5 Подавление помех

1. Грозозащита — концепция грозозащитных зон

Существует различие между внешней и внутренней грозозащитой. Первая служит для защиты людей и зданий и представляет собой при прямых ударах молнии в здание один или несколько низкоомных и малоиндуктивных путей тока молнии на землю (молниеотвод, состоящий из токоприемника, спуска и системы заземления). Наличие системы заземления является основным условием для внутренней грозозащиты. Последняя защищает электрические установки и электронные приборы внутри зданий от частичных токов молнии и повышений потенциала в системе заземления, а также от связанных с ударами молний электромагнитных полей.

Внешняя грозозащита является классической и производится в соответствии с VDE 0185 [Дополнительная литература]. Внутренняя грозозащита приобрела значение лишь в последние годы в связи с широким распространением микроэлектроники.

Под внутренней грозозащитой понимают ряд мероприятий, которые способствуют защите от перенапряжений в силовой сети (коммутационные, грозовые перенапряжения). Важнейшим мероприятием, прежде всего, является выравнивание потенциалов всех проводящих частей (трубы отопления, системы газоснабжения, водопроводные) с потенциалом молниеотвода, заземлителя и заземленным нейтральным проводом сети. Далее между активными проводами Л1 , Л2 , Л3 и уравнительной шиной включаются вентильные разрядники (рисунок 5.1). Вентильные разрядники срабатывают как при перенапряжениях, поступающих из сети, так и при повышениях потенциала точки А во время прямого удара молнии. В последнем случае точка А испытывает по отношению к удаленной земле, например земле питающего распределительного трансформатора, повышение потенциала, теоретически лежащее в мегавольтовой области Однако напряжение между уравнительной шиной и фазами сети никогда не становится больше, чем напряжение срабатывания вентильных разрядников. Другими словами, вся внутренняя электропроводка испытывает одинаковое повышение потенциала.

Рисунок 5.1 – Выравнивание потенциалов и ступенчатая защита от перенапряже­ний, обусловленных атмосферными разрядами

В предположении отношения сопротивлений заземления и проводов электроснабжения 1:10 приблизительно 10% всего тока молнии проходит через провода энергоснабжения, причем эти 10% распределяются по отдельным проводам. Тем самым пере­напряжения, обусловленные молнией у потребителя, остаются наверняка меньшими 6 кВ. Наряду с классическими вентильны­ми разрядниками во внутренней грозозащите применяются спе­циальные вентили с параллельным соединением искрового разрядника и варистора. Варистор ограничивает перенапряжения, возникающие относительно часто вследствие дальних ударов мол­ний, искровой разрядник срабатывает при прямом ударе молнии, если из-за больших токов на варисторе остается достаточно высокое остаточное напряжение . При необходимости остающиеся перенапряжения, меньшие 6 кВ, могут быть еще уменьшены дополнительно включенными, развязанными последовательными индуктивностями, варисторами. Благодаря рационально эшелонированной защите можно, как и в сетях высокого напряжения достичь требуемой координации изоляции. По VDE0110 [10.36] в сетях напряжением 230/400 В, в зависимости от удаления от ответвления к потребителю и категории потребителя установлены перенапряжения 4 кВ; 2,5 кВ и 1,5 кВ. Само собой разумеется, эта защита охватывает и индуктированные грозовые перенапряжения, а также все внутренние, т.е. созданные самими потребителями (например, переходные процессы в низковольтной сети). Подробные указания по внутренней грозозащите содержатся в [Дополнительная литература].

Таким образом, сложные установки и здания с многочисленными информационно-техническими устройствами можно формально разделить по признаку грозозащитных зон, что является дальнейшим развитием понятий внешней и внутренней грозозащиты. При этом защищаемая установка подразделяется на несколько обособленных защитных зон. Отдельные защитные зоны образуются устройством внешней грозозащиты, экранами зданий (металлическими фасадами, армировкой, помещениями для высоковольтных испытаний и пр.), внутренними экранированными помещениями, измерительными камерами, корпусами приборов и т. д. На границах защитных зон имеются отчетливые соединения, на которых могут располагаться единообразные элементы защиты от токов, обусловленных молнией и от перенапряжений [Дополнительная литература].