Реферат на тему перенапряжение

Обновлено: 06.07.2024

Перенапряжение электрической сети представляет серьезную угрозу для любого электрооборудования, включая бытовую технику. Проблема заключается в том, что ввиду природы этого эффекта полностью исключить его проявление невозможно. В связи с этим было разработано несколько решений для защиты электрооборудования, позволяющих минимизировать негативные последствия повышения напряжения. Подробная информация по этой теме представлена ниже.

Что такое перенапряжение в сети и в чем его опасность?

Под данным термином подразумевается повышение напряжения в электросетях или линиях электропередач сверх установленной нормы. Она ограничена 5,0% и 10,0% (допустимое и предельно допустимое отклонение, соответственно). В ГОСТ 13109 91, где описаны нормы, которым должно соответствовать качество электроэнергии дается более детальное определение этому эффекту. Нормативный документ дает описания двум вариантам проявления высокого напряжения:

  • Импульсное перенапряжение. Проявляется как резкое повышение амплитуды напряжения, после чего наблюдается понижение к исходному или близкому к нему уровню (см. А на рис.1). Продолжительность импульса менее 10,0 миллисекунд.
  • Эффект временного перенапряжения. В данном случае превышение номинала более 10,0% наблюдается дольше 10,0 мс (см. В на рис.1).

Перенапряжения опасны тем, что могут не только вывести из строя подключенные к сети приборы, а и разрушить изоляцию электрооборудования. В последнем случае создается угроза для человеческой жизни и повышается риск возникновения аварийной ситуации. Повреждение изоляции электроустановок довольно часто становится причиной пожара.

Пожар, вызванный перенапряжением

Пожар, вызванный перенапряжением

В связи с этим, при выборе изоляции необходимо руководствоваться соответствующими нормами, подробную информацию об этом можно найти на страницах нашего сайта.

Разновидности и классификация перенапряжений в сети

В зависимости от факторов, вызвавших повышение уровня напряжения, отклонения принято разделять на следующие виды перенапряжений:

  • Внешние перенапряжения, то есть, произошедшие в результате стороннего воздействия на энергосистему. В качестве таковых могут выступать природные и техногенные факторы. В качестве примера природного воздействия можно привести такое атмосферное явление, как разряд молнии или магнитные бури. Пример техногенного фактора – короткое замыкание с проводом трамвайной или троллейбусной контактной сети или другим сторонним источником тока.
  • Перенапряжения, вызванные внутренними процессами в энергосистеме. К таковым относятся аварии, коммутация, резкий сброс нагрузки и т.д.

Рассмотрим отдельно различные виды внешних и внутренних перенапряжений, начнем с первых.

Грозовое

Данный вид перенапряжения вызывают грозовые разряды, пришедшиеся на ЛЭП. В результате наблюдаются резкие броски напряжения в линии, при этом норма может быть превышена на порядок и более. Время длительности грозовых импульсов редко приближается к 10,0 мс. Несмотря на столь короткое время величина электрического разряда настолько высока, что подключенное к сети электрооборудование выходит из строя вне зависимости от уровня изоляции.

Ресивер, сгоревший под воздействием импульсных токов

Ресивер, сгоревший под воздействием импульсных токов

К данному виду также относятся индуктированные перенапряжения, они возникают в том случае, когда разряды молнии приходятся на землю возле ЛЭП. Это вызывает резкий рост интенсивности электромагнитных полей, и, как следствие, образование импульсных токов.

Техногенное

В большинстве случаев данный фактор связан с КЗ между сторонним источником электричества и ВЛ. Характерный пример такой аварии – обрыв контактного провода городского электротранспорта и последующее его попадание на ВЛ, осуществляющей питание жилых домов или других объектов. Результатом этого будет выход из строя электрооборудования, подключенного к сети, где произошла авария.

Существуют и другие техногенные факторы, к таковым даже можно отнести ЭМИ, вызванный ядерным взрывом.

Теперь перейдем к краткому описанию внутренних разновидностей перенапряжения.

Коммутационное

Под данным термином подразумеваются переходные процессы, вызванные резкими изменениями в режимах работы энергосистемы. Такой эффект может вызвать срабатывание коммутационных аппаратов, увеличение индуктивных нагрузок и т.д. Основные причины будут рассмотрены отдельно.

Для данного вида отклонений свойственна высокая частота импульсов напряжения, что касается амплитуды, то она может измеряться в киловольтах. На характер процессов влияют как параметры электросети, так и скорость работы коммутационного оборудования.

