OCHRONA PRZED PRZEPIĘCIAMI SYSTEMÓW POMIAROWYCH W ENERGETYCE

Podobne dokumenty
ANDRZEJ SOWA JAROSŁAW WIATER Politechnika Białostocka OGRANICZANIE PRZEPIĘĆ W OBWODACH LICZNIKÓW ENERGII ELEKTRYCZNEJ

Andrzej W. Sowa Politechnika Białostocka


ODLEGŁOŚCI POMIĘDZY URZĄDZENIAMI DO OGRANICZANIA PRZEPIĘĆ A CHRONIONYM URZĄDZENIEM

OCHRONA PRZECIWPRZEPIĘCIOWA W LINIACH TRANSMISJI DANYCH

OGRANICZANIE PRZEPIĘĆ W SYSTEMACH POMIARÓW, AUTOMATYKI I STEROWANIA

ZABEZPIECZENIE PRZECIWPRZEPIĘCIOWE KONCENTRATORÓW W UKŁADACH ZDALNEJ TRANSMISJI DANYCH POMIAROWYCH

Ograniczniki ETITEC A ETI Polam do napowietrznych sieci nn

OGRANICZANIE PRZEPIĘĆ W INSTALACJI ELETRYCZNEJ

ODLEGŁOŚCI POMIĘDZY URZĄDZENIAMI DO OGRANICZANIA PRZEPIĘĆ A CHRONIONYM URZĄDZENIEM

OCHRONA PRZEPIĘCIOWA. Ochrona przed przepięciami systemów bezawaryjnego zasilania. Odporność udarowa systemów bezawaryjnego zasilania.

Podstawowe błędy przy projektowaniu i montażu systemów ograniczania przepięć w instalacji elektrycznej

IO.UZ-2.02 APLISENS PRODUKCJA PRZEMYSŁOWEJ APARATURY POMIAROWEJ I ELEMENTÓW AUTOMATYKI. Edycja B WARSZAWA MARZEC 2010.

1. Jako ochrona przed skutkami przepięć łączeniowych, powodowanych głównie załączeniami i wyłączeniami określonych odbiorników, mogą być stosowane:

OCHRONA ODGROMOWA SYSTEMÓW FOTOWOLTAICZNYCH

Ochrona odgromowa linii i stacji elektroenergetycznych. Andrzej Sowa

1. Wprowadzenie. Przewody instalacji elektrycznej. Ograniczniki przepięć. Strefa 1. Przewodzące elementy ścian obiektu (zbrojenie )

USZKODZENIA ELEKTRONICZNYCH LICZNIKÓW ENERGII ELEKTRYCZNEJ W WYNIKU NIEWŁAŚCIWEGO DOBORU OGRANICZNIKÓW PRZEPIĘĆ

Ochrona instalacji elektrycznych niskiego napięcia przed skutkami doziemień w sieciach wysokiego napięcia

OCHRONA ODGROMOWA ROZLEGŁYCH OBIEKTÓW TYPU HALOWEGO

ZAKŁÓCENIA IMPULSOWE W TORACH SYGNAŁOWYCH UŁOŻONYCH NA TERENIE STACJI ELEKTROENERGETYCZNEJ 110/15KV

NORMY I PRZEPISY PRAWNE Ochrona przeciwprzepięciowa

Dane techniczne Ex9UE2

BEZPIECZNY MONTAŻ ANTEN NA DACHACH OBIEKTÓW BUDOWLANYCH

WPŁYW WŁAŚCIWOŚCI OGRANICZNIKÓW PRZEPIĘĆ NA BEZPRZERWOWE ZASILANIA URZĄDZEŃ

2. Zagrożenie prądami piorunowymi występujące w instalacji elektrycznej niskiego

Ograniczniki przepięć Ex9UE

Ochrona przeciwprzepięciowa firmy Moeller

Wykonanie prototypów filtrów i opracowanie ich dokumentacji technicznej

Ochrona odgromowa anten na dachach obiektów budowlanych

Szanowni Państwo! Ryszard Popowicz zastępca dyrektora generalnego Izby Gospodarczej Energetyki i Ochrony Środowiska

PROPAGACJA PRZEPIĘĆ W STACJI ELEKTROENERGETYCZNEJ SN/NN NA TERENIE TVP KATOWICE

KIERUNEK STUDIÓW: ELEKTROTECHNIKA NAZWA PRZEDMIOTU: TECHNIKA WYSOKICH NAPIĘĆ. (dzienne: 30h wykład, 30h laboratorium) Semestr: W Ć L P S V 2E 2

Kompleksowa i skuteczna ochrona przeciwprzepięciowa. Dariusz Szymkiewicz Kierownik Projektu

