Вебинар «Ответы на вопросы об УЗИП», страница 1

Тринадцатый вебинар из серии "Заземление и молниезащита: вопросы и проблемы, возникающие при проектировании"

(прошёл 10 февраля 2016 года в 11:00)

Рекомендуется просмотр с качеством "720p" в полноэкранном режиме.

В этом году мы проводим ещё один вебинар по применению УЗИП для ограничения перенапряжений в низковольтных электрических цепях. Основанием для этого послужили многочисленные вопросы от проектировщиков внутренней молниезащиты. Их причина достаточно банальна. В отечественных нормативных документах по молниезащите вопросы практического применения УЗИП затронуты в самом общем виде, да и то только в Инструкции СО 153-34.21.122-2003. Конкретных предписаний там нет никаких и потому проектировщик оказывается один на один с рекомендациями фирм, производящих УЗИПы. Положение здесь явно неравное. Изготовитель заинтересован в массовых продажах, причём в первую очередь, тех изделий, что наиболее просты в производстве и, как правило, стоят недёшево. Для этой цели выпускаются рекламные проспекты с элементарными оценками уровней грозовых перенапряжений и токов молнии через УЗИП, которые явно стремятся повернуть проектировщика в сторону "нужных" защитных элементов.

Сегодня вследствие серьёзного осложнения финансовой обстановки в стране подобное положение вряд ли можно считать допустимым – остро необходимы методические указания по обоснованному выбору УЗИП, основанные на достоверных расчётах грозовых перенапряжений и токовой нагрузки. Подход к подобной задаче формируется в предстоящем семинаре.

Приходится ещё раз напомнить, что расстановка УЗИП в электрической цепи – исключительно сильнодействующее средство. Его применение оправдано, лишь когда исчерпаны все возможности ограничения опасных грозовых воздействий за счет эффективного устройства внешней молниезащиты. Рекламируемые типовые примеры с сотнями УЗИП в цепях защищаемого объекта никак нельзя считать конструктивным решением, поскольку любой УЗИП является достаточно сложным техническим элементом вполне конкретной надёжности. Его установка в электрической цепи уже только одним своим присутствием может негативно повлиять на надёжность функционирования объекта в целом и его технические характеристики.

Задача минимизации количества УЗИП всегда должна стоять перед проектировщиками. Это вряд ли возможно без достоверной оценки реально опасных грозовых воздействий на защищаемое оборудование и их сопоставления с допустимыми параметрами, предписанными заводом-изготовителем.

Для демонстрации изложенного при подготовке вебинара мы опирались на конкретные вопросы, заданные слушателями. Большинство их не оставлено без внимания; ответы доведены либо до конкретных рекомендаций, либо до указаний пути количественного решения задачи.

Текст вебинара. Страница 1

Быстрая навигация по слайдам:

Страница 1:

1. УЗИП – это совсем недешево и очень серьезно
2. Стандарт Международной Электротехнической Комиссии
3. УЗИП – эффективное лекарство
4. Физический механизм грозовых перенапряжений. Часть 1
5. Физический механизм грозовых перенапряжений. Часть 2
6. Средства ограничения перенапряжений
7. Трассировка электрических цепей
8. Пространственная ориентировка электрических цепей
9. Безопасный транспорт в землю тока молнии
10. Металлические экраны. Часть 1
11. Металлические экраны. Часть 2

Страница 2: >>

12. УЗИП. Необходимость установки
13. Расчет импульсного тока молнии через УЗИПы
14. Реальное распределение тока молнии
15. Удар молнии в ВЛ. Простейшая ситуация
16. Удар молнии в здание. Простейшая ситуация
17. Важная особенность перенапряжений прямого удара
18. Реальная скорость роста магнитного поля от тока молнии
19. Влияние конечной проводимости канала молнии
20. Расчет перенапряжений по упрощенным схемам замещения
21. Попытка ответов на конкретные вопросы
22. Резервуарный парк с нефтепродуктами

Страница 3: >>

23. Есть ли какие-то опасности, связанные с использованием УЗИП?
24. Имеет ли значение сопротивление заземления при выборе работы УЗИП?
25. Для каких систем заземления правильно использовать УЗИПы?
26. Есть ли смысл устанавливать УЗИП одного класса?
27. Насколько эффективны УЗИПы класса 1+2?
28. Как выбрать предохранитель в цепях УЗИП?
29. Какие классы УЗИП нужно устанавливать и где?
30. Существуют факторы, влияющие на работу УЗИП?
31. Какова вероятность «несрабатывания» УЗИП?
32. Имеются ли особенности выбора УЗИПов?
33. Блок вопросов и ответов

Примерное время чтения: 64 минуты

УЗИП – это совсем недешево и очень серьезно

— Сегодня у нас одиннадцатый вебинар с профессором, мы обсуждаем устройства от импульсных перенапряжений, это очень злободневная тема. По-другому эти устройства называются УЗИП. Предварительно мы собрала вопросы проектировщиков для понимания того, в чем именно заключаются сложности в проектировании, выборе и монтаже устройств защиты импульсных напряжений. Эти вопросы мы передали профессору, на которые он сегодня ответит в ходе сегодняшней встречи. На этом думаю вступительное слово закончено. Я свое слово передаю Эдуарду Мееровичу. Здравствуйте! Можем начинать?

— Добрый день Алексей! Добрый день, все слушатели, мои коллеги. Мне надо было бы сказать, что очень рад встречи с вами. Но радость моя, она половинчатая. Семинар у нас этот второй и по вопросам я понимаю, что ситуация с УЗИПами, до сих пор остается достаточно сложной для проектировщика. Я понимаю, в чем это дело. Проектирует УЗИПы у нас те, кто занимается энергоснабжением, электроснабжением зданий и сооружений. Это люди, которые хорошо знают энергетику. И они готовы делать сеть проектирований те, которые нужно, но установка УЗИПов — это несколько иная специальность. В любой электрической сети есть лаборатория высоких напряжений, которая занимается ограничением перенапряжений. Этих людей совсем по-другому учили, потому что перенапряжение это всегда переходный процесс импульсный, который рассчитывается другими методами. И практика, которая здесь набирается это другая практика. Я когда готовился к этому семинару, пытался посмотреть следующую вещь. Я сейчас соберу наши нормативные документы и посмотрю, может ли проектировщик, основываясь на этих самых нормативных документах каким-нибудь образом сделать то, что ему непонятно.

Стандарт Международной Электротехнической Комиссии

— Главный документ — это стандарт Международной Электротехнической Комиссии — стандарт МЭК, который перевели на русский язык, и он называется устройством защиты от импульсных перенапряжений в высоковольтных сетях. Я этот стандарт посмотрел и увидел, что любой проектировщик, который туда заберется, никакой фактической информации не получит. И тогда что остается делать то проектировщику? Ему остается делать следующую вещь. Лезть в Интернет и пытаться в Интернете выбирать те статьи, те рекомендации, которые там в Интернете есть. И я по этому пути следом за вами туда пошел. И что я увидел? Я увидел – полно таких статей с рекомендациями. Но написаны эти статьи не теми, кто проектирует установку УЗИП, а теми, кто производит УЗИПы. Это статьи, которые ставят перед собой одну единственную задачу: нужно продать УЗИПы и продать их как можно больше. Из-за того, что рекомендации именно такого свойства, они опять ставят в недоумение проектировщиков, которые эти статьи читает. Что говорить? Если посмотреть на все эти статьи, то единственным средством ограничения перенапряжения, безусловно, является УЗИПы. Возникает прямой вопрос: «А это действительно так?». Если верить рекомендациям фирм, получается да, это так. И фирмы дают конкретные рекомендации, даже конкретные типовые проекты. Например, в одном из таких типовых проектов на техническом предприятии я насчитал примерно 1500 УЗИПов. Во-первых, УЗИП сегодня стоит немалую копейку и цена того УЗИПа, который сейчас здесь на этом плакате показан, цена такого УЗИПа подходит под 500$. 500$ — это немаленькие деньги и эти деньги надо иметь. А если у вас число этих УЗИПов исчисляется многими десятками или сотнями, то стоит задуматься — а нужно ли это? Можно ли принимать на веру такое положение? Что единственное средство ограничения перенапряжений — это УЗИП. У меня этот вопрос вызывает очень большие сомнения. И когда был первый семинар у нас по УЗИПу, да?

УЗИП – эффективное лекарство

— То в этом случае мы обсуждали этот вопрос и говорили, что УЗИП очень совершенное средство по ограничению перенапряжений, но как любое эффективное лекарство УЗИП не безопасен, но вот по каким причинам. Если вы в любую электрическую цепь засунете десятки, а то и сотни электронных устройств, то надёжность этой сети изменится. Изменится хотя бы из-за того, что сами УЗИПы имеют вполне конкретную надежность не равную единице. И помещения десятков и сотен УЗИПов в высоковольтную электрическую цепь оно приведет к тому, что надёжность этой цепи изменится, но изменится не только надёжность этой цепи, изменятся еще и характеристики технические этой цепи.

Физический механизм грозовых перенапряжений. Часть 1

— Начинать, естественно, приходится с природы тех самых перенапряжений, которые возникают в электрических цепях. Можно говорить о двух типах перенапряжений. Первое перенапряжение прямого удара. Молния ударяет, например, в линию электропередач, ток проходит по проводам линий электропередач, проходят через заземление опор и на заземлители опоры и на ее индуктивности возникает напряжение, которое действует через провода на электрическую сеть. Особенность таких перенапряжений в том, что через защитные устройства, которые будут ограничивать эти перенапряжения, протекает довольно приличный ток. Этот ток может составлять часть тока молнии, большую часть тока молнии. И нужно будет уметь оценить, а какая эта часть тока молнии, которая в этом случае появится. Это очень важный и очень серьёзный вопрос, с которым приходится разбираться.

Физический механизм грозовых перенапряжений. Часть 2

— Второй момент касается вот чего. Второй момент касается индуцированных перенапряжений. У вас где-то течет ток молнии. Он может течь в её канале, может течь в молниеотводе, может течь в токоотводах, в любом случае вокруг этого тока есть магнитное поле. И это магнитное поле наводят ЭДС магнитной индукции во всех контурах, которые с этим полем сцеплены. Это другой вид перенапряжений. И он характерен тем, что в этом случае, как правило, уровень перенапряжений понижен, хотя они все равно, безусловно, очень опасны для низковольтных электрических цепей. А ток, который течёт в этом случае через защитное устройство, он существенно меньше.

Средства ограничения перенапряжений

— Прежде чем понять какие УЗИПы ставить и в каком количестве, надо сначала понять следующие вещи: а нельзя ли ограничить перенапряжение чем-нибудь другим, не УЗИПами? О чем может идти речь? В первую очередь речь идёт о трассировке тех электрических цепей, которые надо защищать. От того, как вы разместите электрические цепи, будут различные перенапряжения. Особенно это касается индуцированных перенапряжений. Вторая вещь – это постараться безопасным образом отвести токи молнии в землю. Слово «безопасный» здесь подразумевает вот что: если вы ток молнии разобьете на большое количество путей большим числом токоотводов, у вас во внутреннем объёме зданий, к которому эти токоотводы ведут, наверняка, будет пониженный уровень перенапряжения.

Трассировка электрических цепей

— Вы знаете, этот вопрос подробно был рассмотрен на семинаре, который был у нас под № 3 и там эти вопросы подробно разбирались. Но я всё-таки должен сказать. Я должен сказать одну хотя бы вещь. В первую очередь трассировка. Что здесь имеется в виду? Имеется в виду два разных фактора. Первый фактор такой – у вас есть заземлитель, по которому течет ток молнии. Например, это может быть заземлитель очень удачно поставленного молниеотвода и через неготок молнии растекается в землю, а по соседству с этим заземлителем проходит трасса подземного кабеля. Пусть это будет кабель, по которому идет информация микроэлектронного устройства или пусть это будет защита питания этого микроэлектронного устройства. Вы ставите, выдерживаете те расстояния между заземлителем и этим кабелем, которые прописаны в документе РД-34 или в ведомственных нормативных документах, например, в стандарте СО. В любом случае, это будут расстояния в несколько метров. А что показывают те эксперименты, безусловно, правильно проведенные? Они показывают следующую вещь. Что вместо 300 кВ на метр, который считается пробивным расстоянием в земле, на самом деле земля пробивается при сильных токах молнии напряжением составляющим, примерно, 10 кВ на метр. Я не оговорился. Разница между рассчитанной величиной и той, которая есть, она на уровне приблизительно 30 раз. И это живой эксперимент. Естественно, для того, чтобы защитить такие самые кабели, надо обязательно учитывать это обстоятельство.

Пространственная ориентировка электрических цепей

— Есть и второй вариант. Вторая ситуация вот какая. У вас идёт ток молнии, например, по токоотводу или по молниеотводу, это всё равно. У вас есть электрическая цепь. Вы можете эту электрическую цепь посадить вдоль пути тока молнии, как показано слева на картинке, а можете положить её поперёк, как это показано справа на картинке. И в этом случае уровень перенапряжения тоже будет разным. Причем в случае, когда канал идет поперек, он этот уровень перенапряжения будет отличаться от того, что в параллельном расположении снова, примерно, в десятки раз, даже во сто крат может доходить разница. И если вы правильно сориентируете положение защищаемой электрической цепи относительно токоотвода, у вас перенапряжения могут снизиться до такого серьёзного уровня, когда, в общем-то, вам никакие УЗИПы и не потребуются.

Безопасный транспорт в землю тока молнии

— Теперь давайте посмотрим ещё на одну вещь, о которой тоже говорилось на прошлом вебинаре, о том, что такое безопасный отвод тока молнии в землю. Безопасный отвод тока молнии в землю – это всегда дроблении тока по максимально большому числу токоотводов. На этом графике показано, как будет меняться напряжённость магнитного поля, если я вместо двух токоотводов, возьму этих токоотводов, например, полсотни, проведя их шагом в 1-2 метра. Откуда возьмутся такие токоотводы? Простая причина. У вас в здании есть, например, металлические колонны и эти металлические колоны могут выполнять функцию токоотводов.

Металлические экраны. Часть 1

— Наконец, ещё один момент. Металлический экран, тоже об этом говорилось на давнем вебинаре. С металлическими экранами ситуация такая: в любых ситуациях самым совершенным экраном является круглая металлическая труба, именно круглая. Короб прямоугольного сечения или какая-нибудь эллипсовидная конструкция, которая здесь нарисована. Она эти самые перенапряжения, к сожалению, ограничивает существенно в меньшей степени. И если вы хотите делать действительно экранированную конструкцию, то конструкцию кругового сечения всегда будет давать оптимальный эффект. Оптимальный эффект, если даже ток течет по этой конструкции. Ток течет по экрану, представьте себе, например, такую ситуацию. У вас есть осветительная люстра, например, в аэропорту или на маневровой площадке вокзала. Эта люстра висит на опоре. Опора используется, как стержневой молниеотвод для того, чтобы подать напряжение на эту люстру, вы можете подавать экранированным кабелем. Если вы это экранированный кабель проведете к металлической трубе круглого сечения, то, несмотря на то, что весь ток молнии практически пойдет по этой круглой трубе, у вас перенапряжения будут очень резко снижаться. Если вы возьмете короб прямоугольного сечения. Это снижение будет намного меньше.

Металлические экраны. Часть 2

— Наконец, экранировка от внешних полей, она тоже достаточно эффективна, если вы применяете металлические экраны круглого сечения, даже стальные. Медные, алюминиевые дают эффект значительно более сильные. Если все возможности исчерпаны и вы видите, что перенапряжение всё равно опасно для той электрической цепи, которую вы защищаете или для оборудования этой электрической цепи только в этом случае и только в этом случае надо говорить об УЗИПах и думать о том, чтобы УЗИПы были включены.

Следующая страница >>
^{слайды с 12 по 22}

Полезные материалы для проектировщиков:

Смотрите также: