Средства защиты систем автономного электроснабжения от воздействий мощных электромагнитных импульсов естественного и искусственного происхождения

Page 1
background image

101

Средства защиты систем 
автономного электроснабжения 
от воздействий мощных 
электромагнитных импульсов 
естественного и искусственного 
происхождения

УДК

 621.316

Фоминич

 

Э

.

Н

.,

д

.

т

.

н

., 

профессор

 

кафедры

 

электро

-

снаб

 

жения

электро

 

оборудо

 

вания

 

и

 

автоматики

 

ВИ

 (

ИТ

ВА

 

МТО

 

им

А

.

В

Хрулева

Хромов

 

В

.

В

.,

к

.

т

.

н

., 

старший

 

научный

 

сотрудник

 

ВИ

 (

ИТ

ВА

 

МТО

 

им

А

.

В

Хрулева

Филлипов

 

В

.

Г

.,

к

.

т

.

н

., 

доцент

заместитель

 

генерального

 

директора

 

ВНИЦ

 900 

ФГУП

 «

РФЯЦ

-

ВНИИТФ

им

академика

 

Е

.

И

Забабахина

» 

Курьяков

 

Е

.

А

.,

соискатель

 

ВИ

 (

ИТ

ВА

 

МТО

 

им

А

.

В

Хрулева

Ключевые

 

слова

:

система

 

автономного

 

электроснабже

-

ния

электромагнитное

 

воздействие

устройство

 

защиты

 

от

 

импульсных

 

перенапряжений

ограничитель

 

пере

-

напряжений

 

нелинейный

вентиль

-

ный

 

разрядник

Keywords:

autonomous power supply system, 
electromagnetic impact, device for pro-
tection against impulse surges, non-
linear surge suppressor, valve arrestor

В

 

статье

 

рассматриваются

 

современные

 

специальные

 

устройства

 

защиты

 

от

 

импульс

-

ных

 

перенапряжений

предназначенные

 

для

 

защиты

 

систем

 

автономного

 

электро

-

снабжения

 

на

 

номинальное

 

напряжение

 

до

 1000 

В

 

от

 

электромагнитных

 

воздействий

генерируемых

 

мощными

 

источниками

 

естественного

 

и

 

искусственного

 

происхождения

Приведены

 

технические

 

характеристики

 

данных

 

устройств

 

и

 

результаты

 

эксперимен

-

тальных

 

исследований

.

В

 

настоящее

 

время

 

про

-

изошел

 

значительный

 

прорыв

 

в

 

создании

 

тех

-

нических

 

средств

спо

-

собных

 

генерировать

 

мощные

 

электромагнитные

 

импульсы

 

(

ЭМИ

). 

В

 

этой

 

связи

 

проблема

 

защиты

 

электрооборудования

 

от

 

воздействий

 

мощных

 

ЭМИ

 

ста

-

новится

 

все

 

более

 

острой

 

и

 

акту

-

альной

Основным

 

методом

 

защи

-

ты

 

электрооборудования

 

систем

 

автономного

 

электроснабжения

 

(

САЭ

от

 

мощных

 

ЭМИ

 

является

 

применение

 

устройств

 

защиты

 

от

 

импульсных

 

перенапряжений

 

(

УЗИП

) [1–5]. 

До

 

конца

 90-

х

 

годов

 

прошлого

 

века

 

защита

 

электрооборудова

-

ния

 

на

 

номинальное

 

напряжение

 

до

 1000 

В

 

от

 

воздействий

 

мощ

-

ных

 

ЭМИ

 

осуществлялась

 

с

 

по

-

мощью

 

специальных

 

УЗИП

 — 

не

-

линейных

 

ограничителей

 

пере

-

напряжений

 

Джоуль

-28, 

БОН

-1(4) 

и

 

БОН

-20(40), 

нелинейных

 

ограни

-

чителей

 

перенапряжений

 

с

 

управ

-

ляемыми

 

тиристорами

 15

Р

 169, 

а

 

также

 

с

 

помощью

 

молниевых

 

вентильных

 

разрядников

 

РВН

-0,5. 