15. UKŁADY POŁĄCZEŃ PRZEKŁADNIKÓW PRĄDOWYCH I NAPIĘCIOWYCH

Ogranicznik kombinowany DEHNshield zoptymalizowany pod kątem zastosowania

OCHRONA PRZED PRZEPIĘCIAMI LOKALNYCH SIECI KOMPUTEROWYCH

Uziomy w ochronie odgromowej

BETA ochrona. Ochrona przeciwprzepięciowa. n Przegląd. n Korzyści. n Dane do doboru i zamówienia. Ograniczniki przepięć klasy B (typ 1)

Ochrona przed przepięciami analogowych urządzeń abonenckich

Rezystancja izolacji przeliczona na 1 km linii większa od MΩ

Rok akademicki: 2016/2017 Kod: EEL EE-s Punkty ECTS: 4. Poziom studiów: Studia II stopnia Forma i tryb studiów: Stacjonarne

ZAKRES BADAŃ I PRÓB EKSPLOATACYJNYCH URZĄDZEŃ SIECI ELEKTROENERGETYCZNEJ ORAZ

Podstawowe właściwości urządzeń ograniczających przepięcia w sieciach sygnałowych

Zasady wykonania instalacji elektrycznych do zasilania urządzeń teleinformatycznych Zasilanie Serwerowni Szkolnych i Punktów Dystrybucyjnych 1

Ochrona przed przepięciami systemów nadzoru wizyjnego CCTV

Spis treści. Oznaczenia Wiadomości ogólne Przebiegi zwarciowe i charakteryzujące je wielkości

SPAI. PRO-SERW s.c. SOSNOWIEC OCHRONNIKI SIECIOWE TRÓJFAZOWE KLASY B TYPU OS3B3 SPÓŁDZIELNIA PRACY AUTOMATYKÓW I INFORMATYKÓW KATOWICE

Dobór SPD typu 1 do ochrony instalacji elektrycznych w budynkach uwględnienie wpływu dodatkowych czynników. Krzysztof Wincencik DEHN Polska Sp. z o.o.

Przykładowe rozwiązania ochrony odgromowej, ochrona odgromowa pól antenowych

Lekcja Układy sieci niskiego napięcia

Ograniczniki przepięć OVR

Przedmowa do wydania czwartego Wyjaśnienia ogólne Charakterystyka normy PN-HD (IEC 60364)... 15

Problem standardów ograniczników przeciwprzepięciowych na rynku polskim

WERSJA SKRÓCONA ZABEZPIECZENIA W INSTALACJACH ELEKTRYCZNYCH

BADANIE IZOLACJI ODŁĄCZNIKA ŚREDNIEGO NAPIĘCIA

6.1. Ograniczniki przepięć niskiego napięcia napowietrzne ZAWARTOŚĆ KATALOGU

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 323

Wpływ impedancji transformatora uziemiającego na wielkości ziemnozwarciowe w sieci z punktem neutralnym uziemionym przez rezystor

OCHRONA ODGROMOWA OBIEKTÓW BUDOWLANYCH

Politechnika Białostocka

Ochrona układów zasilania, sterowania, pomiarowych i telekomunikacyjnych

Ochrona przeciwprzepięciowa

Ochrona przeciwprzepięciowa

w obiektach zagrożonych wybuchem

PROBLEMY ŁĄCZENIA KONDENSATORÓW ENERGETYCZNYCH

Aparaty niskich napięć. LOVOS-5 LOVOS-10 Ograniczniki przepięć niskiego napięcia nowej generacji

Ochrona przeciwprzepięciowa

NARAŻENIE PIORUNOWE SIECI ELEKTROENERGETYCZNEJ ZASILAJĄCEJ OBIEKT BUDOWLANY Z URZĄDZENIEM PIORUNOCHRONNYM

PROTOKÓŁ SPRAWDZEŃ ODBIORCZYCH/OKRESOWYCH INSTALACJI ELEKTRYCZNYCH

2. Zwarcia w układach elektroenergetycznych... 35

Technika wysokich napięć : podstawy teoretyczne i laboratorium / Barbara Florkowska, Jakub Furgał. Kraków, Spis treści.

Układy przekładników napięciowych

KOMPUTEROWA SYMULACJA ROZKŁADU NAPIĘĆ RAŻENIOWYCH W TYPOWEJ STACJI ELEKTROENERGETYCZNEJ 110/15KV

Dobór przewodu odgromowego skojarzonego ze światłowodem

URZĄDZENIA DO OGRANICZANIA PRZEPIĘĆ W SIECIACH ROZDZIELCZYCH NISKIEGO NAPIĘCIA

Pytania egzaminu dyplomowego: kierunek Elektrotechnika, Studia Stacjonarne I Stopnia

SPIS ZAWARTOŚCI DOKUMENTACJI

LABORATORIUM PODZESPOŁÓW ELEKTRONICZNYCH. Ćwiczenie nr 2. Pomiar pojemności i indukcyjności. Szeregowy i równoległy obwód rezonansowy

Lekcja 50. Ochrona przez zastosowanie urządzeń II klasy ochronności

Podstawy Elektroenergetyki 2

PROJEKT WYKONAWCZY. Nazwa obiektu i adres : Przepompownia ścieków w miejscowości Niemodlin : PN przy ulicy Wyzwolenia dz. nr 714/2.

Przepisy i normy związane:

MWD i MWK Beziskiernikowe ograniczniki przepięć z tlenków metali

Opis techniczny. 1. Przepisy i normy. 2. Zakres opracowania. 3. Zasilanie.

Ochrona odgromowa 2. Podstawowy zakres wymaganej wiedzy technicznej

2. ZASILANIE ELEKTRYCZNE KOTŁOWNI

Prawidłowy dobór i koordynacja energetyczna ograniczników przepięć. Dr inż. Jarosław Wiater Politechnika Białostocka

Karta informacyjna. Przekładnik prądowy CRR 1-70, CRR 1-70-T IEC , IEC , IEC Sposób instalacji.

Bezpieczeństwo w każdym momencie

Załącznik nr 1 do Standardu technicznego nr 3/DMN/2014 dla układów elektroenergetycznej automatyki zabezpieczeniowej w TAURON Dystrybucja S.A.

XXXIV OOwEE - Kraków 2011 Grupa Elektryczna

Normy i dokumenty związane.

6.2. Obliczenia zwarciowe: impedancja zwarciowa systemu elektroenergetycznego: " 3 1,1 15,75 3 8,5

Podstawy kompatybilności elektromagnetycznej

PL B1. POLITECHNIKA GDAŃSKA, Gdańsk, PL BUP 10/16. JAROSŁAW GUZIŃSKI, Gdańsk, PL PATRYK STRANKOWSKI, Kościerzyna, PL

WNĘTRZOWY OGRANICZNIK PRZEPIĘĆ TYPU PROXAR IIW AC W OSŁONIE SILIKONOWEJ KARTA KATALOGOWA

Zasady projektowania ochrony odgromowej. - ograniczanie przepięć w instalacji elektrycznej

Pr¹dy zwarciowe i skutki zwaræ Przepiêcia

Moc pobierana przez rezystory dociążające przeznaczone dla obwodów prądowych 3 5A. Moc pobierana przez rezystory przy znamionowej wartości prądu

Transkrypt:

OCHRONA PRZED PRZEPIĘCIAMI SYSTEMÓW POMIAROWYCH W ENERGETYCE Andrzej W. Sowa Politechnika Białostocka Stworzenie warunków zapewniających pewne i bezawaryjne działanie urządzeń elektronicznych wymaga przeprowadzenia oceny zagrożenia przepięciowego występującego w miejscach ich zainstalowania. Następnie należy porównać poziomy występujących przepięć z dopuszczalnymi poziomami odporności udarowej urządzeń oraz dobrać, jeśli jest to konieczne, odpowiednie urządzenia do ograniczania przepięć. Taki tok postępowania zastosowano przy określaniu wymagań, jakie powinny spełniać urządzenia ograniczające przepięcia dochodzące do układów pomiaru energii elektrycznej. Poniżej przedstawiono podstawowe informacje o przepięciach występujących w instalacjach elektrycznych do 1000 V oraz w sieciach średnich napięć. Zestawiono również wymagane poziomy odporności liczników energii elektrycznej na działanie napięć udarowych. Powyższe informacje wykorzystano do doboru urządzeń ograniczających przepięcia dochodzące do układów pomiaru energii elektrycznej połączonych bezpośrednio lub pośrednio do sieci elektroenergetycznej. l. ZAGROŻENIE PRZEPIĘCIOWE URZĄDZEŃ Układy pomiaru energii mogą być podłączone do sieci elektroenergetycznej: bezpośrednio, dotyczy to głownie urządzeń w sieci 400/230 V, półpośrednio, połączone przez przekładniki prądowe, pośrednio, połączone przez przekładniki prądowe i napięciowe. W zależności od układu połączeń, urządzenia mogą być narażone na oddziaływanie części prądu piorunowego oraz wszelkiego rodzaju przepięcia występujących w sieciach elektroenergetycznych różnych napięć. W celu oceny występującego zagrożenia przedstawiono krótką charakterystykę przepięć atmosferycznych i łączeniowych występujących w liniach elektroenergetycznych różnych napięć oraz instalacji elektrycznej w obiekcie budowlanym 1.1. Zagrożenie udarowe występujące w instalacji elektrycznej do 1000 V Wyniki rejestracji prowadzonych w sieciach zasilających niskiego napięcia wykazały, że w większości przypadków przepięcia występujące w instalacji elektrycznej do 1000 V mają formę tłumionej sinusoidy lub przebiegi dwuwykładnicze. Na podstawie dostępnych danych można przyjąć, że w ciągu roku w instalacji elektrycznej w obiekcie budowlanym wystąpią przepięcia o następujących wartościach szczytowych: 300-500 V kilkadziesiąt przypadków, 500-1000 V kilkanaście przypadków, 1000-5000V kilka przypadków; ponad 5000 V pojedyncze przypadki. W sieci elektroenergetycznej ułożonej w terenie podmiejskim lub wiejskim liczba przepięć o amplitudach przekraczających 1 kv będzie wielokrotnie większa.

