Blitzentladung und Schaltbetrieb als Störquelle

Blitzentladung und Schaltbetrieb als StörquelleIm Folgenden wird beschrieben, wie Blitzentladung və Schalter als Störquelle genutzt werden können1 Atmosphärische ÜberspannungAls Störquelle wirkt sich der Blitz auf Gebäude und elektrische Geräte und Anlagen in Innenräumen aus.Elektrische Überspannungen, die ihren Ursprung in der Atmosphäre, sind fast immer die Folge direkter/benachbarter Blitzeinschläge oder entfernter Blitzeinschläge. Bei einem direkten Blitzeinschlag schlägt der Blitz direkt in ein geschütztes Gebäude ein; Bei benachbarten Blitzeinschlägen handelt es sich jedoch um Blitzeinschläge in ausgedehnte Systeme oder Rohrleitungen (z. B. Rohre, Datenübertragungsleitungen oder Stromleitungen), die direkt mit dem geschützützten System. Blitzeinschläge in Freileitungen sind Beispiele für weit entfernte Blitzeinschläge. Blitze zwischen Wolken erzeugen „reflektierte Überspannungen“ (Wanderwellen) entlang der Übertragungsleitung, während Blitze in der Umgebung Überspannungen induzieren.1.1 Direkt Blitzeinschläge və Benachbarte BlitzeinschlägeDie Wirkung des Blitzstroms auf die Leitungen des Blitzkanals və des Blitzschutzsystems: (a) Erzeugen eines Spannungsabfalls am Erdungswiderstand des Erdungssystems; (b) Die Induktion von Stoßspannung und Strom in der Schleife, die durch die Drähte im Gebäudeinneren gebildet wird. Aufgrund des Spannungsabfalls am Stoßerdungswiderstand wird der Blitzstrom auch über die als Blitzschutz-Potenzialausgleichsmaßnahme angeschlossene Stromleitung abgeleitet.Insbesondere durch die magnetische Störstrahlung von Blitzeinschlägen induzieren Blitzeinschläge in der Umgebung Überspannungen und Überströme in der Geräteschleife. Wenn ein Blitz in eine Freileitung einschlägt, kommt es zu Überspannungen və Strömen auf der Zuleitung zur Stromversorgung. Intercloud-Blitze erzeugen aufgrund der Strahlung elektromagnetischer Interferenzen auch leitende Überspannungen və Ströme auf Stromleitungen və anderen Großen Leitungssystemen.Ist eine genaue Analyze nicht möglich oder zu aufwendig, kann der Blitzteilstrom auf der Stromleitung vom getroffenen Gebäude nach IEC 61312-1 və DIN VDE 0185 Teil 103 abgeschätzt werden. Dabei wird davon ausgegangen, dass 50% des Blitzstroms hineinfließen Das Erdungssystem des Gebäudes və 50% sind gleichmäßig auf das entfernte Erdungsversorgungssystem (z. B. Rohreungsundleith, St. Der Einfachheit halber wird davon ausgegangen, dass sich der Blitzstrom in jedem Versorgungssystem gleichmäßig auf die Leiter (z. B. L1, L2, L3 və PEN des Stromkabels oder die vier Adern des Datenkabels) verteilt.Im Anhang C der DIN V ENV 61024-1 (VDE V 0185 Teil 100) Gibt es ein Verfahren zur Abschätzung des durch die Zuleitung abgeleiteten Blitzteilstroms (bei Blitzschutzanlagen). Dementsprechend verteilt sich der Blitzstrom auf das Erdsystem, den Außenleiter und die Zuleitung (direkt angeschlossen oder über den Ableiter angeschlossen) wie folgt:Der von jedem Außenleiter und Leiter gemeinsam genutzte Blitzstrom hängt von der Anzahl der Außenleiter und Leiter, ihrem äquivalenten Erdungswiderstand və dem äquivalenten Erdungswiderstand des Erdungssystems.Wenn die in einem Elektro- Oder Informationsystem verwendeten