Указанные

 

типы

 

УЗИП

 

были

 

раз

-

работаны

 

в

 80-

е

 

годы

 

и

 

к

 

на

-

стоящему

 

времени

 

физически

 

и

 

морально

 

устарели

а

 

по

 

своим

 

тактико

-

техническим

 

характерис

-

тикам

 

не

 

позволяют

 

в

 

полной

 

мере

 

обеспечить

 

надежную

 

и

 

эф

-

фективную

 

защиту

 

от

 

воздействий

 

мощных

 

ЭМИ

задаваемых

 

совре

-

менными

 

стандартами

Министерством

 

обороны

 

Рос

-

сийской

 

Федерации

 

была

 

постав

-

лена

 

опытно

-

конструкторская

 

работа

 

по

 

разработке

 

и

 

созда

-

нию

 

принципиально

 

новых

 

типов

 

УЗИП

 

специального

 

исполнения

которые

 

должны

 

удовлетворять

 

установленным

 

современным

 

требованиям

 

по

 

защите

 

САЭ

 

от

 

воздействий

 

мощных

 

элек

-

тромагнитных

 

импульсов

 

ис

-

кусственного

 

происхождения

Организациями

 

ВИ

  (

ИТ

и

 

НИИ

 

(

ВСИ

 

МТО

 

ВС

 

РФ

Военной

 

ака

-

демии

 

МТО

 

имени

 

генерала

 

ар

-

мии

 

А

.

В

Хрулева

 

были

 

разра

-

ботаны

 

научно

 

обоснованные

 

тактико

-

технические

 

требования

 

к

 

новым

 

типам

 

УЗИП

В

 

соответ

-

ствии

 

с

 

данными

 

требованиями

 

организациями

 

ОАО

 «

Авангард

», 

Российский

 

федеральный

 

ядер

-

ный

 

центр

 — 

Всероссийский

 

НИИ

 

технической

 

физики

 

им

акаде

-

мика

 

Е

.

И

Забабахина

 

и

 

Всерос

-

сийский

 

электротехнический

 

ин

-

ститут

 

им

В

.

И

Ленина

 

для

 

САЭ

 

на

 

номинальные

 

напряжения

 

до

 

1000 

В

 

разработан

 

и

 

запущен

 

в

 

серийное

 

производство

 

арсе

-

нал

 

специальных

 

устройств

 

за

-

щиты

 

от

 

мощных

 

ЭМИ

 [6–8]. 

 4 (49) 2018


Page 2
background image

102

При

 

разработке

 

требований

 

к

 

УЗИП

 

реализована

 

зоновая

 

концепция

 

защиты

приведенная

 

в

 [3, 9].

Для

 

гарантированной

 

защиты

 

объекта

 

от

 

воздействия

 

мощных

 

импульсов

 

тока

 

и

 

напряжения

 

«

Зоновой

 

концепцией

 

защиты

» 

предусмотрена

 

трехступенчатая

 

схема

 

включения

 

УЗИП

.

Основные

 

классы

 

УЗИП

 

для

 

низковольтных

 

электрических

 

сетей

методики

 

их

 

испытаний

 

и

 

принципы

 

применения

 

приведе

-

ны

 

в

 

стандартах

 

МЭК

 

и

 

следую

-

щих

 

отечественных

 

ГОСТах

:

 

ГОСТ

 

Р

 51992-2002 «

Устрой

-

ства

 

защиты

 

от

 

перенапряже

-

ний

 

для

 

низковольтных

 

систем

 

распределения

 

электроэнер

-

гии

Часть

 1. 

Требования

 

к

 

экс

-

плуатационным

 

характеристи

-

кам

 

и

 

методы

 

испытаний

»;

 

ГОСТ

 

Р

 50571.19-2000 «

Элек

-

троустановки

 

зданий

Часть

 4. 

Требования

 

по

 

обеспечению

 

безопасности

Глава

 44. 

За

-

щита

 

от

 

перенапряжений

Раз

-

дел

 443. 

Защита

 

электроуста

-

новок

 

от

 

грозовых

 

и

 

коммута

-

ционных

 

перенапряжений

».

Согласно

 

требованиям

 

данных

 

стандартов

 

УЗИП

 

в

 

зависимости

 

от

 

способности

 

отводить

 

импульс

-

ные

 

токи

 

и

 

места

 

их

 

установки

 

делятся

 

на

 

классы

: 1, 2, 3. 

Основ

-

ные

 

требования

 

к

 

ограничителям

 

перенапряжения

 

разных

 

классов

 

приведены

 

в

 

таблице

 1.

В

 

соответствии

 

с

 

данной

 

кон

-

цепцией

 

на

 

вводах

 

питающих

 

ли

-

ний

 

в

 

сооружения

в

 

которых

 

раз

-

мещается

 

электрооборудование

устанавливаются

 

УЗИП

 

класса

 

защиты

 1, 

на

 

сборных

 

шинах

 

глав

-

ных

 

распределительных

 

щитов

 

устанавливаются

 

УЗИП

 

класса

 2, 

а

 

на

 

распределительных

 

щитах

 

(

щитах

 

питания

или

 

на

 

входах

 

в

 

электрооборудование

 

устанав

-

ливаются

 

УЗИП

 

класса

 3.