W ciągu roku może nawet wystąpić kilka przypadków przepięć o wartościach szczytowych przekraczających 5kV. Podejmowane są również próby uporządkowania dostępnych wyników i wykreślenia krzywych umożliwiających wyznaczanie liczby przepięć o dowolnej amplitudzie, jakie mogą wystąpić w ciągu roku w instalacji elektrycznej. Przykład takich przebiegów przedstawiono na rys. 1. Otrzymane krzywe wyznaczono uwzględniając różny "stopień wystawienia " obwodów niskonapięciowych sieci zasilających na działanie impulsów zakłócających. Rys. 1. Krzywe określające liczby przepięć o różnych amplitudach wywołanych w ciągu roku w obwodach sieci zasilającej przez zewnętrzne źródła zakłóceń - krzywa A (małe wystawienie na zakłócenia) ; przepięcia w podziemnych kablach zasilających ułożonych w miastach, - krzywa B (wystawienie średnie) ; przepięcia w biegnących przez tereny podmiejskie kablach podziemnych z dołączonymi odcinkami linii napowietrznych, - krzywa C (wystawienie duże); przepięcia w liniach napowietrznych biegnących przez tereny niezabudowane. W obiekcie budowlanym posiadającym urządzenie piorunochronne instalacja elektryczna i dołączone do niej urządzenia pomiaru energii mogą być również narażone na bezpośrednie oddziaływanie części prądu piorunowego. Takie zagrożenie występuje podczas bezpośredniego wyładowania piorunowego w obiekt budowlany. W takim przypadku do przybliżonego oszacowania rozpływu prądów piorunowych można przyjąć, że połowa prądu piorunowego wpływa do systemu uziomowego obiektu, a pozostała część rozpływa się w instalacjach przewodzących dochodzących do tego obiektu. Ogólny przykład takiego podziału prądu piorunowego przedstawiono na rys. 2. Rys. 2. Ogólny podział prądu piorunowego w przewodzących instalacjach w obiekcie budowlanym

Posiadając informacje o instalacjach dochodzących do obiektu można określić prądy płynące w poszczególnych przewodach. Przykład podziału prądu w dużym obiekcie budowlanym, w którym pracują wrażliwe urządzenia i systemy elektryczne i elektroniczne, do którego dochodzą: instalacja wodno-kanalizacyjna, instalacja gazowa, instalacja elektryczna (system sieci TN-C) linie telekomunikacyjne przedstawiono na rys. 3. 8,25 ka otok 33kA Przewody instalacji elektrycznej Przewodzące elementy ścian obiektu (zbrojenie ) Ograniczniki klasy I Strefa 1 33kA Instalacja elektryczna Odgromniki gazowane Srefa 0 i 0 A B Linie telefoniczne 10 par 10 ka Przewodząca instalacja wodno-kanalizacyjna Przewodząca instalacja gazowa 33kA X10 500A Rys. 3. Przykładowy rozpływ prądu piorunowego w różnorodnych instalacjach dochodzących do obiektu budowlanego 1.2. Przepięcia w sieci elektroenergetycznej Najgroźniejszym przypadkiem jest bezpośrednie wyładowanie piorunowe w przewody linii elektroenergetycznej. Do przybliżonej oceny zagrożenia można przyjąć, że impedancja kanału wyładowania jest duża i piorun uderzający w linię jest traktowany jak źródło prądowe podłączone do przewodu ułożonego nad powierzchnią ziemi (rys. 4). I I/2 I/2 Rys. 4. Wprowadzenie prądu udarowego do przewodu nad ziemią (symulacja bezpośredniego wyładowania piorunowego w linię) Zakładając, że dla rozpływającego się prądu udarowego wartość impedancji falowej przewodu Z 0 nad ziemią zawiera się pomiędzy 400-500, otrzymujemy wartość napięcia