Электростатическое

Возникает по причине накопления электростатики в сухой среде. Данный процесс приводит к образованию сильного электростатического поля, разряд которого кратковременно повышает напряжение электросети. Спрогнозировать проявление данного эффекта не представляется возможным.

Импульсное

Помимо грозовых разрядов и коммутационных процессов броски напряжения могут быть вызваны электромагнитными помехами, а также другими причинами, относящимися к квазистационарным.

Квазистационарное

Длительность данного вида отклонений может варьироваться от нескольких миллисекунд до часа и более, это зависит от причин, вызвавших перенапряжение. Данного тип перенапряжения может быть: резонансным, параметрическим, режимным и феррорезонансным. Краткое описание этих подвидов, а также вызывающих их причин будет приведено в следующем разделе.

Основные причины

Поскольку внешние факторы воздействия были уже рассмотрены, сразу перейдем к внутренним причинам, вызывающим повышение напряжения, начнем по порядку. Коммутационные факторы:

  • Резкое отключение нагрузки при срабатывании защитных устройств, например, воздушные выключатели создают сильные помехи, особенно при аварийном отключении линий электропередач.
  • Коммутация конденсаторных установок.
  • Выключение мощных электромашин и силовых трансформаторов (вызывает воздействие индуктивных токов на линию).
  • Перекоммутация линий.

Пример типового коммутационного отклонения напряжения отмечен синим цветом на представленном ниже графике.

Типовое коммутационное перенапряжение

Типовое коммутационное перенапряжение

Квазистационарные отклонения могут быть вызваны следующими факторами:

В том случае, когда линия работает в неполнофазном режиме и к ней подключен трансформатор, у которого заземленная нейтраль, имеется большая вероятность образования резонансного контура. Взаимодействие произойдет между индуктивностью трансформаторной установки и межфазной емкостью также станет причиной высокой кратности перенапряжения.

  1. Феррорезонансное перенапряжение. Данный вид отклонений может наблюдаться при образовании резонансного колебательного контура, отвечающего следующим условиям:
  • частота близка к 50,0 Гц;
  • имеют место низшие и высшие гармоники;
  • у индуктивной составляющей насыщенный магнитопровод.

При неполнофазном режиме работы системы эффект феррорезонанса возможен в контурах, где имеется индуктивность образованная соединенными последовательно трансформаторами.

Устройства для защиты от перенапряжения в сети

Организация защиты электросетей многоквартирных домов от воздействия внешних факторов как природных, так и техногенных возлагается на компании, предоставляющие услуги электроснабжения. Молниезащита, а также другие устройства защиты входят в обязательное оборудование подстанций любого уровня.

Совсем по иному обстоят дела в тех случаях, когда частные дома запитаны от ВЛ. В такой ситуации организовать защиту от больших внешних токов, возникающих от грозовых разрядов, нужно самостоятельно. Для этой цели используются специальные устройства – ограничители перенапряжений. Схема их подключения представлена ниже.

Пример подключения ОПН

Пример подключения ОПН

Обратим внимание, что ОПН были созданы для защиты от коммутационных и грозовых импульсов, обеспечить защиту от других негативных факторов, вызывающих повышение фазного напряжения они не в состоянии.

Для ограничения влияния коммутационных и квазистационарных процессов понадобится комплексная защита. Ее можно организовать на базе реле напряжения и стабилизатора для всего дома. Реле должно соответствовать суммарной мощности нагрузки и устанавливаться на вводе. Диапазон срабатывания (нижняя и верхняя граница) можно выставить самостоятельно с учетом особенностей линии.

Реле напряжение в электрощитке

Реле напряжение в электрощитке

Когда напряжение на вводе выйдет за установленный порог, реле сработает и отключит питание, после нормализации ситуации домашняя сеть будет снова подключена.

Для устранения помех и восстановления приемлемого качества электричества следует установить стабилизатор напряжения на весь дом или квартиру. При выборе устройства необходимо учитывать максимальную суммарную мощность нагрузки. Если в доме имеются приборы, для которых качество напряжения некритично (бойлер, электропечь и т.д.), то их можно подключить минуя стабилизатор.

Значительныйрост спортивных достижений и связанные с этим всевозра-стающие нагрузки предъяв¬ляют повышенные требова¬ния к организму спортсме¬на и могут вызывать явле¬ния переутомления и пере¬напряжения. Особенно вы¬соки требования к сердеч¬но-сосудистой системе. Ес¬ли запросы, предъявляемые физической работой, превы¬шают функциональные ре¬зервы сердца, может раз¬виться комплекс патологиче-ских нарушений.
Перенапряжение возникает как результат несоответствия между запросами, возникающими при мышечной работе, и функциональными возможностями спортсмена для их обеспечения.

