemňovací zařízení (systém TN-CS, TN-S, TT), je vybito do země a zbývajících 50 % je přerozděleno rovnoměrně mezi všechny vodiče elektrické sítě, včetně potrubí a domácích komunikací.
3. Elektrostatické přepětí
Dalším typem přepětí je elektrostatické přepětí. Nejčastěji k němu dochází v suchém prostředí akumulací elektrostatických nábojů, které následně vytvářejí silné elektrostatické pole. Jedná se o velmi nepředvídatelný typ přepětí.
Pokud například chodíte po koberci v dielektrických botách, můžete nabíjet až několik tisíc voltů. Když se dotknete jakékoli vodivé struktury (baterie, počítačové skříně), dojde k elektrickému výboji trvajícímu několik nanosekund (ns). Tento typ přepětí je nejnebezpečnější pro elektronické části a součásti elektrických spotřebičů a zařízení.
Blesk může způsobit požáry, těžké škody, výbuchy, zranění lidí a zvířat, včetně úmrtí. Odborníci rozlišují primární a sekundární dopady úderu blesku. První nastanou, když zasáhne objekty přímo. Přímý vstup atmosférické elektřiny do obytných a průmyslových budov je může zcela zničit, zabít člověka nebo vést k nehodám způsobeným člověkem.
Sekundární dopad blesku (elektromagnetická nebo elektrostatická indukce) je způsoben výbojem blesku v blízkosti objektu nebo vnesením vysokých potenciálů do budov prostřednictvím podzemních nebo vnějších kovových konstrukcí, komunikací, nadzemních elektrických vedení a drátů pro jiné účely, jakož i potrubí nebo kabelů.
Sekundární dopad úderů blesku negativně ovlivňuje telefonii, elektrické sítě domácností 220/380 V, mobilní komunikační systémy, ale i přenos informací a dat, satelitní a televizní vysílání. Selhání výše uvedených systémů i na krátkou dobu může vést k nenapravitelným následkům, proto moderní systémy ochrany před bleskem objektů zahrnují ochranu jak před přímým úderem blesku, tak před jeho sekundárními projevy.
Co je to rázové napětí?
Krátkodobé, ale významné přepětí napětí, stejně jako výskyt elektromotorické síly na kovových konstrukcích, se nazývá pulzní přepětí. Odborníci obvykle rozlišují projevy elektromagnetické a elektrostatické indukce, vnášení vysokých potenciálů do předmětu a také spínací přepětí.
Pulzní přepětí spínacího původu je spojeno s náhlou změnou provozního režimu v napájecí soustavě, při zkratu, zapínání a vypínání transformátorů, zapnutí záložního napájení apod. S rozvojem tohoto typu přepětí vede energie akumulovaná v síťových prvcích v důsledku prudké změny parametrů provozního režimu k rozvoji přechodného procesu s výrazným napěťovým skokem.
Nárůst napětí může v některých případech dosáhnout hodnot stokrát vyšších, než jsou jejich běžné provozní parametry. To vede nejen k selhání elektrických a elektronických zařízení a přístrojů, napájecích systémů, telekomunikací a komunikací, řízení a řízení, ale může také způsobit požár a dokonce i smrt.
Příčiny přepětí
Důvodem vzniku vysokého napětí je obvykle výboj blesku, spínací procesy v napájecích systémech a také elektromagnetické rušení způsobené výkonnými průmyslovými elektroinstalacemi. Existují přepětí:
- přepínání;
- přímý výboj (při vybití do vnější ochrany před bleskem nebo nadzemního elektrického vedení);
- indukované (při výboji v blízkosti budovy nebo do blízkých objektů).
Elektromagnetická indukce po výboji blesku je charakterizována tvorbou magnetického pole v obrysech kovových komunikací různých tvarů s časově proměnnými parametry. V tomto případě závisí hodnota elektromotorické síly na amplitudě a strmosti bleskového proudu a také na velikosti a tvaru samotného obvodu.
Indukci elektrostatického charakteru vyvolává akumulace pod kupovitými mraky s určitým elektrickým potenciálem nábojů s opačným znaménkem. Ale v zemi a na vodivých konstrukcích pozemních průmyslových nebo obytných zařízení tato akumulace vede k tomu, že během výboje blesku nemají náboje čas proudit do země a stávají se příčinou přepětí. Nejčastěji se potenciální rozdíl objevuje mezi kovovým potrubím (voda nebo kanalizace), elektrickým vedením umístěným v budově a plechovou střechou. Navíc, čím vyšší je budova, tím větší je hodnota akumulovaných potenciálů.
Příklady poškození způsobených sekundárními účinky blesku
Zničení telefonního přístroje a provizorního elektroinstalačního rozvaděče
Charakteristika rázového napětí
Energetická saturace moderních průmyslových a rezidenčních zařízení, přítomnost rozsáhlé elektrické sítě od projektantů ochranných systémů vyžaduje kompetentní výběr zařízení na ochranu proti přepětí (SPD). K tomu je nutné pochopit hlavní parametry charakterizující výsledné přepěťové impulsy, a to:
- průběh proudu (charakterizovaný dobou náběhu a poklesu);
- amplituda proudu.
K popisu výbojových proudů blesku se používají 2 typy průběhů: dlouhé (10/350 μs) a krátké (8/20 μs). První odpovídá přímému (přímému) úderu blesku a vykazuje nárůst proudu za 10 μs na maximální hodnotu pulzu (I imp) a pokles jeho čtení 2krát za 350 ms. Během vzdáleného výboje blesku a během spínacích procesů je pozorována krátká vlna. Charakterizuje nárůst proudu za 8 μs na maximum (I max) a pokles na poloviční hodnotu za 20 μs. Puls 10/350 μsec působí na elektrickou síť desítkykrát delší než 8/20 μsec, takže je pro chráněné objekty nebezpečnější.
Typy SPD
SPD mají pouzdro z nehořlavého plastu a ve většině případů se jedná o svodiče nebo varistory různých konfigurací. Dnes mají tlumiče přepětí indikátor poruchy. Tato zařízení jsou nezbytná pro vytvoření spolehlivého a účinného systému vnitřní ochrany před bleskem.
Jiskřiště je obvykle elektrické zařízení (otevřený vzduch nebo uzavřený typ) se dvěma elektrodami. Když se napětí zvýší na určitou hodnotu, prorazí, čímž se odstraní přepěťový impuls. Varistor je polovodičové zařízení, které má symetrickou strmou charakteristiku proud-napětí. Princip jeho činnosti spočívá v tom, že při dosažení určité hodnoty napětí na jeho kontaktech rychle a výrazně sníží hodnotu svého odporu a propustí proud.
Svodiče přepětí se vyznačují parametry jmenovitého, pulzního napětí a dočasného přepětí. V závislosti na pulzním výkonu, který může SPD rozptýlit a v souladu s GOST R 1992-2002 (IEC 61643-1-98), existují 3 třídy omezovačů:
