Тимчасова перенапруга через замикання на землю в мережі високої напруги (§442) — чому підйом потенціалу на підстанції досягає низьковольтної установки

У гіді щодо захисту від перенапруг (SPD) розглянуто імпульсну перенапругу — короткочасні сплески від удару блискавки чи комутаційних операцій, що усуваються за допомогою ПЗІП згідно з §534. §442 розглядає принципово інший вид перенапруги: тимчасовий, промислової частоти підйом напруги, спричинений замиканням на землю в мережі (середньої) високої напруги, підключеній до низьковольтної установки через ту саму трансформаторну підстанцію.

Як пошкодження в мережі високої напруги досягає низьковольтної установки

Під час замикання на землю в мережі середньої напруги (наприклад, пробій кабелю СН на землю) через заземлювальний пристрій трансформаторної підстанції протікає струм замикання на землю. Через опір заземлення цього пристрою цей струм замикання спричиняє тимчасове підвищення потенціалу — позначене Uf — на власному заземленні підстанції.

Коли нейтраль (N/PEN) низьковольтної мережі підключена до того самого заземлювального пристрою підстанції — як це зазвичай буває при системі TN — це тимчасове підвищення потенціалу напряму поширюється на низьковольтну установку, навіть попри те, що саме пошкодження повністю перебуває на боці середньої напруги.

Що регулює стандарт: величина і тривалість, а не єдина жорстка межа

§442 встановлює, що величина і тривалість напруги промислової частоти на ізоляції низьковольтного обладнання, спричиненого замиканням на землю в мережі високої напруги, не повинні перевищувати значень таблиці 44A стандарту. Основоположний принцип: чим вища виникла напруга Uf, тим коротше вона може зберігатися до того, як пошкодження в мережі високої напруги має бути усунене — короткочасний високий сплеск може бути прийнятним там, де тривала підвищена напруга — ні.

Зверніть увагу: ця стаття описує основоположний принцип (залежність величина-тривалість, пов'язану з Uf і часом відключення захисту високої напруги). Точні значення напруги та допустимий час відключення з самої таблиці 44A необхідно для конкретної оцінки уточнювати за повним текстом стандарту, а не відтворювати з пам'яті.

Чому це важливо для монтажника, а не лише для мережевої компанії

На перший погляд ця тема повністю стосується мережевої компанії — саме замикання на землю відбувається в мережі середньої напруги, далеко від власної установки. Проте це важливо для того, хто проєктує чи оцінює низьковольтну установку:

• З'єднання між нейтраллю низьковольтної мережі та заземлювальним пристроєм трансформаторної підстанції (характерне для TN) — це саме той механізм, через який тимчасова перенапруга з боку високої напруги може поширитися на власну установку.
• Це окрема, додаткова причина коректно оцінювати заземлювальний пристрій і підключення до мережі, відмінна від звичайних міркувань щодо струму замикання на землю та напруги пошкодження всередині самої установки.

Практична значущість

Для більшості повсякденних монтажних робіт ця тема не є предметом активного розрахунку чи вимірювання — оцінка Uf і часу відключення захисту високої напруги на практиці є завданням мережевої компанії та проєктувальника підстанції. Для монтажника це важливо насамперед як фонове знання: воно пояснює, чому заземлювальний пристрій мережі та власна установка не є повністю незалежними одне від одного, навіть якщо власна низьковольтна установка на перший погляд виглядає як замкнена, незалежна система.

Часті помилки

1. Припущення, що пошкодження в мережі середньої напруги ніколи не може вплинути на власну низьковольтну установку — при системі TN зі спільним заземлювальним пристроєм такий механізм цілком присутній.
2. Плутанина між §442 і §534 (ПЗІП/імпульсна перенапруга) — §442 стосується тимчасового підвищення напруги промислової частоти через заземлювальний пристрій під час пошкодження в мережі високої напруги, а не короткочасного сплеску від блискавки чи комутації.
3. Припущення, що завжди застосовується єдине, універсальне значення напруги — стандарт явно пов'язує допустиму напругу з часом відключення захисту високої напруги (таблиця 44A), а не з фіксованою, незалежною від часу межею.

Пов'язані матеріали

• Захист від перенапруг (ПЗІП) — §534
• Обрив PEN-провідника в TN-C-S
• Заземлювальні електроди та фундаментне заземлення