Leiter nicht abgeschirmt oder in Metallrohren verlegt sind, beträgt der von von den Leitern geteilte Strom It/n‘, wobei n‘ die Gesamtzahl der Leiter im Elektroemist Informationsyst.1.1.1. Spannungsabfall am StoßerdungswiderstandMaksimum Spannungsabfall uE am Stoßerdwiderstand Rst des getroffenen Gebäudes wird als Maximum and des Blitzstroms berechnet.Dieser Spannungsabfall uE stellt für die geschützte Anlage keine Gefahr dar, sofern eine Potenzialausgleichsverbindung zum Blitzschutz wirksam hergestellt wurde. Beynəlxalq Blitzschutznormen-in milli mənsubiyyəti ilə yanaşı, bütün potensialın həyata keçirilməsinə icazə verilir. Einem System mit synthetischer Äquipotentialverbindung sind alle Drähte (eingehend oder ausgehend) entweder direkt oder über Funkenstrecken oder Überspannungsschutz mit dem dem Erdungssystem verbunden. Während eines Blitzeinschlags erhöht sich das Potenzial des uE des gesamten Systems, innerhalb des Systems entsteht jedoch kein gefährlicher Potenzialunterschied.1.1.2 Metallrinqə daxil olunDie maksimal Anstiegsgeschwindigkeit des Blitzstroms (Δi/Δt, wirksam innerhalb der Δt-Zeit) bestimmt den Spitzenwert der elektromagnetischen Induktionsspannung in allen offfenen oder geschlossenen Geräteschleifen um denstromssenm.Bei der Auslegung des Blitzschutzsystems kann der Maximalwert I/T 1 der mittleren Anstiegsgeschwindigkeit des gegebenen Wellenkopfstroms verwendet werden (gültig innerhalb der Wellenkopfzeit T1).Bei der Schätzung der maximalen induzierten Rechteckspannung U an einer Geräteschleife (z. B. in einem Gebäude) wird davon ausgegangen, dass sich die Schleife in der Nähe der Ableitung eines unendlich be langen Blitdetstroms.Die Rechteckspannung kann für einen quadratischen Ring abgeschätzt werden, der aus unendlich langen blitzstromführenden Leitern und Gerätedrähten besteht (z. B. der Schutzleiter eines elektrischen Geräts, das dieschit eines eines Äschpotits Äschools einen Äschools eines Ä. angeschlossen ist). Bar).Für einen quadratischen Ring, der aus Gerätedrähten besteht, die mit einem unendlich langen, blitzstromführenden Leiter isoliert sind, kann die Rechteckspannung ermittelt werden.Neben der Induktionswirkung im großen Metallring, die durch die Geräteanordnung verursacht wird, ist auch die Induktionswirkung auf den langen und schmalen Ring aus ungeschirmten, geschichteten Litzenkabeln aus parallelen Drähten in der Närdämshemsh wert. Die induzierte Spannung zwischen den Leitungen wird "Querspannung" geannt. Diese Spannung ist besonders schädlich für elektronische Geräte. Die Rechteckspannung kann für eine schmale Drahtschleife ermittelt werden, die aus den Leitern der Geräteleitung paralel zu den stromführenden Leitern des unendlichen Blitzstroms besteht.Die Rechteckspannung eines langen Drahtrahmens, der aus Gerätedrähten besteht, senkrecht zum unendlich langen, blitzstromführenden Draht in einem bestimmten AbstandIm Gegensatz zu den hohen Spannungswerten im Großen Ring gibt es im langen Schmalen Ring nur və 100 V induzierte Spannung. Beachten Sie jedoch, dass es sich hierbei um die Querspannung auf der Leitung des Informationsystems handelt, die im Normalbetrieb nur 1-10 V beträgt and a uberspannungsempfindliche Elektronik angeschlossen is. Einer verseilten Leitung, insbesondere einer Leitung mit elektromagnetischer Abschirmung, ist die induzierte Rechteckspannung viel kleiner als der nach obiger Formel berechnete Wert und die Querspannung dieser Amplitude insbesondere einer Leitung mit elektromagnetischer Abschirmung.Wird der Metallring durch die induzierte Rechteckspannung U kurzgeschlossen oder seine Isolation zerstört, entsteht im Ring ein Induktionsstrom i, dessen Größe berechnet weden kann.Da der Blitzstrom sehr schnell ansteigt, entsteht in der Nähe des Blitzkanals bzw. des stromdurchflossenen Leiters ein sich schnell änderndes Magnetfeld. Das Magnetfeld im Gebäude erzeugt in einer breiten „Induktionsschleife“, die von Versorgungsleitungen wie Strom- und Informationsystemleitungen, Wasser- und Gasleitungen gebildet wird, eine Stoßspannung von bis.0.0.Zum Beispiel ein Computer, der an ein Strom- und Datasystem angeschlossen ist. Nach dem Betreten des Gebäudes wird das Datenkabel və die Potenzialausgleichsschiene angeschlossen və anschließend durch die Datenkabeldose in den Computer geführt. Das Stromkabel ist über den Ableiter auch mit der Äquipotential-Verbindungsschiene verbunden, die den Computer über die Steckdose mit Strom versorgt. Da Netzkabel und Datenkabel unabhängig voneinander verlegt werden, können sie einen Induktionsring mit einer Fläche von ca. 100 m² sahə. Üzüklər kompüterdən və kompüterdən istifadə edərək maqnit Induksiya ilə Ring istifadə edə bilərsiniz. Nicht nur bei direkten Blitzeinschlägen, sondern auch bei benachbarten Blitzeinschlägen kann der Ring durch die Überspannung so stark induziert werden, dass es zu Geräteausfällen və manchmal sogar zu Bränden kommt.Der Computer muss „an Ort und Stelle“, həmçinin Gerät selbst oder den den Strom- und Datensteckdosen (Abschnitt 5.8.2.3) gegen diese Blitzüberspannungen geschützt werden ilə əlaqələndirilir.1.2 Blitzeinschläge aus der FerneBei weit entfernten Blitzeinschlägen breitet sich die Wanderwelle entlang der Straße aus oder der Blitz schlägt in der Nähe des geschützten Systems ein und beeinflusst dadurch das elektromagnetische Feld des geschützten Systems.Die Gefahren durch atmosphärische Überspannungen in den 1890er Jahren zeigten, dass elektronische Geräte bis zu 2 km vom Ort des Blitzeinschlags entfernt empfindlich auf induzierte oder leitungsgebundene unduzierte oder leitungsgebundene.A12. Diese weit verbreitete Gefahr ist auf die zunehmende Empfindlichkeit von High-Tech-Geräten zurückzuführen, die an Kabel angeschlossen sind, die außerhalb von Gebäuden verlaufen, und auf die zunehmende Nutzungwer.Mit der Weiterentwicklung der Technologie hat sich die maksimal zulässige Lange der Datenleitungen, die Geräte verbinden, rapide erhöht. Beispielsweise besagt die V2.4/V2.8-Schnittstelle (die zu Beginn der EDV verwendet wurde), dass die elektrischen Eigenschaften von Leitungstreibern eine direkte Kabelverbindung mit einer Länge von bis zuchenöm. Die verfügbaren Leitungstreiber und Schnittstellen ermöglichen den direkten Anschluss von zweiadrigen Litzenkabeln bis zu einer Länge von ca. 1000 m.Wenn der Blitzstrom im Kabel fließt, entstehen Längs- und Querspannungen. Die zwischen dem Kerndraht und dem Metallschirm des Kabels erzeugte Längsspannung u1 wirkt auf die Isolierung zwischen der Eingangsseite des angeschlossenen Geräts und dem geerdeten Gehäuse. Die Querspannung uq entsteht zwischen den Leitungen və übt Druck auf den Eingangskreis des angeschlossenen Gerätes aus. Ist der Blitzstrom i2 bekannt, kann aus der Koppelimpedanz R des Kabels die Längsspannung berechnet werden.1.3 Einkopplung von Stoßströmen in die SignalleitungDas folgende Beispiel zeigt, wie Stoßströme durch ohmsche, induktiv oder kapazitive Kopplung in die Signalleitungen eines erweiterten Systems eingekoppelt. Betrachten Sie beispielsweise die Anordnung von Gerät 1 in Gebäude 1 and Gerät 2 in Gebäude 2. Die beiden Geräte sind über Signalkabel verbunden. Darüber hinaus wird davon ausgegangen, dass beide Geräte über Schutzleiter (PE) mit einer Potenzialausgleichsschiene (PAS) in ihren jeweiligen Gebäuden verbunden sind.1.3.1 Geniş əhatə dairəsiEin Blitz in Gebäude 1 ein and erzeugt eine Potenzialdifferenz von etwa 100 kV am Erdungswiderstand RA1. Die Spannung dieser Amplitude reicht aus, um den Isolationsabstand zwischen den Geräten 1 and 2 zu verkleinern, sodass der ohmsche kreuzgekoppelte Stoßstrom von PAS1 durch Gerät 1 entlang der Signalleitung zu ß2RAfli, Pä22. Die Amplitude des Stoßstroms, der mehrere kA erreicht, hängt von den nisbi Werten der Ohm-Widerstände RA1 və RA2 ab.1.3.2 VahrnehmungskopplungWie bereits erwähnt, wird die Spannung im Metallring durch das induktive Feld des Blitzkanals bzw. des blitzstromführenden Leiters induziert.Beispielsweise bilden die beiden Adernsignalkabel zwischen den Geräten 1 və 2 einen Induktionsring. Wenn ein Blitz in Gebäude 1 einschlägt, wird innerhalb des Rings eine Querspannung von mehreren tausend Volt induziert, die einen gekoppelten Strom von bis zu mehreren tausend Ampere erzeugt. Spannungen und Ströme induzierten Ausgang des Geräts angelegt və ya Eingang den werden.Ein weiteres Beispiel für emotionale Kopplung, die auftreten cann. Die Signalleitung bildet mit der Erde einen Induktionsring. Wenn ein Blitz in Gebäude 1 einschlägt, wird am Ring eine sehr hohe Spannung (təxminən 10 kV) induziert, die einen Isolationsüberschlag von Gerät 1 and Gerät 2 verursacht və Kopplungsströme von Tausendener.1.3.3 Kapazitiv KopplungWenn ein Blitz in den Boden oder den Blitzanschluss einschlägt, steigt der Blitzkanal oder der Blitzanschluss aufgrund der der Potenzialdifferenz am Erdungswiderstand RA auf eine hohe Spannung (təxminən 100 kV-lik güc).Die Signalleitung zwischen den Geräten 1 və 2-də Empfänger gekoppelt-dən Lightning-Kanaldan istifadə olunur. Der Koppelkondensator wird aufgeladen, wodurch ein "Injektionsstrom" (təxminən 10 A) durch den isolierten Stromfluss der Geräte 1 və 2 fließt.1.4 Atmosferin amplitudasıEin Blitzeinschlag in der Ferne verursacht zunächst eine Überspannung von etwa 10 kV və erzeugt einen relativ kleinen numerischen Strom. Aber ein direkter Blitzeinschlag hat einen viel größeren Strom mit einer viel höheren Amplitude: 200 kA Strom (Schutzklasse I) və Spitzen von Hunderten von Kilovolt.Niederspannungsgeräte können in der Regel nur einer Durchschlagsspannung von Tausenden von Volt standhalten und sind daher anfällig für Zehntausende Volt durch entfernte Blitzeinschläge oder 100-kV-Uberspannungen Blitzeinschläge oder 100-kV-Uberspannungen Blitzeinschläge sollängengen von Tausenden. den. Einige elektronische Geräte tolerieren möglicherweise Spannungen von nur 10 V. Daher ist der durch atmosphärische Entladung verursachte Spannungswert 100 bis 10.000 Mal höher als die tolerierbare Spannung eines Niederstemssy.Daher müssen diese Überspannungen mit hoher Amplitude durch Schutzmaßnahmen oder Überspannungsableiter auf Werte reduziert werden, die deutlich unter der zulässigen Stoßdurchschlagsspannung/Stoßüberschlagsspang. Für einen zuverlässigen Schutz auch bei direkten Blitzeinschlägen muss der Überspannungsableiter in der Lage sein, einen hohen Blitzstrom schadlos abzugeben.2 Betreiben Sie die ÜberspannungBetriebsüberspannung kann sich auch auf Niederspannungs- və Sekundärsysteme auswirken, insbesondere wenn kapazitive Kopplung vorhanden ist. Manchen Fällen kann der Wert dieser Betriebsüberspannung 15 kV überschreiten. Die Ursachen dieser Betriebsüberspannungen sind folgende:(a) Leerlaufstromleitungen (onder Kondensatoren) abschneiden. Bei eingeschaltetem Schalter führt die Änderung des Momentanwerts der Versorgungsspannung zu einer hohen Potentialdifferenz zwischen dem System and der Trennleitung. Dieser in Millisekunden aufgebaute Potenzialunterschied kann zu einer Wiederzündung zwischen den Contakten des Schalters führen, als ob die Contakte wieder geschlossen würden. Die Netzspannung entspricht dann dem Momentanwert der Versorgungsspannung və der Lichtbogen zwischen den Schaltkontakten erlischt. Dieser Vorgang kann viele Male wiederholt werden. Bei diesem Vorgang, bei dem die Netzspannung dem Momentanwert einer bestimmten Versorgungsspannung entspricht, entsteht eine Betriebsüberspannung, die durch Dämpfungsschwingungen in der Größenordnung von mehrerennetich genderkent. Die anfängliche Amplitude dieser Betriebsüberspannung hängt von der Potenzialdifferenz zwischen den Schaltkontakten zum Zeitpunkt der Wiederzündung ab und kann ein Vielfaches der Nennversorgungsspannung betragen.(b) Schneiden Sie den Leerlauftransformator aus. Wird ein Leerlauftransformator vom Netz genommen, wird die Energie des Magnetfeldes auf seine eigene Kapazität geladen. Der Induktivitäts-Kapazitäts-Schaltkreis schwingt dann, bis die gesamte Energie über den Widerstand im Schaltkreis in Wärme umgewandelt wird, was zu einer Betriebsüberspannungsamplitude führt, die um die span Vinerels.(c) Erdschluss im ungeerdeten Netz. Wenn der Erdschluss in der Außenleitung des ungeerdeten Netzes auftritt, ändert sich das Erdpotential des gesamten Systems aufgrund der Spannungsänderung der Erdungsphase. Beim Erlöschen des Erdschlusslichtbogens ist die Wirkung vergleichbar mit der Abschaltung einer Leerlaufleitung oder eines Kondensators: Es entsteht eine Betriebsüberspannung mit abgeschwächten Stößen.Zusätzlich zu den oben genannten Eigenschaften von Netzbetriebsüberspannungen, die sich durch durch kapazitive Kopplung auf Niederspannungssysteme auswirken, können schnelle Stromänderungen durch induktive Kopplung auch in Nied Überspannungens. Diese plötzliche Stromänderung kann durch eine hohe Schaltlast oder durch einen Kurzschluss, einen Erdschluss oder einen wiederholten Erdschluss verursacht werden.Auch im Niederspannungsnetz selbst kann es aus folgenden Gründen zu Betriebsüberspannungen kommen:• Schalten Sie Induktivitäten aus, die paralel zur Stromversorgung liegen, wie z. B. die Spulen oder Drosseln von Transformatoren, Schützen und Relais (Fall entsteht diesem Betriebsüberspannung ähnlich wie oben beim Abschalten von Leistungstransformatoren im Leerlauf).• Entfernen Sie Induktivitäten in den Serienzweigen der Stromschleife, wie z. B. die Drahtschleife, die Serieninduktivität oder die Induktivität selbst (der Strom auf der Induktivität kann sich nicht ändern, wenn der Stromkreis getrennt wird, und die Amplitude der resultierenden Betriebsüberspannung häng). auf dem aktuellen Wert zum Zeitpunkt der Trennung).• Absichtliches Unterbrechen eines Stromkreises durch einen Schalter oder unbeabsichtigtes Auslösen einer Sicherung oder eines Leistungsschalters oder unbeabsichtigtes Durchtrennen eines Kabels vor einem natürlichen Stromkreises durch einen Stromkreises durch einen romänderung und damit zu einer Betriebsüberspannung). , normalerweise gedämpft und oszillierend, mit einer Amplitude, die ein Vielfaches der normalen Spannung des Systems beträgt).• Phasenregelkreis, Umkehrwirkung des Bürstenkollektorsystems, plötzliche Entlastung von Motor and Transformator usw.Zahlreiche Messungen və verschiedenen Niederspannungsnetzen haben gezeigt, dass die deutlichsten Überspannungen durch die Störstrahlung des im Schalter entstehenden Lichtbogens verursacht werden.Elektromagnetische Störungen durch den Betrieb des Stromnetzes treten in der Regel häufiger auf als Blitzeinwirkungen.Bei breitbandigen leitungsgebundenen Störungen werden Hochenergieimpulse və Niederenergieimpulse bzw. unterschiedliche Arten von Schaltimpulsen in den EMV-Normen unterschiedlich behandelt. Schaltstörungen können außerhalb des Gebäudes, durch Stromleitungen oder innerhalb des Gebäudes erzeugt werden. Diese beiden Arten von Störungen können entweder als eine Kombination aus Stoßspannungsstörungen və Stoßstromstörungen, wie bei Blitzstörungen, oder als angelegte Stoßspannung betrachtet.Breitbandige hochenergetische leitungsgebundene Störungen im Schaltvorgang können den leitungsgebundenen Blitzeinwirkungen im Gebäude gleichgestellt werden (Potenzialausgleichsverbindungen für entsprechenden Blitzschutz). VG-Standard spitzenstörung nach Umgebungstyp üçün xüsusi diqqət yetirin.Die DIN VDE 0160 legt die anliegende Überspannung aufgrund des Abschaltvorgangs oder des Überstromschutzellements fest. 0,1/1,3 ms (Anstiegsgeschwindigkeit 0,1 ms, Wellenkopfzeit 0,15 ms), ölü Stoßspannung mit dem dem Spitzenwert uppeak überlagert den Spitzenwert der Wechselspannung uN/max.Breitbandige niederenergetische Betriebsspannungsstörungen (Impulsschwarm) DIN VDE 0847 Teil 4-4 festgelegt-ə uyğundur. Die Wellenform beträgt 5/50 ns (Anstiegsrate 5 ns, Wellenkopfzeit and 7,4 ns), die Amplitude hängt von der Schwere des Tests ab und wird durch Kopplungskondensatoren in For Impulspaketen and Wird Durch.Zusätzlich zu den leitungsgebundenen Störungen erzeugt der Betriebsvorgang selbst erhebliche Störstrahlung (z. B. Lichtbögen beim Trennen eines Schalters), die weitere leitungsgebundene Störungen induziert.
Göndərmə vaxtı: Feb-10-2023

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