U Z Przykładowo, dla prądu piorunowego o wartości szczytowej I = 40 ka i impedancji falowej Z 0 =400 otrzymujemy U = 8000 kv. Jest to wartość teoretyczna. W rzeczywistych liniach wystąpią przeskoki iskrowe na izolatorach i nastąpi ograniczenie wartości przepięcia atmosferycznego. Poziom ograniczania przepięć uzależniony jest od spadku napięcia na indukcyjności przewodu i rezystancji uziomu słupa, na którym nastąpił przeskok. Częstość wyładowań piorunowych w linię elektroenergetyczną uzależniona jest od jej wymiarów, lokalnej częstości wyładowań piorunowych w analizowanym obszarze oraz ekranujących właściwości otoczenia linii. Dla linii elektroenergetycznej biegnącej w otwartym obszarze częstość wyładowań piorunowych w linię można określić z zależności: N = A N g 10-6 gdzie: A - powierzchnia zbierania wyładowań piorunowych [m 2 ], Ng - roczna częstość wyładowań piorunowych [wyładowanie/km 2 rok]. W przybliżonej analizie można przyjąć A = 6 H L gdzie: L - długość linii [m], H - wysokość linii. Przykładowo dla H = 5 m, L = 1000 m, Ng = 1,8 wyładowania / km 2 rok otrzymujemy N = 0,054 wyładowania / rok 1.3. Przepięcia indukowane w liniach elektroenergetycznych Znacznie częściej, w porównaniu z przypadkiem bezpośredniego wyładowania piorunowego, występują przepięcia atmosferyczne indukowane w liniach elektroenergetycznych. Przepięcia atmosferyczne indukowane mają najczęściej przebiegi aperiodyczny lub oscylacyjny tłumiony. Przykładowe przebiegi przepięć rejestrowanych w liniach elektroenergetycznych średnich napięć przedstawiono na rys. 5. 0 I 2 Rys. 5. Oscylogramy przepięć atmosferycznych indukowanych w równych punktach linii Podobnie jak w przypadku wyładowań bezpośrednich, tworzone są również modele matematyczne kanał z prądem piorunowych linie napowietrzne. Przykład obliczeń przepięcia atmosferycznego indukowanego w linii odległej o 150 m od miejsca wyładowania piorunowego przedstawiono na rys. 6.

Rys. 6. Przepięcia atmosferyczne indukowane w różnych punktach linii Uproszczoną zależność określającą wartość szczytową napięcia U indukowanego pomiędzy przewodem a ziemią można przedstawić w postaci: gdzie: U = 30 (H/d) I I - prąd piorunowy [ka], H - wysokość zawieszenia przewodu nad ziemią [m], d - odległość pomiędzy przewodem a miejscem uderzenia pioruna [m]. Rys. 7. Napięcia indukowane w linii nad ziemią w funkcji odległości od miejsca wyładowania (linia ciągła H = 5 m, linia przerywana H = 7 m) Istnieje również możliwość określenia liczby przepięć o danej wartości szczytowej uwzględniając wymiary linii oraz roczna częstość wyładowań piorunowych w analizowanym obszarze. Liczba przepięć wynosi: N 1,9 10 gdzie N i - liczba indukowanych przepięć. i 6 30 (1 ) N g H L 3,5 2,5 log Współczynnik c określa redukujący czynni wprowadzany przez uziemiony przewód neutralny lub ochronny (c = 0, jeśli brak wymienionych przewodów, c = 0,7 lub 0,9 w zależności od uziemiania przewodów). U c 3,75

Przykładowo, wyniki obliczeń uzyskanych przy pomocy powyższej zależności (oznaczenie CC05) przedstawiono rys. 8. Dodatkowo przedstawiono również krzywe proponowane przez innych autorów [3]. Rys. 8. Liczba przepięć o różnych amplitudach wyznaczona dla linii L= 1 km, H=10 m, Ng = 1, 1.4. Przepięcia wewnętrzne Stany nieustalone w sieciach elektroenergetycznych powstające podczas nagłych zmian napięcia zasilającego lub konfiguracji układu połączeń poszczególnych elementów w systemie elektroenergetycznym są źródłem tzw. przepięć wewnętrznych. Wśród tych przepięć najczęściej występującymi są: Przepięcia powstające podczas wyłączania i ponownego załączania nieobciążonych linii lub baterii kondensatorów, przerywaniu niewielkich prądów indukcyjnych, likwidacji zwarć przy pomocy szybkich układów automatyki SPS. Przepięcia wywołane nagłymi zmianami obciążenia, zjawiskami rezonansu i ferrorezonansu, niezanikającymi zwarciami jedno- lub dwufazowymi z ziemią. Przepięcia występujące podczas zwarć doziemnych w sieciach elektroenergetycznych. Przepięcia powstające po zadziałaniu układów ochrony przepięciowej wywołane gwałtowną zmianą napięcia i towarzyszący temu przepływ prądów udarowych. Bezpośredni styk przewodów sieci elektroenergetycznej o różnych napięciach. Część z przedstawionych typów przepięć wewnętrznych występuje a sieciach średnich napięć. W takim przypadku zagrożenie urządzeń technicznych wynika z możliwości przenoszenia przepięć na stronę niskonapięciową transformatorów energetycznych. 2. POZIOMY ODPORNOŚCI UDAROWEJ LICZNIKÓW ENERGII ELEKTRYCZNEJ Jednym z podstawowych wymagań elektrycznych jest zachowanie odpowiednich właściwości dielektrycznych przy działaniu różnorodnych napięć, jakie mogą wystąpić w naturalnych warunkach. Odwzorowanie występujących zagrożeń uzyskano badając liczniki napięciem udarowym oraz napięciem przemiennym. W przypadku napięcia udarowego wykorzystywany jest udar o wartości szczytowej 6 000 V oraz kształcie 1,2/50 [6,7]. Zakres badań liczników zestawiono w tablicy 1.

Tablica 1. Zakres badań liczników napięciem udarowym [6,7] Zakres badań Sposób prowadzenia badań Uwagi Badania izolacji torów i izolacji między torami Badania izolacji torów względem masy Próby dla poszczególnych torów, które podczas normalnej pracy są odizolowane od innych torów. Wspólne próby torów napięciowych i prądowych. Napięcie doprowadzane do wspólnego punktu oraz każdego swobodnego końca torów napięciowych. Próba toru prądowego - napięcie udarowe połączone pomiędzy każdy z zacisków a masę. Próba toru napięciowego napięcie udarowe połączone pomiędzy każdy z zacisków a masę. Próby torów pomocniczych (przewidywane do zasilania z sieci lub przekładnika) o napięciu wyższym od 40 V. Wszystkie zaciski torów elektrycznych licznika połączone. Napięcia udarowe doprowadzane pomiędzy wszystkie tory elektryczne a masę. Zaciski torów niebadanych powinny być połączone z masą. W przypadku połączenia obu torów. W przypadku wspólnego, połączonego z masą, punktu kilku torów napięciowych. Tory napięciowe i prądowe rozdzielone i każdy ma oddzielną izolację. Próby niezależnie dla każdego toru. Zaciski, które nie są badane powinny być połączone z masą. Próby na takich samych warunkach jak próby torów napięciowych. Do połączonych zacisków elektrycznych należy również połączyć zaciski pomocnicze. 3. OCHRONA PRZED PRZEPIĘCIAMI UKŁADÓW POMIARU ENERGII Zasady ograniczania przepięć dochodzących do układów pomiaru energii przedstawione zostaną dla: liczników energii elektrycznej w instalacjach energii elektrycznej w obiektach budowlanych (połączenie bezpośrednie), układów pomiarowych dołączonych do przekładników prądowych i napięciowych (układy półpośrednie i pośrednie). W przodku bezpośredniego połączenia liczników ograniczanie przepięć poniżej 6000 V można zapewnić stosując ograniczników przepięć. Typowe układy połączeń ograniczników przepięć przedstawiono na rys. 9. W celu ograniczenia prądów upływu zalecane jest stosowanie ograniczników iskiernikowych [8,9]. W przypadku obiektu z urządzeniem piorunochronnych będą to ograniczniki przepięć typu I (badane zgodnie z wymogami testów klasy I), które zapewniają ochronę przed wszelkiego rodzaju przepięciami oraz przed bezpośrednim oddziaływanie części prądu piorunowego. Napięciowe poziomy ograniczania przepięć ograniczników powinny zawierać się poniżej 4000 V lub, uwzględniając wymagania normy PN-IEC 60364-4-443 [10], powinny wynosić poniżej 2500 V. W przypadku braku zagrożeń stwarzanych przez oddziaływanie prądów piorunowych należy rozważyć ochronę tworzoną przez układy ograniczników typu II (klasy II). W celu eliminacji prądów upływu mogą to być ograniczniki zawierające szeregowe połączenie iskiernika i warystora. W przypadku układów pomiaru energii, które dodatkowo wykonują inne funkcje np. przesyłają dane pomiarowe (droga radiowa lub łącza kablowe) należy również dobrać ograniczniki przepięć w torach przesyłu sygnałów oraz liniach zasilających. Ograniczanie przepięć w układach półpośrednich i pośrednich przedstawione zostanie na przykładzie pomiarów w stacji wysokich napięć. We współczesnych stacjach wysokich napięć budynki nastawni mogą znajdować się w znacznej odległości od miejsca montażu przekładników, co stwarza konieczność stosowania w obwodach wtórnych przewodów o długościach dochodzących do kilkuset metrów. W takich układach, w przypadku przepięć w liniach wysokich napięć, mogą wystąpić również przepięcia o znacznych wartościach, stwarzające zagrożenie dla izolacji urządzeń w nastawni.

1 Wh L1 L2 L3 N PE 1 Wh L1 L2 L3 N PE 3 3 TN-C-S 4 2 1 - złącze instalacji elektrycznej 2 - główna szyna uziemiająca 3 ograniczniki klasy I 4 przewód uziemiający TN-S 4 2 1 - złącze instalacji elektrycznej 2 - główna szyna uziemiająca 3 ograniczniki klasy I 4 przewód uziemiający Wh L1 L2 L3 N TT 1 3 Rys.9. Układy połączeń ograniczników klasy I w różnych systemach sieci 3a 2 1 - złącze instalacji elektrycznej 2 - główna szyna uziemiająca 3 ograniczniki klasy I 3a ogranicznik N-PE Przepięcia przenoszą się ze strony pierwotnej na wtórną droga sprzężeń magnetycznego, elektrycznego i galwanicznego. Sprzężenia powodują, że w miejscu pomiarów mogą wystąpić napięcia udarowe doziemne oraz różnicowe. Z danych literaturowych wynika, że napięcia doziemne mogą osiągać wartości nawet do kilku kilowoltów, a w przypadku sprzężeń galwanicznych dochodzą nawet do 20 kv [1,2,4]. Sprzężenia galwaniczne wywołane są przez różnice potencjałów uziomów stacji i nastawni. Jeśli uwzględnimy następujące wymagania: obowiązkowe uziemianie uzwojeń wtórnych przekładników, niedopuszczanie do uziemiania w kilku miejscach np. w rozdzielni i nastawni To równica potencjałów może być groźna dla uzwojeń izolacji liczników. Rozwiązaniem może być uziemianie w nastawi. W takich przypadku nie wnosimy potencjałów z siatki uziemiającej z rozdzielni do nastawni. Jeśli uzwojenia wtórne są uziemione w nastawni to do ograniczania różnic potencjałów przy przekładniku można zastosować iskierniki gazowe. Przykład takiego połączenia przedstawiono na rys. 10. Jeśli uziemieni zostało wykonane w bliskim sąsiedztwie przekładnika to iskierniki gazowe można zastosować w budynku nastawi. Podobny sposób ograniczania różnic potencjałów można zastosować w przypadku przekładników prądowych. W przykładzie przedstawionym na rys.11 ograniczanie są zarówno różnice potencjałów pomiędzy systemami uziomów jak i przepięcia występujące pomiędzy przewodami w obwodzie wtórnym. 4. OGRANICZANIE PRZEPIĘĆ W SYSTEMACH PRZESYŁU SYGNAŁÓW Obecnie coraz częściej stosowane są nowe systemy pomiarowe ze zdalnym odczytem energii elektrycznej. W takich przypadkach może powstać konieczność ograniczania przepięć w systemach przesyłu sygnałów.

Urządzenia w nastawni Rys. 10. Ograniczanie różnic potencjałów pomiędzy uziomami rozdzielni i nastawi Urządzenia w nastawni Rys.11. Przykład ograniczania przepięć w układzie z przekładnikiem prądowym. Typowe elementy wykorzystywane do ograniczania przepięć w systemach przesyłu sygnałów oraz ich podstawowe parametry zestawiono w tablicy 2. Tablica 2. Zestawienie podstawowych parametrów charakteryzujących elementy zabezpieczające Parametr Element Dioda zabezpieczająca Warystor Odgromnik Oznaczenie graficzne Charakterystyka U/I asymetryczna symetryczna symetryczna Poziom ochrony 6V - 190 V 20V - 2000V 65V- 12 000V Prąd udarowy (8/20) do 1 ka do 25 ka do 60 ka Pochłaniana energia do 1 J do 1800 J do 60 J Obciążenie stałe do 1 W do 2 W 800 WW (1s.) Czas odpowiedzi < 10 ps < 25 ns zależy do du/dt Pojemność 300pF - 15 000pF 40pF - 40 000pF 0,5pF - 7 pf Dopuszczalne zmiany zakresu ochronnego 5%, 10% 10 % 15 % Prąd upływu < 5uA < 0,2 ma < 15 na Zakres temperatur -65 0 C - + 175 0 C -40 0 C - + 125 0 C -55 0 C - + 130 0 C

Jeśli oddzielne użycie pojedynczych elementów ochronnych nie zapewnia dostatecznego poziomu ochrony przed przepięciami to należy zastosować układy zabezpieczające. Łączenie elementów ochronnych w układy umożliwia zsumowanie ich ochronnych zalet i wyeliminowanie niepożądanych efektów związanych z ich oddzielnym zastosowaniem. Typowy układ ograniczający przepięcia składa się z pojedynczych elementów zabezpieczających połączonych elementami wzdłużnymi, nazywane również elementami odsprzęgającymi. Tworząc system ograniczania przepięć można wykorzystać przedstawione poniżej etapy postępowania (tablica 3.). Tablica 3. Etapy postępowania przy doborze układu ograniczającego przepięcia w systemach przesyłu sygnałów Etap Zakres działań Źródło informacji 1 Określenie odporności portów sygnałowych urządzeń na działanie udarów dochodzących z linii przesyłu sygnałów. 2 Określenie podstawowych danych charakteryzujących znamionowe warunki pracy urządzenia. Wyniki badań prowadzonych przez producenta Dane znamionowe chronionego systemu 3 Określenie stopnia zagrożenia udarowego urządzenia. Normy i zalecenia 4 Wstępny określenie właściwości urządzeń ochrony przepięciowej. 5 Określenia liczby stopni ochronnych w torze przesyłu sygnałów. 6 Określenie maksymalnych dopuszczalnych napięć sygnałów roboczych U NS i wybór układu ochrony przepięciowej o trwałym napięci pracy U C spełniającym warunek U C U NS 7 8 Określenie sposobu przesyłu sygnałów (napięcie znamionowe niesymetryczne w układzie przewód - przewód lub napięcie znamionowe symetryczne w układzie przewód - ziemia ) i dobranie odpowiedniego układu ochronnego. Określenie maksymalnego prądu roboczego występującego w systemie przesyłu sygnałów I NS i wybór układu ochrony przepięciowej o prądzie znamionowym I NO spełniającym warunek I NO I NS 9 Określenie znamionowej częstotliwości sygnałów f NS w analizowanym systemie i porównanie z częstotliwością znamionową f NOGR lub graniczną f GRAN ogranicznika. Układ powinien spełniać warunek f NS f NOGR, f NS f GRAN 10 Wybór układu posiadającego dodatkowe impedancje odprzęgające w przypadku ochrony urządzenia, w którym wejścia sygnałowe posiadają własne elementy ochronne (np. fabrycznie zamontowane warystory lub diody). 11 Porównanie wartości elementów odsprzęgających zastosowanych w układzie ogranicznika z wartościami dopuszczalnymi w danej linii przesyłu sygnałów. 12 Wybór sposobu montażu i uziemiania ogranicznika przepięć 13 Ocena poprawności połączeń ograniczników przepięć w torze sygnałowym i w instalacji elektrycznej. Producent chronionych urządzeń Instrukcje montażowe ograniczników Schematy instalacji elektrycznej 5. ZAKOŃCZENIE Stosowanie coraz doskonalszych układów pomiaru energii oraz wzrost wymagań dotyczących ich możliwości stwarza konieczność przeanalizowania ich zagrożenia przepięciowego oraz podjęcie odpowiednich środków ochrony. W przypadku analizowanych układów dodatkowym problemem jest konieczność wyeliminowania wpływu zastosowanych urządzeń ograniczających przepięcia na pracę chronionych liczników.

6. LITERATURA 1. Wiszniewski A.: Przekładniki w elektroenergetyce. WNT Warszawa 1982. 2. Nowicz R.: Przekładniki napięciowe. Klasyczne, specjalne i niekonwencjonalne. Monografie Politechniki Łódzkiej, 2003, 3. Technical Report General Basic information regarding surge overvoltages and surge protection In low-voltage a.c. power systems. 4. Kasprzak A., Orlikowski M., Brodecki D.: Badanie przenoszenia zakłóceń impulsowych w przekładnikach. Zeszyty Politechniki Łódzkiej, Elektryka z.96, 5. Koszmider A.: Właściwości indukcyjnych przekładników wysokonapięciowych w świetle wymagań dyrektywy kompatybilnościowej. 6. PN-93/E-06504 Liczniki energii elektrycznej. Liczniki indukcyjne energii czynnej prądu przemiennego klasy 0,5, 1, 2. 7. PN-E-06506 Liczniki energii elektrycznej. Liczniki indukcyjne energii biernej klasy 3. 8. Vereinigung Deutscher Elektrizitätswerke VDEW e.v. : Überspannungsschutzeinrichtungen der Anforderungsklasse B. Richtlinie für den Einsatz in Hauptstromversorgunssystemen. 9. Vereinigung Deutscher Elektrizitätswerke VDEW e.v. Technische Anschlussbedingungen für den Anschluss an das Niederspannungsnetz. 10. PN-IEC 60364-4-443:1999, Instalacje elektryczne w obiektach budowlanych. Ochrona dla zapewnienia bezpieczeństwa. Ochrona przez przepięciami. Ochrona przed przepięciami atmosferycznymi i łączeniowymi.