Согласно

 

данной

 

концепции

 

в

 

ОКР

 

разработаны

 

УЗИП

 3-

х

 

классов

 

защиты

:

 

УЗИП

 

класса

 

защиты

 1, 

тип

 1 

и

 

тип

 2;

 

УЗИП

 

класса

 

защиты

 2;

 

УЗИП

 

класса

 

защиты

 3.

Технические

 

характеристики

 

УЗИП

 0,4 

кВ

 

класса

 

защиты

 1 

при

-

водятся

 

в

 

таблице

 2. 

УЗИП

 

первого

 

класса

 

защиты

 

является

 

устройством

 

комбиниро

-

ванного

 

типа

а

 

УЗИП

 2 

и

 3 

классов

 

защиты

 

устройствами

 

ограничива

-

ющего

 

типа

Требования

 

к

 

УЗИП

 

заданы

 

для

 

двух

 

видов

 

воздей

-

ствующих

 

токов

 

и

 

напряжений

:

 

параметры

 

токов

 

и

 

напряжений

 

при

 

воздействиях

 

мощных

 

ЭМИ

 

искусственного

 

происхождения

задаваемые

 

действующими

 

нормативными

 

документами

;

 

параметры

 

токов

 

и

 

напряжений

 

при

 

прямых

 

ударах

 

молнии

.

Табл

. 1. 

Требования

 

к

 

ограничителям

 

перенапряжения

 

разных

 

классов

 

защиты

Класс

 

устройства

Назначение

 

устройства

1

Предназначены

 

для

 

защиты

 

от

 

прямых

 

ударов

 

молнии

 

в

 

систему

 

молниезащиты

 

здания

 (

объекта

или

 

воздушную

 

линию

 

электропередачи

 (

ЛЭП

). 

Устанавливаются

 

на

 

вводе

 

в

 

здание

 

во

 

вводно

-

распредели

-

тельном

 

устройстве

 (

ВРУ

или

 

главном

 

распределительном

 

щите

 (

ГРЩ

). 

Нормируются

 

импульсным

 

то

-

ком

 

I

imp

 

с

 

формой

 

волны

 10/350 

мкс

.

2

Предназначены

 

для

 

защиты

 

токораспределительной

 

сети

 

объекта

 

от

 

коммутационных

 

помех

 

или

 

как

 

вторая

 

ступень

 

защиты

 

при

 

ударе

 

молнии

Устанавливаются

 

в

 

распределительные

 

щиты

Нормируются

 

импульсным

 

током

 

с

 

формой

 

волны

 8/20 

мкс

.

3

Предназначены

 

для

 

защиты

 

потребителей

 

от

 

остаточных

 

бросков

 

напряжений

защиты

 

от

 

дифференци

-

альных

 (

несимметричных

перенапряжений

 (

например

между

 

фазой

 

и

 

нулевым

 

рабочим

 

проводником

 

в

 

системе

 TN-S), 

фильтрации

 

высокочастотных

 

помех

Устанавливаются

 

непосредственно

 

возле

 

потре

-

бителя

Нормируются

 

комбинированной

 

волной

 

напряжения

 (1,2/50) 

мкс

 

и

 

тока

 (8/20) 

мкс

.

Табл

. 2. 

Технические

 

характеристики

 

УЗИП

 0,4 

кВ

 

класса

 

защиты

 1

Наименование

 

параметра

Количест

-

венные

 

значения

Номинальное

 

рабочее

 

напряжение

 (

постоянное

 

и

 

переменное

 

частотой

 

до

 400 

Гц

), 

кВ

не

 

более

0,22 / 0,38

Максимальное

 

длительное

 

рабочее

 

напряжение

кВ

не

 

более

0,24 / 0,42

Остаточное

 

напряжение

 (

пиковое

 

значение

 

напряжения

появля

-

ющееся

 

на

 

выводах

 

УЗИП

вследствие

 

прохождения

 

разрядного

 

тока

), 

кВ

не

 

более

• 

УЗИП

 

тип

 1

• 

УЗИП

 

тип

 2

4

2,5 

Ожидаемый

 

ток

 

короткого

 

замыкания

 

источника

 

питания

кА

30

Параметры

 

токов

 

и

 

напряжений

 

при

 

воздействиях

 

мощных

 

ЭМИ

Номинальный

 (

многократный

разрядный

 