Содержание работы
Файлы: 1 файл

спорт медицина.docx

Национальный государственный университет физической культуры, спорта и здоровья им. П.Ф. Лесгафта

Кафедра : Спортивной медицыны

На тему: Острое и хроническое перенапряжение у спортсменов

Оценка________________ студентка 5 курса

Подпись проверившего 5 группы факультета

____________________ заочного отделения

Рощина Нина Валерьевна.

    1. Переутомление…………………………………………… ……….4
    2. Перетренированность…………………………… ………………..5
    3. Острое и хроническое перенапряжение………………………. 8

Список используемой литературы……………………………….…12

Значительный рост спортивных достижений и связанные с этим всевозрастающие нагрузки предъявляют повышенные требования к организму спортсмена и могут вызывать явления переутомления и перенапряжения. Особенно высоки требования к сердечно - сосудистой системе. Если запросы, предъявляемые физической работой, превышают функциональные резервы сердца, может развиться комплекс патологических нарушений.

Перенапряжение возникает как результат несоответствия между запросами, возникающими при мышечной работе, и функциональными возможностями спортсмена для их обеспечения.

Выполнение чрезмерной мышечной работы в условиях волевого преодоления субъективных ощущений утомления является фактором, ускоряющим развитие перенапряжения. К числу причин, результатом которых может быть физическое перенапряжение, относится интенсивная, но не чрезмерная нагрузка, если она действует на неподготовленный организм, сочетается с напряженной работой или учебой, выполняется после заболевания или на фоне хронической инфекции.

В основе физического перенапряжения лежит нарушение нейрогуморальной регуляции физиологических функций и обмена веществ, резкое изменение химизма внутренней среды, гормональные дисфункции — увеличение содержания адреналина и его аналогов в крови. Скрытая функциональная недостаточность адренокортикотропной функции передней доли гипофиза, а также истощение ее функциональных резервов, вызванное чрезмерной мышечной работой, является фактором, способствующим развитию перенапряжения.

Переутомление - это состояние, которое возникает при наслоении явлений утомления, когда организм в течении определённого времени не восстанавливается от одной тренировки к другой. Переутомление проявляется в более длительном, чем обычно, сохранении после нагрузки чувства усталости, ухудшении самочуствия, сна, повышенной утомляемости, неустойчивом настроении. Тренировочная работоспособность может в целом остаться без существенных изменений либо незначительно снизиться, но становится заметным затруднение в образовании новых двигательных навыков и погрешности в технике. Объективно определяется снижение силовых показателей, ухудшение координации, удлинение периода восстановления после нагрузок.

Переутомление может быть у всех занимающихся физическими упражнениями и характеризуется общей усталостью, вялостью, ощущением необходимости отдыха и т. п. Функциональные пробы при переутомлении — неудовлетворительные, так как функциональное состояние ухудшается.
После достаточного отдыха, длительность которого зависит от степени переутомления, все перечисленные явления проходят, функциональное состояние восстанавливается, и спортсмен снова может приступить к тренировкам.

Важным фактором развития переутомления является недостаточность и неполноценность периодов отдыха, которые не приводят к восстановлению работоспособности и резервов организма. Работа на пределе возможностей с отсутствием функциональных резервов в состоянии переутомления является крайне опасным состоянием, которое может оканчиваться, при самом неблагоприятном развитии событий, даже смертью.

Перетренированность - патологическое состояние, проявляющееся дизадаптацией, нарушением достигнутого в процессе тренировки уровня функциональной готовности, изменением регуляции деятельности систем организма, оптимального взаимоотношения между корой головного мозга и нижележащими отделами нервной системы, двигательным аппаратом и внутренними органами. В основе перетренированности лежит перенапряжение корковых процессов, в связи, с чем ведущими признаками являются изменения ЦНС по типу неврозов. Большую роль при этом играют и изменения эндокринной сферы, главным образом коры надпочечников и гипофиза. Вторично, вследствие нарушения регуляции, могут возникать изменения различных органов и систем.

Надо сказать, что отмеченные выше достаточно серъёзные нарушения ЦНС являются фактически уже констатацией факта перетренированности. Для восстановления нервной системы требуется гораздо больше времени, чем для восстановления мышц и соединительных тканей. Выделяют I и II типы перетренированности.

