Table Of ContentОграничители перенапряжений
низкого напряжения без искроразрядников
типа ASA-A для сетей 220/380 В (230/400 В)
УСТРОЙСТВА ДЛЯ ОГРАНИЧЕНИЯ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ (SPD)
Ограничители перенапряженийнизкого напряжения без искроразрядников
Перенапряжения в питающих электроэнергетиче-
ских сетях появляются вследствие атмосферных
разрядов, а также коммутационных операций и их
ASA
выступление неизбежно. Для того чтобы защищать
(APATOR SURGE ARRESTER)
электрические устройства от последствий перена-
+ буквенно-численное обозна-
пряжений следует применять устройства, ограничи-
вающие перенапряжения - SPD1, популярно называе- чение, уточняющее вид, пара-
метры и монтажные принад-
мыми ограничителями перенапряжений.
лежности
Самой большой опасностью для воздушных сетей
низкого напряжения являются молниевые перенапря-
жения. Перенапряжения в электрических системах,
вызванные молниевой волной, разделяются в зависи- Принцип работы ограничителя типа ASA-A
мости от их происхождения следующим образом: Основной задачей ограничителя является отвод на
• перенапряжения, связанные с непосредственным дей- землю электрического заряда, связанного с перена-
ствием молниевого импульса на воздушную линию, пряжением, появляющимся в проводах сети.
• перенапряжения, индицируемые в воздушных линиях Ограничитель, оснащенный варистором, реагирует на
вследствие молниевых разрядов на расстоянии, каждое изменение напряжения на своих зажимах. Ког-
• перенапряжения, переносимые индукционными и ем- да на него подается номинальное рабочее сетевое на-
костными связями между системами. пряжение, он проводит ток на уровне нескольких микро-
Защита от перенапряжения должна быть так разра- ампер. В случае появления в сетевых проводах воздуш-
ботана, чтобы перенапряжения были ограничены до ной линии электрического заряда, потенциал которо-
величин, которые не угрожают изоляции устройств. го превышает напряжение длительной работы Uc (на-
Наиболее эффективным методом защиты от пере- пример, заряд непосредственного атмосферного раз-
напряжения является установка ограничителей пе- ряда, индуцированный заряд), немедленно отводит его
ренапряжения наиболее близко (по возможности) за- на землю, не допуская к выступлению перенапряжения,
щищаемых устройств. которое могло бы быть опасным для изоляции. Благо-
Они являются основным средством защиты в сило- даря сильно нелинейной вольтамперной характеристи-
вых сетях переменного напряжения, как от атмос- ке варистора, при переходе от состояния проводимости
ферных, так и от коммутационных перенапряжений. в случае номинального напряжения сети, до состояния
В настоящее время реализация систем защиты от отвода заряда на землю при токе порядка нескольких
перенапряжений основана исключительно на ограни- килоампер (увеличение величины протекающего тока
чителях перенапряжений без искроразрядников с вари- на девять порядков величин!), напряжение на зажимах
сторами на основе окиси цинка. ограничителя увеличивается лишь в три раза.
1 акроним английского определения „surge protective devices” из английского „temporary overvoltages”
Ограничители перенапряженийнизкого напряжения без искроразрядников
Конструкция ду прочим, защиту от перенапряжений, передава-
Конструкция ограничителя типа ASA-A основана на ак- емых в систему от сети СН. Они защищают и сам
тивном элементе – варисторе, изготавливаемом со- трансформатор, а также выходные цепи станции нн.
гласно специализированной технологии из керамиче- • Концы воздушных радиальных линий нн.
ского материала на основе окиси цинка (ZnO) с рядом • Точки ответвлений воздушных линий нн.
примесей в виде окислов других металлов, прецизи- Для защиты длинных отрезков воздушной линии ре-
онная дозировка которых создает полупроводниковые комендуется применение ограничителей перенапря-
поверхностные слои на кристаллах окиси цинка, и ста- жений, например, через каждые 1000 м, а в „грозовых”
билизируют вольтамперную характеристику варисто- районах - через каждые 500 м.
ра. Ограничитель изготовлен методом непосредствен-
ной инжекции полиамида на варистор. Рабочие условия
• воздушные (корпус устойчив к ультрафиолетовому
ВЕРХНИЙ ВЫВОД излучению), могут применяться также для внутрен-
(ЛИНЕЙНЫЙ) них установок,
• приспособленные к работе на больших высотах до
2000 м над уровнем моря,
ВАРИСТОР • рабочая температура и температура хранения: рас-
ширенный диапазон от -40°С до +70°С.
• относительная влажность до 90%.
КОРПУС
Преимущества
НИЖНИЙ ВЫВОД
• низкий уровень защиты, который не зависит от кру-
(ЗАЗЕМЛЯЮЩИЙ)
тизны и полярности входного импульса,
• высокая способность поглощения энергии,
• стабильность характеристик во времени,
Применение
• высокая устойчивость к влиянию условий среды,
Для защиты от перенапряжений в случае непосред- • указатель перегрузки ограничителя* – сообщает
ственного и косвенного влияния молниевых и коммута- о долговременном увеличении напряжения в сети,
ционных импульсов в электроэнергетических системах что может стать причиной ее повреждения.
низкого напряжения от проходного изолятора низкого
напряжения трансформатора СН/нн вплоть до входа Нормативное соответствие
в здание или установку: Ограничители ASA-A соответствуют требованиям сле-
• Кабельные отводы воздушных электроэнергетиче- дующих стандартов:
ских линий – решение, широко применяемое при под- • PN-IEC 61643-1:2001 „Устройства для ограничения
ключении новых потребителей электрической энер- перенапряжений в распределительных сетях низкого
гии. В этом случае ограничители перенапряжений ис- напряжения. Часть 1: Технические требования и ме-
полняют роль не только защиты устройств конечного тоды испытаний”
потребителя, но защищают также кабель от послед- • PN-EN 60099-4:2001 „Ограничители перенапряжений.
ствий перенапряжений. Ограничители перенапряжений без искроразрядни-
• Воздушные присоединения, а также элементы элек- ков для сетей переменного тока”, а также связанных
троэнергетической сети – установка ограничителей стандартов.
перенапряжений гарантирует защиту устройств конеч-
ного потребителя, а также препятствует распростране- Типовые испытания
нию волны перенапряжения по элементам сети. Типовые испытания ограничителей перенапряжений
• Электроэнергетические станции СН/нн, сторона низ- типа ASA-A были проведены в Испытательной лабора-
кого напряжения – ограничители, устанавливаемые тории распределительной аппаратуры Института элек-
на стороне низкого напряжения, обеспечивают, меж- тротехники в Варшаве.
1
Ограничители перенапряженийнизкого напряжения без искроразрядников
Технические данные ограничителей типа ASA-A
Напряжение Номинальный разряд- Максимальный раз- Уровень защиты
длительной работы ный ток 8/20 мкс рядный ток 8/20 мкс по напряжению Up/Uc
Тип Uc In Imax Up
[Вrms] [кА] [кА] [Bpeak] -
ASA-A280-5 280 1110
ASA-A440-5 440 1750
5 30
ASA-A500-5 500 1990
ASA-A660-5 660 2650
4,0
ASA-A280-10 280 1110
ASA-A440-10 440 1750
10 40
ASA-A500-10 500 1990
ASA-A660-10 660 2650
Для напряжений системы............................................................................................................................................................................до 1000 В
Частота..............................................................................................................................................................................................................48 62 Гц
Способность поглощения энергии для ASA-A 5 кА................................................................................................................................3 кДж/1000 Вс
Способность поглощения энергии для ASA-A 10 кА..............................................................................................................................5 кДж/1000 Вс
Ограничители с такими параметрами соответствуют практически всем, выступающим в сетях низкого напряже-
ния, угрозам в виде кратковременных2 перенапряжений и гарантируют надежную защиту от атмосферных пере-
напряжений.
Габаритные эскизы
ограничитель перенапряжений исполнение А ограничитель перенапряжений исполнение В
1) линейные принадлежности (верхние)
16 мм2 - 120 мм2 16 мм2 - 120 мм2 зажим, односторонне зажим, односторонне зажим, двухсторонне трубочный провод втулка
пробивающий изоляцию пробивающий пробивающий
AL/AL 16 мм2 - 120 мм2 изоляцию изоляцию
ENSTO AL 16 мм2 - 95 мм2 AL 16 мм2 - 95 мм2
2) заземляющие принадлежности (нижние)
16 мм2 - 120 мм2 гибкий провод гибкий провод гибкий провод гибкий провод гибкий провод гибкий провод
в изоляции в изоляции в изоляции в изоляции в изоляции в изоляции
2 2 из английского „temporary overvoltages”
Ограничители перенапряженийнизкого напряжения без искроразрядников
Основные принципы подбора ограничителей перенапряжений в сетях низкого напря-
жения
С целью подбора SPD следует рассмотреть его три • TN-S в питающей сети существует соединение ней-
основных электрических параметра: трального провода с заземляющим проводом только
• напряжение длительной работы Uc, у питающего трансформатора (рисунок 1а),
• уровень защиты по напряжению Up, • TN-C нейтральный и заземляющий проводы являют-
• способность поглощения энергии. ся общими (PEN) и заземлены у трансформатора или
Кроме того, должна быть известной конфигурация сети вблизи него (рисунок 1b),
низкого напряжения и применяемая в ней система за- • TT нейтральная точка трансформатора заземлена
земления. В сетях низкого напряжения используется непосредственно, а установка потребителя заземле-
ряд методов обеспечения соединения с землей. Ниже на с помощью отдельного заземителя (рисунок 1с),
представлены различные системы и связанные с ними • IT в этой системе нет непосредственного соединения
стандартные обозначения. Каждая система обозначе- активных частей с землей, а заземлены доступные
на буквенным кодом, где: проводящие части элементов установки (рисунок 1d).
– Т: непосредственное соединение с землей На рисунке 1 представлено типовые способы заземле-
– N: нейтральная ния в сетях низкого напряжения, а также примеры рас-
– С: общая (комбинированная) положения ограничителей (SPD).
– S: сепарированная (раздельная) В некоторых специальных случаях ограничители могут
быть установлены между проводами фаза-фаза.
Рисунок 1. Различные способы заземления и примерные ветви защиты в трехфазной сети низкого напряжения
Обозначения:
А – защита трансформатора Tr
В – защита присоединения
ограничитель перенапряжений (SPD)
К – бак трансформатора
Rs – защитное заземление станции
Ro – заземление SPD
3
Ограничители перенапряженийнизкого напряжения без искроразрядников
Подбор величины длительной работы Uc
СИСТЕМА Способ включения ограничителя ASA
РАБОТЫ
Фазовый провод Нейтральный
СЕТИ Фазовый провод Фазовый провод Фазовый провод -
- нейтральный провод - провод
нн - провод PE - провод PEN фазовый провод
провод PE
TT ü ü ü ü
TN-C ü ü
TN-S ü ü ü ü
IT ü ü ü ü
Таблица 1. Примеры реализации защиты от перенапряжений в зависимости от системы работы сети нн.
Напряжение длительной работы Uc должно быть мень- Подбор выдерживаемой энергии
ше, чем самое высокое напряжение сети Um, которое Способность поглощения энергии устройством SPD
может появиться в месте установки ограничителя. в принципе определена для ограничителей класса II,
Предполагая, что величина Um в сети низкого напря- к которым относятся ограничители ASA-A, номиналь-
жения не превышает номинального напряжения сети ным разрядным током In и максимальным разрядным
Un более чем на 10%, напряжение длительной работы током Imax. Типовые величины номинального разряд-
ограничителя должно быть равным: ного тока для класса II это 5 кА и 10 кА, а декларируе-
Uc ≥ 1,1 Un / √3 для ограничителей включенных меж- мый производителем ток Imax для ограничителей со-
ду фазовым и нейтральным прово- ставляет соответственно 30 кА и 40 кА.
дами или между фазовым проводом Как следует из статистических данных (рисунок 2) 95%
и землей, молниевых токов по величине не превышает 80 кА.
Uc ≥ 1,1 Un для ограничителей включенных меж- В воздушной сети низкого напряжения удар молнии
ду фазами. в линию вызывает обычно поражение всех трех фаз
Согласно вышеуказанным выражениям, в сети 220/380 из-за небольших расстояний между проводами. Пред-
В и 230/400 В рекомендуется применить для ограничи- полагая, что ток молнии растекается по трем фазам
телей перенапряжений следующие нормализованные в обоих направлениях, величина тока в фазном про-
значения Uc воде может быть приближенно определена посред-
• Uc = 280 В для защиты фазовый провод – нейтраль- ством деления величины тока молнии на 6. Следова-
ный провод, а также фазовый провод – провод PEN тельно, в случае более, чем 95% непосредственных
(системы TT и TN), ударов молнии в линию разрядный ток в ограничителе
• Uc = 440 В для защиты фазовый провод – фазовый не превысит значения 13 кА, а в 75% случаев не пре-
провод (системы TT, TN, IT), высит значения 5 кА. Из этого следует, что в воздуш-
• Uc = 440 В для защиты фазовый провод – земля (си- ной сети низкого напряжения стандартно могут приме-
стема IT). няться ограничители типа ASA-A с номинальным раз-
рядным током: In = 5 кА и с максимальным разрядным
Выбор уровня защиты током Imax = 25 кА.
Уровень защиты по напряжению Up ограничителей В районе с большой грозовой опасностью рекомендует-
должен быть более низким, чем максимальное на- ся применять ограничители типа ASA-A с номинальным
пряжение, выдерживаемое защищаемой установ- разрядным током: In = 10 кА и с током Imax = 40 кА.
кой. Рекомендуется минимум 20% запас. Можно при- В особых случаях, когда ограничители применяют-
нять в качестве общего правила, что пониженное на- ся для защиты устройств, в которых может накапли-
пряжение Up ограничителей должно быть по возмож- ваться энергия большой величины (например, бата-
ности самым низким с целью обеспечения надежной реи конденсаторов), следует подбор средств защиты
защиты. от перенапряжений рассматривать в индивидуальном
Важным параметром характеристики ограничителей порядке.
перенапряжений является отношение Up/Uc (Up – пи-
ковое значение напряжения на зажимах SPD при про-
текании номинального разрядного тока In, Uc – дей-
Рисунок 2.
ствующее значение напряжения длительной работы).
Вероятность вы-
В случае современных типов ограничителей без искро-
ступления молни-
разрядников оно содержится в пределах от 4 до 5. При
евых токов с ам-
подборе типа ограничителя следует обратить внима-
плитудой превы-
ние на величину этого отношения. Чем меньше отно-
шающей величи-
шение Up/Uc, тем больше защитный резерв и тем бо-
ны на оси орди-
лее высокая надежность защиты изоляции защищае-
нат.
мых устройств.
4
1/2004/1
СПОСОБ ЗАКАЗА
D F1 G
C E1 F2
I
ЛИНЕЙНЫЕ ПРИНАДЛЕЖНОСТИ (ВЕРХНИЕ)
ASA-A
напряжение номинальный исполнение
длительной разрядный ограничителя
работы ток А или В
280, 440, 5 или 10 [кА]
или 660 [В]
ЗАЗЕМЛЯЮЩИЕ ПРИНАДЛЕЖНОСТИ (НИЖНИЕ)
K M, N, P F2
ВНИМАНИЕ: Ограничители упаковываются по 3 штуки. Принадлежности к ограничителям находятся в отдельной упаковке по 3 штуки.
Производитель оставляет за собой право на внесение технических изменений.
ISO 9001 ISO 14001