ток

 

ЭМИ

выдерживае

-

мый

 

каждым

 

полюсом

кА

50

Максимальный

 (

однократный

разрядный

 

ток

 

ЭМИ

выдерживае

-

мый

 

каждым

 

полюсом

кА

75

Длительность

 

фронта

 

импульсов

 

тока

 

ЭМИ

 

на

 

входе

 

УЗИП

 

на

 

уровне

 0,1–0,9 

амплитуды

с

не

 

более

0,5 · 10

-6

Длительность

 

импульсов

 

тока

 

ЭМИ

 

на

 

входе

 

УЗИП

 

на

 

уровне

 

0,5 

амплитуды

с

не

 

менее

5 · 10

-3

Скорость

 

нарастания

 

воздействующего

 

импульса

 

напряжения

кВ

/

мкс

не

 

менее

 

100

Параметры

 

токов

 

и

 

напряжений

при

 

воздействиях

 

молнии

 

и

 

коммутационных

 

перенапряжений

Импульсный

 

ток

, (10/350 

мкс

), 

кА

150

Номинальный

 

разрядный

 

ток

, (8/20 

мкс

), 

кА

75

Коммутационные

 

перенапряжения

кВ

4,5

ОБОРУДОВАНИЕ


Page 3
background image

103

Принципиальная

 

электриче

-

ская

 

схема

 

фазного

 

модуля

 

УЗИП

 

класса

 

защиты

 

приведена

 

на

 

рисунке

 1. 

УЗИП

 

класса

 

защиты

 1 

является

 

наиболее

 

энергоемким

 

устройством

 

защиты

 

и

 

не

 

имеет

 

аналогов

 

по

 

величине

 

и

 

энергии

 

воздействующих

 

токов

 

ни

 

в

 

Рос

-

сии

ни

 

за

 

рубежом

.

В

 

состав

 

фазного

 

модуля

 

УЗИП

 

входят

 

блок

 

фильтра

 

низких

 

частот

 

А

1; 

 

блок

 

ограничения

 

напряжения

 

А

2;

 

блок

 

коммутации

 

А

3;

 

блок

 

запуска

 

РВУ

 

А

4.

Защитные

 

функции

 

устройства

 

выполняются

 

в

 

четыре

 

этапа

На

 

первом

 

этапе

 

работает

 

блок

 

филь

-

тра

 

низких

 

частот

При

 

поступле

-

нии

 

импульса

 

перенапряжения

 

на

 

вход

 

ХА

 

индуктивность

 

L

 

и

 

емкость

 

C

 

сглаживают

 

фронт

 

импульса

 

и

 

обеспечивают

 

включение

 

бло

-

ка

 

ограничения

 

напряжения

На

 

втором

 

этапе

 

блоком

 

варисторов

 

R

1

R

2

 

осуществляется

 

ограниче

-

ние

 

перенапряжения

 

до

 

заданного

 

уровня

не

 

превышающего

 1500 

В

Длительность

 

работы

 

блока

 

вари

-

сторов

 

определяется

 

временем

 

включения

 

вакуумного

 

разрядника

 

(

блока

 

коммутации

). 

На

 

третьем

 

этапе

 

включает

-

ся

 

вакуумный

 

разрядник

 

U

1

  (

блок

 

коммутации

и

 

закорачивает

 

ли

-

нию

 

электропередачи

 

на

 

землю

 

и

 

шунтирует

 

блок

 

ограничения

 

напряжения

снимая

 

с

 

него

 

на

-

грузку

Момент

 

включения

 

ваку

-

умного

 

разрядника

 

определяется

 

временем

 

подачи

 

запускающего

 

импульса

формируемого

 

блоком

 

запуска

на

 

управляющий

 

элек

-

трод

 2 

вакуумного

 

разрядника

Время

 

подачи

 

запускающего

 

им

-

пульса

 

задается

 

выбором

 

пара

-

метров

 

интегрирующей

 

цепочки

 

R

3

C

3

R

5

На

 

четвертом

 

этапе

по

 

оконча

-

нии

 

воздействия

 

помех

обеспечи

-

вается

 

восстановление

 

всех

 

за

-

 

щитных

 

функций

 

УЗИП

 

и

 

подго

-

товка

 

к

 

ограничению

 

последую

-

щих

 

воздействий

.

Внешний

 

вид

 

УЗИП

-0,4 1 

клас

-

са

 

без

 

внешнего

 

корпуса

 

приве

-

ден

 

на

 

рисунке

 2.

УЗИП

 2 

и

 3 

классов

 

защиты

 

ограничивающего

 

типа

 

выполне

-

ны

 

на

 

основе

 

высоконелинейных

 

резисторов

Принципиальная

 

электрическая

 

схема

 

фазного

 

модуля

 

УЗИП

 2 

и

 3 

классов

 

за

-

U

1

1

2

3

R

1

A4

R

3

U

3

U

2

C

3

T

1

C

2

R

5

R

4

3

18

1 мк Ф - 1 к В

10 М

R

6

50- 75

470 п - 10 к В

R

2

Х 1A

ХA

0

L

C

1

0,6 мк Ф - 1,6 к В

A3

A2

A1

Рис

. 1. 

Принципиальная

 

электрическая

 

схема

 

фазного

 

модуля

 

защитного

 

устройства

 1 

класса

Рис

. 2. 

Внешний

 

вид

 

одной

 

фазы

 

УЗИП

 

класса

 

защиты

 1

щиты

 

приведена

 

на

 

рисунке

  3

а

а

 

внешний

 

вид

 — 

на

 

рисунке

 3

б

.

Технические

 

характеристики

 

УЗИП

 0,4 

кВ

 

классов

 

защиты

 2 

и

 3, 

приводятся

 

в

 

таблице

 3. 

Прин

-

ципиальная

 

электрическая

 

схема

 

фазного

 

модуля

 

УЗИП

-3 

анало

-

гична

 

УЗИП

-2.

В

 

соответствии

 

с

 

требования

-

ми

 

действующих

 

нормативов

 

по

 

разработке

 

технических

 

средств

ГОСТов

 

и

 

военных

 

стандартов

 

были

 

проведены

 

Государствен

-

ные

 

испытания

 

опытных

 

образ

-

цов

 

УЗИП

Целью

 

испытаний

 

яв

-

лялась

 

проверка

 

соответствия

 

состава

 

и

 

характеристик

 

УЗИП

 

техническим

 

требованиям

необ

-

Рис

. 3. 

УЗИП

 

класса

 

защиты

 2: 

а

принципиальная

 

электрическая

 

схема

 

фаз

-

ного

 

модуля

 

защиты

б

внешний

 

вид

L1

L2

L3

N

FV 4

FV 3

FV 2

FV 1

б

)

а

)

 4 (49) 2018


Page 4
background image

104

ходимым

 

для

 

принятия

 

решения

 

о

 

возможности

 

их

 

постановки

 

на

 

производство

 

и

 

использования

 

по

 

назначению

Испытания

 

проводились

 

на

 

стендах

-

имитаторах

 

эксперимен

-

тально

-

испытательных

 

баз

 

орга

-

низаций

 

ФГУП

  «

РФЯЦ

-

ВНИИТФ

 

им

академика

 

Е

.

И

Забабахина

» 

Высоковольтный

 

научно

-

иссле

-

довательский

 

Центр

  (

ВНИЦ

) 900 

и

 

ВИ

  (

ИТ

ВА

 

МТО

В

 

качестве

 

средств

 

испытаний

 

УЗИП

 

тока

-

ми

 

и

 

напряжениями

 

ЭМИ

молнии

 

и

 

коммутационными

 

перенапряже

-

ниями

 

использовались

 

установки

 

ГИТ

-50/5-

М

 

и

 

ГИТ

-

Л

Блок

-

схема

 

установки

 

ГИТ

 50/5

М

 

приводится

 

на

 

рисунке

 4. 

Генератор

 

импульсных

 

токов

 

ГИТ

-

Л

 

позволяет

 

воспроизводить

 

импульсные

 

токи

 

с

 

различными

 

амплитудами

 

при

 

широком

 

регули

-

ровании

 

временных

 

форм

Техни

-

ческие

 

характеристики

 

ГИТ

-

Л

 

при

-

водятся

 

в

 

таблице

 4. 

Функционально

 

каждая

 

секция

 

ГИТ

-

Л

 

содержит

 

зарядное

 

устрой

-

ство

емкостный

 

накопитель

 

энергии

 

(

ЕНЭ

), 

блок

 

коммутаторов

форми

-

рующий

 

блок

систему

 

управления

 

и

 

контроля

систему

 

поджига

  (

запу

-

ска

и

 

систему

 

заземления

Принцип

 

работы

 

обеих

 

секций

 

аналогичен

конденсаторы

 

ЕНЭ

 

заряжаются

 

от

 

зарядного

 

устройства

 

до

 

заданно

-

го

 

напряжения

В

 

процессе

 

заряда

 

ЕНЭ

 

отделяются

 

от

 

нагрузки

 

блоком

 

коммутаторов

При

 

поступлении

 

на

 

коммутаторы

 

запускающих

 

импуль

-

сов

 

от

 

системы

 

поджига

 

происходит

 

разряд

 

ЕНЭ

 

на

 

нагрузку

 

через

 

фор

-

мирующий

 

блок

задающий

 

требуе

-

мую

 

амплитуду

 

и

 

форму

 

импульса

 

в

 

нагрузке

В

 

качестве

 

примера

 

на

 

рисунке

 5 

приводятся

 

осциллограммы

 

им

-

пульса

 

тока

 

и

 

остающегося

 

напряжения

 

на

 

УЗИП

 

класса

 

защиты

 1 

при

 

воздействии

 

токов

 

ЭМИ

Табл

. 3. 

Технические

 

характеристики

 

УЗИП

 0,4 

кВ

 

класса

 

защиты

 2 

и

 3

Наименование

 

параметра

Количественные

значения

УЗИП

 

класса

защиты

 2

УЗИП

 

класса

защиты

 3

Номинальное

 

рабочее

 

напряжение

 (

постоянное

 

и

 

переменное

 

частотой

 

до

 400 

Гц

), 

кВ

не

 

более

0,22 / 0,38

0,22 / 0,38

Максимальное

 

длительно

 

рабочее

 

напряжение

U

С

кВ

не

 

более

0,25 / 0,44

0,25 / 0,44

Ожидаемый

 

ток

 

короткого

 

замыкания

 

источника

 

питания

I

Р

кА

20

10

Токи

 

утечки

 

в

 

каждом

 

полюсе

 

относительно

 

корпуса

 

при

 

напряжении

 

переменного

 

тока

 220 

В

частотой

 50 

Гц

А

не

 

более

 

6 · 10

-3

6 · 10

-3

Уровень

 

напряжения

 

защиты

 

U

Р

кВ

2,5

1,5

Принцип

 

действия

 

ограничи

-

вающего

 

типа

 

ограничи

-

вающего

 

типа

Параметры

 

токов

 

и

 

напряжений

 

ЭМИ

Номинальный

 (

многократный

разрядный

 

ток

 

ЭМИ

выдерживаемый

 

каждым

 

полюсом

кА

 

5

1

Максимальный

 (

однократный

разрядный

 

ток

 

ЭМИ

выдерживаемый

 

каждым

 

полюсом

кА

10

5

Длительность

 

фронта

 

импульсов

 

тока

 

ЭМИ

 

на

 

вхо

-

де

 

УЗИП

 

на

 

уровне

 0,1–0,9 

амплитуды

с

не

 

более

0,5 · 10

-6

0,5 · 10

-6

Длительность

 

импульсов

 

тока

 

ЭМИ

 

на

 

входе

 

УЗИП

 

на

 

уровне

 0,5 

амплитуды

с

не

 

менее

5 · 10

-3

5 · 10

-3

Скорость

 

нарастания

 

воздействующего

 

импульса

 

напряжения

кВ

/

мкс

не

 

менее

 

50

10

Количество

 

импульсов

 

напряжения

 

и

 

тока

вы

-

держиваемых

 

устройством

 

без

 

нарушения

 

функ

-

циональных

 

способностей

не

 

менее

 

10

10

Параметры

 

токов

 

и

 

напряжений

при

 

воздействиях

 

молнии

 

и

 

коммутационных

 

перенапряжений

Максимальный

 

разрядный

 

ток

I

m

 (8/20 

мкс

), 

кА

75

50

Номинальный

 

разрядный

 

ток

I

n

 (8/20 

мкс

), 

кА

50 10

Коммутационные

 

перенапряжения

кВ

4,5

4,5

 

Пульт

управления

Зарядное

устройство

50 кВ

Зарядное

устройство

5 кВ

ГИТ 5 кВ

ГИТ 50 кВ

Разрядник

Диодный

модуль

УЗИП

Шунт

ДН-50

Источник

220 В, 50 Гц

Рис

. 4. 

Блок

-

схема

 

установки

 

ГИТ

 50/5

М

Табл

. 4. 

Технические

 

характеристики

генератора

 

импульсных

 

токов

 

ГИТ

-

Л

Наименование

 

характеристики

Количественные

значения

Секция

 1

Секция

 2

Запасаемая

 

энергия

МДж

до

 2

до

 4

Наибольшее

 

рабочее

 

напряже

-

ние

кВ

50

10 (5)

Номинальное

 

напряжение

кВ

40 ± 4

8 ± 0,8

Диапазон

 

регулирования

 

напря

-

жения

кВ

25…50

0,5…10

Максимальный

 

ток

 

в

 

нагрузке

кА

400

100

Время

 

заряда

мин

3

6

Пределы

 

изменения

 

тока

 

в

 

на

-

грузке

:

– 

по

 

амплитуде

кА

– 

по

 

длительности

 

фронта

мкс

– 

по

 

длительности

 

полуспада

мс

15…400

1…40

0,05…3

3…100 

30…770

0,1…100

Тип

 

конденсаторов

ИК

-50-3

ИС

 5-200

ОБОРУДОВАНИЕ


Page 5
background image

105

Результаты

 

Государственных

 

испытаний

 

опыт

-

ных

 

образцов

 

УЗИП

 

на

 

моделирующих

 

комплексах

воспроизводящих

 

мощные

 

ЭМИ

подтвердили

 

соот

-

ветствие

 

тактико

-

технических

 

характеристик

 

УЗИП

 

предъявляемым

 

к

 

ним

 

требованиям

 

действующими

 

ГОСТ

 

ами

 

и

 

военными

 

стандартами

.

ВЫВОДЫ

Разработанные

 

в

 

ОКР

 

типы

 

УЗИП

 

удовлетворяют

 

современным

 

требованиям

 

ГОСТов

 

и

 

военных

 

стан

-

дартов

 

в

 

части

 

защиты

 

электрооборудования

 

от

 

воз

-

действий

 

мощных

 

ЭМИ

генерируемых

 

источниками

 

естественного

 

и

 

искусственного

 

происхождения

На

-

личие

 

арсенала

 

данных

 

УЗИП

 

позволяет

 

реализовать

 

регламентируемые

 

современными

 

нормативными

 

до

-

кументами

 

требования

 

по

 

защите

 

электрооборудова

-

ния

 

на

 

основе

 «

зоновой

» 

концепции

.  

REFERENCES

1. IEC-61643-12 (2002). Low-voltage 

surge protective devices. Part 12. 
Surge protective devices connected 
to low-voltage power distribution 
systems. Selection and application 
principles. Moscow, Standartinform 
Publ., 2013. 84 p. (in Russian)

2. IEC-61024-1  (1990).  Protection 

against lightning. Part 1. General 
principles. Moscow, Standartinform 
Publ., 2013. 47 p. (in Russian)

3.  State Standard 51992-2002. Surge 

protective devices connected to low-
voltage power distribution systems. 

 

Part 1. Performance requirements 
and testing methods. Moscow, Gos-
standart of Russia Publ., 2003. 49 p. 
(in Russian)

4. State  Standard  50571.19-2000. 

Electrical installations of buildings. 
Part 4. Protection for safety. Chapter 
44. Protection against overvoltag-
es. Section 443. Protection against 

overvoltages of atmospheric origin 
or due to switching. Moscow, Goss-
tandart of Russia Publ., 2002. 7 p. (in 
Russian)

5. 

State Standard 50571.20-2000. 
Electrical installations of buildings. 
Part 4. Protection for safety. Chapter 
44. Protection against overvoltages. 
Section 444. Protection against elec-
tromagnetic interferences (EMI) in 
installations of buildings. Moscow, 
Gosstandart of Russia Publ., 2002. 
13 p. (in Russian)

6.  Fominich E.N., Khromov V.V. De-

vices of autonomous power supply 
systems for protection from power-
ful electromagnetic disturbances. 

Sovremennyye problemy sozdaniya 
i ekspluatatsii vooruzheniya, voyen-
noy i spetsialnoy tekhniki. Sbornik 
statey III Vserossiyskoy nauchno-
prakticheskoy konferentsii

 [Col-

lected papers of the III All-Russian 

Scienti

 c and Practical Conference  

"Modern problems of arms, military 
and special equipment production 
and operation"], 2016, pp. 474-476

7. Fominich E.N., Filippov V.G., Isa-

kov A.V. Universal combined device 
for protecting 6-10 kV power sup-
ply systems from powerful electro-
magnetic disturbances. 

Tekhnologii 

elektromagnitnoy sovmestimosti 

[Electromagnetic Compatibility Tech-
nologies], 2013, no.1(44), pp. 8-22. 
(In Russian)

8. Alferov D.F., Ivanov V.P., Sidorov 

V.A. Controlled vacuum arresters: 
basic properties and applications. 
ELEKTRO. [ELECTRO], 2002, no. 
2, pp. 31–37. (in Russian)

9. Zorichev  A.  Lightning  protection. 

Zonal concept. 