Перетренированность I типа.

Основными причинами перетренированности I типа является психическое и физическое переутомление, как правило, на фоне нарушения тренировочного процесса и процесса восстановления (использование различного рода допингов, уменьшение продолжительности сна, нарушение питания и т.п.), употребления алкоголя, курения, конститутивных особенностей, перенесенных черепно-мозговых травм, соматических и инфекционных заболеваний, отрицательных эмоций и переживаний.

При I типе перетренированности организм постоянно находиться в состоянии напряжения, неэкономного потребления энергии, преобладания катаболизма над анаболизмом при недостаточности восстановительных процессов. К наиболее часто регистрируемым клиническим синдромам перетренированности I типа относят: невротический , кардиологический, вегетативно-дистонический, смешанный.

Невротический синдром характеризуется разнообразными субъективными ощущениями: общей слабостью, разбитостью, вялостью, утомляемостью, раздражительностью, часто выражающейся во вспыльчивости, неустойчивости настроения, которое может быть как резко сниженным, так и неадекватно повышенным вплоть до эйфории. Часто меняется отношение к тренировкам, падает мотивация.

Одним из кардинальных симптомов невротического синдрома перетренированности I типа считается нарушение циркадных ритмов: передвигается пик работоспособности, затруднено засыпание вечером и утреннее пробуждение, нарушается структура сна по неврастеническому типу. Весьма характерны уменьшение массы тела и снижение аппетита, хотя потеря масса тела может наблюдаться и у спортсменов с повышенным аппетитом.

Кардиологический синдром характеризуется в основном болью, которая чаще локализуется в левой половине грудной клетки. Боль носит самый разнообразный, как правило, ноющий, характер; при этом нередко отмечаются мгновенные ощущения "прокалывания". Если боль возникает при нагрузке, то сохраняется почти неизменной после её прекращения. Однако чаще боль появляется после физического и особенно эмоцианального напряжения. Характерны усиление боли в состоянии длительного покоя и исчезновение при нагрузках, даже предельного характера. Весьма типично сочетание боли с жалобами на одышку, чувство нехватки воздуха в покое, которое оказывается типичным "чувством неудовлетворённости вдохом" - одной из характерных невротических жалоб.

Вегетативно-дистонический синдром встречается наиболее часто. Он является выражением диссоциации функций различных отделов вегетативной нервной системы. Наиболее ярко это проявляется неадекватными типами реакций, в первую очередь сердечно - сосудистой системы, на физическую нагрузку и другие функциональные пробы.

В типичных случаях дистонического синдрома перетренированности I типа отмечаются общая бледность, синева под глазами, усиление блеска глаз с равномерным расширением глазных щелей, нередко некоторое расширение зрачков при сохранении их рефлексов. Характерны потливость, а также холодные и влажные ладони и стопы, возможны резкие вазомоторные реакции лица (бледность/покраснение). Замечено учащение пульса в покое, однако бывает и резкая, брадикардия.

Перетренированность II типа.

При избыточных объёмах развивающей работы на фоне высокого уровня выносливости может возникать своего рода переэкономизация обеспечения мышечной деятельности. В результате этого при больших физиологических возможностях и почти полном отсутствии патологических симптомов спортсмен не способен показывать высокие результаты, что и является основным признаком данного состояния.

Единственным способом коррекции синдрома перетренированности II типа является длительное (до 6-8 месяцев) переключение на другой (противоположный по характеру нагрузок) вид мышечной деятельности.

Спортивная тренировка — процесс систематического воздействия на организм спортсмена специально подобранных физических упражнений с целью повышения спортивной работоспособности и достижения высоких спортивных результатов. Правильно подобранная методика и рациональный режим тренировки, способствуют укреплению здоровья, формированию и совершенствованию двигательных навыков, развитию определенных физических и психических качеств, расширению функциональных возможностей организма.

Хроническое перенапряжение сердца возникает постепенно и практически всегда представляет собой именно дистрофию миокарда, т.е. нарушение обменных и электрических процессов в сердце.

Физическое перенапряжение проявляется нарушением функции органов и систем организма вследствие воздействия неадекватных нагрузок. В развитии перенапряжения ведущую роль играет несоответствие функциональных возможностей организма силе провоцирующего фактора, причём очень важно соотношение физических и психических нагрузок - их совместное неблагоприятное воздействие может проявится, при относительно небольших величинах каждой из них.

