Технический бюллетень TNP002 20.03.2009 г. Импульсы испытательных токов и напряжения

Импульсы испытательных токов и напряжения

Для расчетов импульсных перенапряжений и оценки характеристик устройств защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП) применяются испытательные импульсы токов и напряжений, соответствующие ударам молнии и коммутационным процессам в электрических сетях.

Параметры испытательных импульсов регламентируются ГОСТ Р МЭК 62305-1-2010 и ГОСТ IEC 61643-11-2013. Основными параметрами испытательных импульсов являются пиковое значение (амплитуда) и его длительность.

Пиковое значение I_max, U_max — максимальное значение тока или напряжения.

Фронт импульса — часть импульса тока или напряжения от виртуального начала импульса до пикового значения.

Длительность фронта импульса тока Т₁ — период времени между точками, в которых значение тока увеличивается с 10% до 90 % пикового значения c поправочным коэффициентом 1,25. (Рис.1).

Длительность фронта импульса напряжения Т₁ — период времени между точками, в которых значение напряжения увеличивается с 30% до 90 % пикового значения с поправочным коэффициентом 1,67. (Рис.2).

Начало импульса — точка пересечения оси времени и вспомогательной прямой, проходящей через точки фронта импульса. Длительность импульса Т₂ — время от начала импульса до 50% спада от пикового значения.

Имитация импульсных токов возникающих при прямом ударе молнии (ПУМ) в систему молниезащиты здания или в воздушную линию электропередач в месте удара или на небольшом расстоянии от него производится импульсом тока с длительностью 350 мкс и фронтом 10 мкс. Обозначается - импульс тока 10/350 мкс.

Имитации импульсных токов наведенных в металлических конструкциях и коммуникациях объекта при межоблачных разрядах, удаленных ударах молнии или коммутационных процессах в сетях высокого и низкого напряжения производится импульсом тока с длительностью 20 мкс и фронтом 8 мкс. Обозначается — импульс тока 8/20 мкс.

При испытаниях УЗИП применяется импульс напряжения длительность 50 мкс и фронтом 1,2 мкс. Обозначается - импульс напряжения 1,2/50 мкс.

С помощью испытательных импульсов тока и напряжения определяют способность УЗИП выдерживать токовые нагрузки. При оценке характеристик УЗИП необходимо сравнивать не только амплитуды испытательных импульсов, но и их формы. Заряд при импульсе тока 10/350 мкс в 17,5 раз превышает заряд при импульсе тока 8/20 мкс. (Рис.3).

УЗИП в низковольтных силовых распределительных системах до 1000 В, согласно ГОСТ IEC 61643-11-2013, в зависимости от способности проводить импульсные токи и вида испытаний классифицируются по классам: УЗИП класса I, II, III.

УЗИП класса I испытываются номинальным разрядным током In 8/20 мкс, импульсным напряжением 1,2/50 мкс и максимальным импульсным током Iimp 10/350 мкс. Предназначены для защиты электрооборудования в случае ПУМ в систему молниезащиты объекта или воздушную линию электропередач. Устанавливаются на вводе в здание во вводно-распределительном устройстве или главном распределительном щите.

УЗИП класса II испытываются номинальным разрядным током In 8/20 мкс, импульсным напряжением 1,2/50 мкс и максимальным разрядным током Imax 8/20 мкс. Предназначены для защиты электрооборудования от коммутационных перенапряжений или как вторая ступень защиты при ПУМ. Устанавливаются в распределительные щиты.

УЗИП класса III испытываются комбинированной волной, создаваемой генератором, который подает в разомкнутую цепь импульс напряжения 1,2/50 мкс и в короткозамкнутую цепь — импульс тока 8/20 мкс. Предназначены для защиты конечных потребителей от остаточных бросков напряжений и дифференциальных перенапряжений. Устанавливаются непосредственно вблизи защищаемого оборудования.

Литература:

1. ГОСТ Р МЭК 62305 «Защита от молнии» Части 1-4;
2. ГОСТ IEC МЭК 61643-12 (2022): «Устройства защиты от перенапряжений в низковольтных силовых распределительных системах. Часть 12. Принцип выбора и применения»;
3. ГОСТ Р МЭК 61643-11-2013 Устройства защиты от перенапряжений низковольтные Часть 11
4. ГОСТ Р 55194-2012 Электрооборудование и электроустановки переменного тока на напряжение от 1 до 750 кВ. Общие методы испытания электрической прочности изоляции
5. Технические материалы АО «Хакель».