Novosti Elektrotekh-

niki

 [Electrical engineering news], 

2004, no. 3(27). (in Russian)

ЛИТЕРАТУРА

1. 

МЭК

-61643-12 (2002). 

Устройства

 

защиты

 

от

 

перенапряжений

 

для

 

низковольтных

 

систем

 

распреде

-

ления

 

электроэнергии

Часть

 12. 

Выбор

 

и

 

принципы

 

применения

М

.: 

Стандартинформ

, 2013. 84 

с

.

2. IEC-61024-1 (1990). 

Молниезащита

 

строительных

 

конструкций

Часть

 1. 

Общие

 

принципы

М

.: 

Стандартин

-

форм

, 2013. 47 

с

.

3. 

ГОСТ

 

Р

 51992-2002. 

Устройства

 

за

-

щиты

 

от

 

перенапряжений

 

для

 

низ

-

ковольтных

 

систем

 

распределения

 

электроэнергии

Часть

 1. 

Требова

-

ния

 

к

 

эксплуатационным

 

характе

-

ристикам

 

и

 

методы

 

испытаний

М

.: 

Госстандарт

 

России

, 2003. 49 

с

.

4. 

ГОСТ

 

Р

 50571.19-2000. 

Электро

-

установки

 

зданий

Часть

 4. 

Требова

-

ния

 

по

 

обеспечению

 

безопасности

Глава

 44. 

Защита

 

от

 

перенапряже

-

ний

Раздел

 443. 

Защита

 

электро

-

установок

 

от

 

грозовых

 

и

 

комму

-

тационных

 

перенапряжений

М

.: 

Госстандарт

 

России

, 2002. 7 

с

.

5. 

ГОСТ

 

Р

 50571.20-2000. 

Электроуста

-

новки

 

зданий

Часть

 4. 

Требования

 

по

 

обеспечению

 

безопасности

Гла

-

ва

 44. 

Защита

 

от

 

перенапряжений

Раздел

 444. 

Защита

 

электроустано

-

вок

 

от

 

перенапряжений

вызванных

 

электромагнитными

 

помехами

М

.: 

Госстандарт

 

России

, 2002. 13 

с

.

6. 

Фоминич

 

Э

.

Н

., 

Хромов

 

В

.

В

Устрой

-

ства

 

защиты

 

систем

 

автономно

-

го

 

электроснабжения

 

от

 

мощных

 

электромагнитных

 

воздействий

 / 

Современные

 

проблемы

 

созда

-

ния

 

и

 

эксплуатации

 

вооружения

военной

 

и

 

специальной

 

техники

Сборник

 

статей

 III 

Всероссийской

 

научно

-

практической

 

конференции

М

., 2016. 

С

. 474–476.

7. 

Фоминич

 

Э

.

Н

., 

Филиппов

 

В

.

Г

., 

Иса

-

ков

 

А

.

В

Универсальное

 

комбиниро

-

ванное

 

устройство

 

для

 

зашиты

 

си

-

стем

 

электроснабжения

 6(10) 

кВ

 

от

 

мощных

 

электромагнитных

 

воздей

-

ствий

 // 

Технологии

 

электромагнит

-

ной

 

совместимости

, 2013, 

 1(44). 

С

. 8–22.

8. 

Алферов

 

Д

.

Ф

., 

Иванов

 

В

.

П

., 

Сидо

-

ров

 

В

.

А

Управляемые

 

вакуумные

 

разрядники

основные

 

свойства

 

и

 

применение

 // 

ЭЛЕКТРО

, 2002, 

 2. 

С

. 31–37.

9. 

Зоричев

 

А

Молниезащита

Зоновая

 

концепция

 // 

Новости

 

электротехни

-

ки

, 2004, 

 3(27).

Рис

. 5. 

Осциллограммы

 

импульсов

 

тока

 

и

 

остаточного

 

напряжения

 

на

 

УЗИП

 

класса

 

защиты

 1 

при

 

воздействиях

 

токов

 

ЭМИ

Остаточное

 

напряжение

Ток

 

в

 

цепи

U

ост

 = 1420 

В

  

I

 = 50 

кА

 4 (49) 2018


Читать онлайн

В статье рассматриваются современные специальные устройства защиты от импульсных перенапряжений, предназначенные для защиты систем автономного электроснабжения на номинальное напряжение до 1000 В от электромагнитных воздействий, генерируемых мощными источниками естественного и искусственного происхождения. Приведены технические характеристики данных устройств и результаты экспериментальных исследований.

Поделиться:

«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение»