11. ПРИНЦИПЫ ВЫПОЛНЕНИЯ ЗАЩИТЫ
ОТ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ

11.1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Защита от волновых (грозовых и коммутационных) перенапряжений является важной
составной частью системы электробезопасности и в связи с необыкновенно высоким
темпом распространения самой разнообразной электронной техники и компьютеров
приобретает все большее значение.

Нормативная база по системам защиты от грозовых и коммутационных перенапряжений
для сетей электроснабжения низкого напряжения до настоящего времени разработана
недостаточно.

В ПУЭ (7-е изд., п. 7.1.22) содержится следующее требование:

«…При воздушном вводе должны устанавливаться ограничители импульсных
перенапряжений».

Технический комитет Международной электротехнической комиссии − ТС 37 разработал
стандарты по защите от волновых грозовых и коммутационных  перенапряжений − МЭК
61647 - 1, 2, 3, 4, МЭК 61643-1, 2,  МЭК 61644-1,2.

На основе стандарта МЭК 61643-1 (1998-02) «Устройства защиты от волн
перенапряжения, для низковольтных систем распределения электро­энергии.
Эксплуатационные требования и методы испытания» был разрабо­тан, в частности,
немецкий стандарт VDE 0675 Ч.6. «Разрядники и
устрой­ства защиты от перенапряжений для сетей переменного тока 100−1000 В».

В России системы грозозащиты регламентируются «Инструкцией по устройству
молниезащиты зданий и сооружений (РД 34.21.122−87)».

ГОСТ Р 50571.19-2000 (МЭК 60364-4-443-95), предписывает установку
ограничителей для защиты электроустановок от импульсных перенапряжений в
случаях, когда установка питается от воздушной линии или включает в себя
наружный провод  при числе грозовых дней в году более 25. Уровень защитного
устройства при этом должен быть не выше 1,5 кВ для однофазной сети 220 В и 2,5
кВ для трехфазной сети 380 В.

Грозозащита является одним из разделов комплекса задач по обеспече­нию
электромагнитной совместимости.

В настоящее время общепринятой считается зонная концепция защиты от
перенапряжений (МЭК 1024).

Существует различие между внешней и внутренней грозозащитой.

Внешняя грозозащита предназначена для защиты зданий и других объектов при прямых
ударах молнии.

Эта защита представляет собой один или несколько низкоомных и малоиндуктивных
путей тока молнии на зем­лю (молниеотвод, состоящий из токоприемника, токоотвода
и заземлите­ля).

Внешняя грозозащита является классической и выполняется в соответствии с
действующими нормами.

Внутренняя грозозащита защищает электрические установки и электронные приборы
внутри зданий от частичных токов молнии, от коммута­ционных, грозовых
перенапряжений и повышения потенциала в системе за­земления. Кроме того,
внутренняя грозозащита обеспечивает защиту от воз­действий, вызванных ударами
молний, электромагнитных полей.

Для внут­ренней грозозащиты основным условием является наличие эффективной
системы заземления. Внутренняя грозозащита приобрела значение лишь в последние
годы в связи с широким распространением микроэлектроники.

Границы эшелонированных защитных зон в здании образуются устройствами внешней
грозозащиты, стенами зданий (металлическими фасадами, арматурой несущих стен и
др.), внутренними экранированными помеще­ниями, измерительными камерами,
корпусами приборов и т.д.

На рис. 11.1 представлена схема питания
электроустановки со ступенчатой системой защиты от перенапряжений. На главном
вводе после груп­пы предохранителей между каждым фазным проводником и главной
ши­ной заземления включены искровые разрядники. При импульсах перенапряжений,
поступающих по проводам сети, или при повышениях потенциала точки А во
время прямого удара молнии разрядники срабатывают и пропускают
заряд на землю.

При ударе молнии потенциал точки А относительно удаленного заземлителя,
например, заземлителя трансформатора источника питания, может достигать миллиона
вольт. Однако напряжение между фазами сети и глав­ной заземляющей шины не
превысит значение напряжения срабатывания искровых разрядников. Это означает,
что вся внутренняя электропроводка испытывает одинаковое повышение потенциала.

Допустимо также предположить, что при соотношении сопротивлений заземлителя и
проводов сети 1:10 лишь 10 % тока молнии поступает в распределительную сеть
электроустановки.

Наряду с классическими разрядниками во внутренней грозозащите применяются
ограничители перенапряжений (ОПН), состоящие из параллельно соединенных
искрового разрядника и варистора.

Варистор ограничивает перенапряжения, вызванные дальними ударами молний,
искровой разрядник срабатывает при прямом ударе молнии, если из-за больших токов
на варисторе остается достаточ­ное высокое остающееся напряжение.

Рис. 11.1. Схема питания электроустановки со ступенчатой
системой  защиты от  перенапряжений

При необходимости, в областях с высокой грозовой
активностью, остающиеся перенапряжения на после­дующих зонах снижают
дополнительно включенными варисторными или комбинированными ОПН с различными
параметрами, устанавливаемыми на границах зон. При этом для развязки ступеней
защиты применяют специальные, включаемые последовательно в линию индуктивности.

Благодаря рационально эшелонированной защите можно, как и в сетях высокого
напряжения достичь требуемой координации изоляции.

В российских нормативных документах указания о применении ОПН содержатся во
«Временных указаниях по применению УЗО в электроустановках зданий» (И.П. от
29.04.97 № 42-6/9-ЭТ).