Принято выделять, три клинические формы физического перенапряжения:

1. Острое физическое перенапряжение - острое состояние, которое развивается во время или сразу после однократной, чрезвычайной для исходного функционального состояния организма нагрузки, вызывающей патологические изменения или проявляющей скрытую патологию органов и систем, ведущую к нарушению их функции. Сюда относятся разнообразные травмы опорно-двигательного аппарата (разнообразные растяжения, надрывы, разрывы мышц, сухожилий и связок; вывихи и подвывихи суставов; переломы костей и др.), черепно-мозговые травмы, травмы внутренних органов и т.п.

2. Хроническое физическое перенапряжение - возникает при повторном несоответствии нагрузки исходному функциональному уровню и характеризуется нарушением регулирующей функции центральной нервной системы, что проявляется в дисбалансе анаболизма и катаболизма, а также неадекватности восстановительных процессов. К этой форме обычно относят хроническое физическое перенапряжение опорно-двигательного аппарата, сердечно - сосудистой системы, неспецифической защиты и иммунитета и др.

3. Хронически возникающие острые проявления физического перенапряжения - возможны во время или сразу после выполнения тренировочных или соревновательных нагрузок и имеют черты первых двух форм перенапряжения. Это перенапряжение системы пищеварения, мочевыделения, системы крови и др.

Острое перенапряжение - это патологическое состояние сердца, возникшее остро при несоответствии функциональных возможностей организма выполняемой физической нагрузке. В тяжелых случаях перенапряжения сердца возникает острая сердечная недостаточность, приводящая к внезапной смерти. В легких случаях формируется так называемый синдром heart strain (перенапряжение сердца). Данный термин отражает электрокардиографический феномен: без клинической картины коронарной недостаточности определяется смешение сегмента ST вниз выпуклостью вверх и инверсия зубцов Т в грудных отведениях.

В тяжелых случаях при физическом перенапряжении возможно развитие острой недостаточности коронарного кровообращения в связи с тем, что количество крови, проходящей через коронарные артерии, становится недостаточным для удовлетворения потребности сердечной мышцы в кислороде.

Чрезмерная физическая нагрузка может быть сама по себе причиной внезапной смерти на тренировке или соревновании. Обычно ее связывают с острой миогенной дилатацией, истощением энергетического потенциала мышечной клетки. Возможна аритмогенная смерть вследствие фибриляции желудочков на фоне гиперкатехоламинемии. В таких случаях гистологически определяются разрывы и контрактуры мышечных волокон, кровоизлияния в сердечную мышцу.

Введение
Номинальным напряжением изоляции оборудования электрической сети определяется его оптимальное рабочее напряжение в процессе эксплуатации. Работа сети неизбежно сопровождается постоянными колебаниями рабочего напряжения, вызванными изменениями нагрузки, схемы питания сети, числа работающих генераторов и т.п. В случае коротких замыканий, внезапных разрывов цепи, отключение нагрузки и других неблагоприятных режимов возможны большие отклонения воздействующего на изоляцию напряжения от заданного нормальным режимом значения. На напряжение промышленной частоты могут накладываться кратковременные импульсы, вызванные переходными процессами в сети или внешними воздействиями, такими, как влияние соседних цепей либо грозовые разряды. Любое превышение этих напряжений принято называть перенапряжением электрической стойкости изоляции или просто перенапряжением.

Перенапряжение, любое увеличение (повышение) напряжения, в какой-либо части установки или линии электропередачи, достигающее величины, опасной для состояния изоляции установки[1][2][3]. При перенапряжениях создаются тяжелые условия для работы изоляции, т.к. они могут во много раз превышать максимальное рабочее напряжение. Перенапряжение представляет также опасность для людей, находящихся во время перенапряжения в непосредственной близости от установки или линии[4].


  1. Внешние (грозовые)

  2. Внутренние (коммутационные и квазистационарные)

  1. Максимальное значение амплитуды напряжения при перенапряжении или кратность перенапряжений (равная отношению максимального значения перенапряжения к амплитуде наибольшего допустимого рабочего напряжения).

  2. Длительность воздействия перенапряжения.

  3. Форма кривой перенапряжений (апериодическая, колебательная, высокочастотная и др.).

  4. Широта охвата элементов электрической цепи.

Для изоляции высоковольтных устройств высоких и сверхвысоких классов напряжения (U≥330 кВ) наиболее опасными являются коммутационные перенапряжения.

Поэтому на низких классах напряжения ограничивают специальными устройствами только грозовые перенапряжения, а на высоких классах принудительно ограничивают и внутренние перенапряжения[18].


П роцесс атмосферного перенапряжения упрощенно можно представить следующим образом. Нижняя часть грозового облака (обычно заряженная отрицательно) и земля образуют своего рода конденсатор с обкладками облако — земля (рис. 1). По мере накопления отрицательных зарядов облака и положительных зарядов земли растет напряженность электрического поля между ними. Когда напряженность в каком-нибудь месте достигает критического значения (25. 30 кВ/см), воздух ионизируется и начинается развитие разряда с облака на землю. Рис.1.

Перед моментом разряда в проводах линии электропередачи возникает электрический ток, обусловленный притягиванием положительных зарядов с дальних участков линии к месту расположения облака. После разряда молнии электрическое поле исчезает вследствие нейтрализации зарядов облака и земли, накопившиеся в линии заряды больше не удерживаются электрическим полем и начинают растекаться к обоим концам линии. Так возникают две электромагнитные волны индуктированного перенапряжения, движущиеся по линии в противоположных направлениях со скоростью света[13].

Прямой удар молнии в линию электропередачи при этом не обязателен. Но если он происходит, то также приводит к образованию двух волн перенапряжения, идущих вдоль линии в противоположные стороны. В данной ситуации перенапряжение особенно велико, амплитуда тока молнии достигает в среднем 25 кА, а в одном случае из ста — 200 кА. Между проводами и землей возникает напряжение, определяемое по эмпирической формуле U = 100/м.

Если это напряжение превышает электрическую прочность изоляции в какой-либо точке линии или на подстанции, то происходит перекрытие изоляции, ее пробой и короткое замыкание.

Для защиты объектов, занимающих большую площадь (например, открытых подстанций), применяют два или четыре вертикальных молниеотвода. Площадь защитной зоны группы из двух и особенно из четырех молниеотводов значительно больше, чем сумма площадей защитных зон двух или четырех одиночных молниеотводов. Необходимое условие защищенности всей площади четырьмя молниеотводами:

- Защитная зона вертикального молниеотвода имеет вид конуса с радиусом гх па высоте hx (рис. 2). Значение гх определяют по формуле D=9ha, где D - расстояние между молниеотводами по диагонали.


Рис. 2. Защитная зона молниеотвода:

1 — защищаемый объект; 2 — молниеотвод
Тросовые молниеотводы защищают линию на всей протяженности тросов.

Для отвода токов разряда молнии в землю молниеотводы присоединяются к заземляющему устройству (заземлителю) на подстанции и на каждой опоре линии. Заземлители выполняют из стальных труб, прутков или уголков, вбиваемых в землю. Сопротивление заземлителей опор линий электропередачи должно быть не более 30 Ом, сопротивление заземляющего устройства подстанции — не более 0,5 Ом.

Защита зданий, закрытых подстанций, распределительных устройств от прямых ударов молнии выполняется заземлением молниеприемной сетки, железобетонных несущих конструкций кровли или металлического покрытия кровли. При отсутствии металлических покрытий на крыше здания устанавливают стержневые молниеотводы. Открытые РУ и подстанции защищают стержневыми молниеотводами, устанавливаемыми на опорах РУ. Подходы воздушных линий напряжением 35 кВ защищают тросовыми молниеотводами на протяжении 1. 4 км, а линии напряжением 110 кВ и выше — по всей длине. Требования к молниезащите и конструкции ее устройств приведены в ПУЭ.

Наличие молниезащиты воздушных линий и подстанций не предотвращает возникновение атмосферных перенапряжений при разрядах молнии вблизи подстанций и линий. Поэтому грозозащита воздушных линий, подстанций и РУ предусматривает установку на линиях, не защищенных тросами по всей длине, трубчатых разрядников, установку в РУ вентильных разрядников, применение на изоляторах защитных промежутков.

Разрядники настраивают так, чтобы происходил пробой их разрядных промежутков при возникновении перенапряжения: в установках напряжением до 35 кВ — до 9 UH, в установках напряжением 35 кВ — до 4UН, в установках напряжением 110 кВ и выше — до (2,4. 2)UH. В результате пробоя импульс напряжения отводится в землю, после чего дуга в разряднике гаснет при переходе тока через нулевое значение.

В пожаро- и взрывоопасных электроустановках возникает повышенное напряжение еще одного вида, с которым необходимо считаться и принимать меры противодействия. При наполнении резервуаров и сливных операциях возможно образование зарядов статического электричества. В результате трения происходит электризация потока сжатого воздуха, ременных передач и т.д. Заряды статического электричества резко увеличиваются при наличии примесей воды, пыли или грязи в потоке жидкости, газа.

Основной мерой защиты от возникновения искр при разряде статического электричества служит заземление резервуаров, трубопроводов, сливо-наливных устройств. Кроме того, запрещается сливать жидкость свободно падающей струей и применять ременные передачи в пожароопасных помещениях[21].

Перенапряжение электрической сети представляет серьезную угрозу для любого электрооборудования, включая бытовую технику. Проблема заключается в том, что ввиду природы этого эффекта полностью исключить его проявление невозможно. В связи с этим было разработано несколько решений для защиты электрооборудования, позволяющих минимизировать негативные последствия повышения напряжения. Подробная информация по этой теме представлена ниже.

Что такое перенапряжение в сети и в чем его опасность?

Под данным термином подразумевается повышение напряжения в электросетях или линиях электропередач сверх установленной нормы. Она ограничена 5,0% и 10,0% (допустимое и предельно допустимое отклонение, соответственно). В ГОСТ 13109 91, где описаны нормы, которым должно соответствовать качество электроэнергии дается более детальное определение этому эффекту. Нормативный документ дает описания двум вариантам проявления высокого напряжения:

  • Импульсное перенапряжение. Проявляется как резкое повышение амплитуды напряжения, после чего наблюдается понижение к исходному или близкому к нему уровню (см. А на рис.1). Продолжительность импульса менее 10,0 миллисекунд.
  • Эффект временного перенапряжения. В данном случае превышение номинала более 10,0% наблюдается дольше 10,0 мс (см. В на рис.1).

Перенапряжения опасны тем, что могут не только вывести из строя подключенные к сети приборы, а и разрушить изоляцию электрооборудования. В последнем случае создается угроза для человеческой жизни и повышается риск возникновения аварийной ситуации. Повреждение изоляции электроустановок довольно часто становится причиной пожара.

Пожар, вызванный перенапряжением

Пожар, вызванный перенапряжением

В связи с этим, при выборе изоляции необходимо руководствоваться соответствующими нормами, подробную информацию об этом можно найти на страницах нашего сайта.

Разновидности и классификация перенапряжений в сети

В зависимости от факторов, вызвавших повышение уровня напряжения, отклонения принято разделять на следующие виды перенапряжений:

  • Внешние перенапряжения, то есть, произошедшие в результате стороннего воздействия на энергосистему. В качестве таковых могут выступать природные и техногенные факторы. В качестве примера природного воздействия можно привести такое атмосферное явление, как разряд молнии или магнитные бури. Пример техногенного фактора – короткое замыкание с проводом трамвайной или троллейбусной контактной сети или другим сторонним источником тока.
  • Перенапряжения, вызванные внутренними процессами в энергосистеме. К таковым относятся аварии, коммутация, резкий сброс нагрузки и т.д.

Рассмотрим отдельно различные виды внешних и внутренних перенапряжений, начнем с первых.

Грозовое

Данный вид перенапряжения вызывают грозовые разряды, пришедшиеся на ЛЭП. В результате наблюдаются резкие броски напряжения в линии, при этом норма может быть превышена на порядок и более. Время длительности грозовых импульсов редко приближается к 10,0 мс. Несмотря на столь короткое время величина электрического разряда настолько высока, что подключенное к сети электрооборудование выходит из строя вне зависимости от уровня изоляции.

Ресивер, сгоревший под воздействием импульсных токов

Ресивер, сгоревший под воздействием импульсных токов

К данному виду также относятся индуктированные перенапряжения, они возникают в том случае, когда разряды молнии приходятся на землю возле ЛЭП. Это вызывает резкий рост интенсивности электромагнитных полей, и, как следствие, образование импульсных токов.

Техногенное

В большинстве случаев данный фактор связан с КЗ между сторонним источником электричества и ВЛ. Характерный пример такой аварии – обрыв контактного провода городского электротранспорта и последующее его попадание на ВЛ, осуществляющей питание жилых домов или других объектов. Результатом этого будет выход из строя электрооборудования, подключенного к сети, где произошла авария.

Существуют и другие техногенные факторы, к таковым даже можно отнести ЭМИ, вызванный ядерным взрывом.

Теперь перейдем к краткому описанию внутренних разновидностей перенапряжения.

Коммутационное

Под данным термином подразумеваются переходные процессы, вызванные резкими изменениями в режимах работы энергосистемы. Такой эффект может вызвать срабатывание коммутационных аппаратов, увеличение индуктивных нагрузок и т.д. Основные причины будут рассмотрены отдельно.

Для данного вида отклонений свойственна высокая частота импульсов напряжения, что касается амплитуды, то она может измеряться в киловольтах. На характер процессов влияют как параметры электросети, так и скорость работы коммутационного оборудования.

Электростатическое

Возникает по причине накопления электростатики в сухой среде. Данный процесс приводит к образованию сильного электростатического поля, разряд которого кратковременно повышает напряжение электросети. Спрогнозировать проявление данного эффекта не представляется возможным.

Импульсное

Помимо грозовых разрядов и коммутационных процессов броски напряжения могут быть вызваны электромагнитными помехами, а также другими причинами, относящимися к квазистационарным.

Квазистационарное

Длительность данного вида отклонений может варьироваться от нескольких миллисекунд до часа и более, это зависит от причин, вызвавших перенапряжение. Данного тип перенапряжения может быть: резонансным, параметрическим, режимным и феррорезонансным. Краткое описание этих подвидов, а также вызывающих их причин будет приведено в следующем разделе.

Основные причины

Поскольку внешние факторы воздействия были уже рассмотрены, сразу перейдем к внутренним причинам, вызывающим повышение напряжения, начнем по порядку. Коммутационные факторы:

  • Резкое отключение нагрузки при срабатывании защитных устройств, например, воздушные выключатели создают сильные помехи, особенно при аварийном отключении линий электропередач.
  • Коммутация конденсаторных установок.
  • Выключение мощных электромашин и силовых трансформаторов (вызывает воздействие индуктивных токов на линию).
  • Перекоммутация линий.

Пример типового коммутационного отклонения напряжения отмечен синим цветом на представленном ниже графике.

Типовое коммутационное перенапряжение

Типовое коммутационное перенапряжение

Квазистационарные отклонения могут быть вызваны следующими факторами:

В том случае, когда линия работает в неполнофазном режиме и к ней подключен трансформатор, у которого заземленная нейтраль, имеется большая вероятность образования резонансного контура. Взаимодействие произойдет между индуктивностью трансформаторной установки и межфазной емкостью также станет причиной высокой кратности перенапряжения.

  1. Феррорезонансное перенапряжение. Данный вид отклонений может наблюдаться при образовании резонансного колебательного контура, отвечающего следующим условиям:
  • частота близка к 50,0 Гц;
  • имеют место низшие и высшие гармоники;
  • у индуктивной составляющей насыщенный магнитопровод.

При неполнофазном режиме работы системы эффект феррорезонанса возможен в контурах, где имеется индуктивность образованная соединенными последовательно трансформаторами.

Устройства для защиты от перенапряжения в сети

Организация защиты электросетей многоквартирных домов от воздействия внешних факторов как природных, так и техногенных возлагается на компании, предоставляющие услуги электроснабжения. Молниезащита, а также другие устройства защиты входят в обязательное оборудование подстанций любого уровня.

Совсем по иному обстоят дела в тех случаях, когда частные дома запитаны от ВЛ. В такой ситуации организовать защиту от больших внешних токов, возникающих от грозовых разрядов, нужно самостоятельно. Для этой цели используются специальные устройства – ограничители перенапряжений. Схема их подключения представлена ниже.

Пример подключения ОПН

Пример подключения ОПН

Обратим внимание, что ОПН были созданы для защиты от коммутационных и грозовых импульсов, обеспечить защиту от других негативных факторов, вызывающих повышение фазного напряжения они не в состоянии.

Для ограничения влияния коммутационных и квазистационарных процессов понадобится комплексная защита. Ее можно организовать на базе реле напряжения и стабилизатора для всего дома. Реле должно соответствовать суммарной мощности нагрузки и устанавливаться на вводе. Диапазон срабатывания (нижняя и верхняя граница) можно выставить самостоятельно с учетом особенностей линии.

Реле напряжение в электрощитке

Реле напряжение в электрощитке

Когда напряжение на вводе выйдет за установленный порог, реле сработает и отключит питание, после нормализации ситуации домашняя сеть будет снова подключена.

Для устранения помех и восстановления приемлемого качества электричества следует установить стабилизатор напряжения на весь дом или квартиру. При выборе устройства необходимо учитывать максимальную суммарную мощность нагрузки. Если в доме имеются приборы, для которых качество напряжения некритично (бойлер, электропечь и т.д.), то их можно подключить минуя стабилизатор.

Читайте также: