ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ТЕХНИЧЕСКОМУ РЕГУЛИРОВАНИЮ И МЕТРОЛОГИИ
1 НАЦИОНАЛЬНЫЙ	ГОСТ Р мэк
I 1 ГТ х I СТАНДАРТ V \ / РПСГИЙГКПЙ	61643-12 —
ФЕДЕРАЦИИ	2011

УСТРОЙСТВА ЗАЩИТЫ ОТ ИМПУЛЬСНЫХ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ НИЗКОВОЛЬТНЫЕ

Часть 12

УСТРОЙСТВА ЗАЩИТЫ ОТ ИМПУЛЬСНЫХ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ В НИЗКОВОЛЬТНЫХ СИЛОВЫХ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМАХ. ПРИНЦИПЫ ВЫБОРА И ПРИМЕНЕНИЯ

IEC 61643-12:2002 Low-voltage surge protective devices — Part 12:

Surge protective devices connected to low-voltage power distribution systems — Selection and application principles (IDT)

Издание официальное

Предисловие

Цели и принципы стандартизации в Российской Федерации установлены Федеральным законом от 27 декабря 2002 г. № 184-ФЗ «О техническом регулировании», а правила применения национальных стандартов Российской Федерации — ГОСТ Р1.0—2004 «Стандартизация в Российской Федерации. Основные положения»

Сведения о стандарте

1    ПОДГОТОВЛЕН Автономной некоммерческой организацией «Научно-технический центр «Энергия» (АНО «НТЦ «Энергия», г. Москва и Обществом с ограниченной ответственностью «Всероссийский научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт низковольтной аппаратуры» (ООО «ВНИИэлектроаппарат»), г. Ставрополь, на основе собственного аутентичного перевода на русский язык международного стандарта, указанного в пункте 4

2    ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 331 «Низковольтная аппаратура распределения, защиты и управления»

3    УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 6 декабря 2011 г. № 699-ст

4    Настоящий стандарт идентичен международному стандарту МЭК 61643-12:2002. издание 1.0 «Низковольтные устройства для защиты от импульсных перенапряжений. Часть 12. Устройства для защиты от импульсных перенапряжений в низковольтных силовых распределительных системах. Принципы выбора и применения» (IEC 61643-12:2002 «Low-voltage surge protective devices — Part 12: Surge protective devices connected to low-voltage power distribution systems — Selection and application principles*.

При применении настоящего стандарта рекомендуется использовать вместо ссылочных международных стандартов соответствующие им национальные стандарты Российской Федерации и межгосударственные стандарты, сведения о которых приведены в дополнительном приложении ДА

Информация об изменениях х настоящему стандарту публикуется в ежегодно издаваемом указателе «Национальные стандарты». а текст изменений и поправок — в ежемесячно издаваемых информационных указателях *Национальные стандарты». В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячно издаваомом информационном указателе «Национальные стандарты». Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования—на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет

© Стандартинформ ,2013

Настоящий стандарт не может быть полностью или частично воспроизведен, тиражирован и распространен в качестве официального издания без разрешения Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии

и

ГОСТ Р МЭК 61643-12-2011

3.18

контрольные испытания (routine tests): Испытания, проводимые на каждом УЗИП. его частях или материалах для подтверждения того, что изделие соответствует конструкторской документации.

[МЭК 61643-1. статья 3.321

3.19

приемочные испытания (acceptance tests): Испытания УЗИП или их представительных образцов, проводимые по предварительной договоренности между изготовителем и потребителем.

[МЭК 61643-1. статья 3.32]

120

степень защиты, обеспечиваемая оболочкой (код IP) (degrees of protection provided by enclosure (code IP): Степень защиты от доступа к опасным частям, от проникновения твердых инородных частиц и/или воды (см. МЭК 60529).

[МЭК 61643-1. статья 3.301

3.21

падение напряжения (в процентах) (voltage drop) (in percent):

AW-K^-t/^J/^oJIOO.

где U_axoa. U_aux — соответственно входное и выходное напряжения, измеренные одновременно при подключенной полной активной нагрузке.

Данный параметр применяют исключительно для двухвводных УЗИП.

[МЭК 61643-1. статья 3.20)

3.22

потери при включении (insertion loss): Потери при включении УЗИП. определяющиеся отношением напряжений на выводах, измеренных сразу же после подключения испытуемого УЗИП к системе до и после включения. Результат выражается в процентах.

[МЭК 61643-1. статья 3.21)

Примечание — Требования и испытания — в стадии рассмотрения (3.21).

3.23

способность двухвводного УЗИП выдерживать поренапряжения со стороны нагрузки (load-side surge withstand capability for a two-port SPD): Способность двухвводного УЗИП выдерживать перенапряжения на выходных выводах, выражающаяся в снижении нагрузок на УЗИП.

[МЭК 61643-1. статья 3.19J

3.24 _

устойчивость к токам короткого замыкания (short-drcuit withstand). Максимальный ожидаемый ток короткого замыкания, который способен выдержать УЗИП.

Примечание — Данная статья касается постоянного и переменного токов частотой 50160 Гц. Два значения тока короткого замыкания могут быть заданы для двухвводных или одновводных УЗИП с раздельными вводными и выводными зажимами: одно соответствует внутреннему короткому замыканию (замкнувшему внутреннюю токоведущую часть), а другое соответствует наружному короткому замыканию непосредственно на выводных зажимах (при повреждении нагрузки). По МЭК 61643-1 проводят испытания только для внутренних коротких замыканий. Вопрос о наружных коротких замыканиях — в стадии рассмотрения.

[МЭК 61643-1, статья 3.28. модифицирована!

5

3.25_

одновводное УЗИП (one-port SPD): УЗИП. включенное параллельно в защищаемую цепь. Может иметь отдельные вводной и выводной выводы без включенного последовательно полного сопротивления между выводами.

Примечание — На рисунке 1 представлено несколько типичных одновводных УЗИП. на рисунке 1с — общий символ обозначения одновводного УЗИП. Одновводное УЗИП может быть подсоединено параллельно с источником питания (рисунок 1а) либо последовательно (рисунок 16). В первом случае ток нагрузки не проходит через УЗИП. Во втором случае ток нагрузки проходит через УЗИП. и превышение температуры под нагрузкой и максимально допустимый ток нагрузки могут быть определены как для двухвводного УЗИП. На рисунках 36—3d показано срабатывание одновводных УЗИП разных типов при воздействии импульса тока 8/20. прикладываемого с помощью генератора комбинированной волны.

(МЭК 61643-1. статья 3.2. модифицирована]

326

двухвводное УЗИП (two-port SPD): УЗИП с двумя комплектами выводов — вводным и выводным — с включенным последовательно между выводами специальным полным сопротивлением.

Примечание — Измеренное предельное напряжение может быть выше на вводах, чем на выводах. Поэтому защищаемое оборудование следует подсоединять к выводным зажимам. На рисунке 2 представлены типичные двухвводные УЗИП. На рисунках Зе и 3/ показано срабатывание двухвводного УЗИП при воздействии импульса тока 8/20. прикладываемого с помощью генератора комбинированной волны.

[МЭК 61643-1. статья 3.3. модифицирована]

327

УЗИП коммутирующего типа (voltage switching type SPD): УЗИП. которое в отсутствие перенапряжения сохраняет высокое полное сопротивление, но может мгновенно изменить его на низкое в ответ на скачок напряжения. Общим примером элементов, служащих коммутирующими устройствами, являются разрядники, газовые трубки, тиристоры (кремниевые выпрямители) и управляемые тиристоры. Такие УЗИП иногда называют «разрядники».

Примечание — Устройство коммутирующего типа имеет дискретную UII характеристику. На рисунке Зс показано срабатывание УЗИП коммутирующего типа при воздействии импульса, подаваемого генератором комбинированной волны.

[МЭК 61643-1. статья 3.3. модифицирована]

328

УЗИП ограничивающего типа (voltage limiting type SPD): УЗИП. которое при отсутствии перенапряжения сохраняет высокое полное сопротивление, но постепенно снижает его с возрастанием волны тока и напряжения. Общим примером элементов, служащих нелинейными устройствами, являются варисторы и диодные разрядники. Такие УЗИП иногда называют «ограничители».

Примечание — Устройство ограничивающего типа имеет постоянную Ш характеристику. На рисунке 36 показано срабатывание типичного УЗИП ограничивающего типа при воздействии импульса, прикладываемого с помощью генератора комбинированной волны.

[МЭК 61643-1, статья 3.5, модифицирована]

329 _

УЗИП комбинированного типа (combination type SPD): УЗИП, содержащие элементы как коммутирующего, так и ограничивающего типов, которые могут коммутировать и ограничивать напряжение, а также выполнять обе функции, их действие зависит от характеристик подаваемого напряжения.

Примечание — На рисунках Зс/ и Зе показано срабатывание нескольких типичных УЗИП комбинированного типа при воздействии импульса комбинированной волны.

[МЭК 61643-1, статья 3.6. модифицирована]

3.30

3.35    номинальное напряжение системы (nominal voltage of the system): Напряжение, на которое рассчитана система или оборудование и к которому относятся определенные рабочие характеристики (например. 230/400 В). В нормальных условиях системы напряжение на выходных выводах может отличаться от номинального напряжения, определяемого допусками систем питания.

Примечание 1 — В настоящем стандарте применяется допуск ±10 %.

Номинальное напряжение системы между фазой и землей называют 1У_п (см. МЭК 60038).

Г1римечание2 — Напряжение между фазой и нейтралью системы называется U₀.

3.36    классификация импульсных испытаний (impulse test classification)

3.36.1 испытание класса I (class I test): Испытание, проводимое с номинальным разрядным током (/„) (см. 3.9). импульсом напряжения 1,2/50 (см. 3.13) и максимальным импульсным током /_1тр для испытаний класса I (см. 3.10).

9

3.36.2    испытание класса II (class II test): Испытание, проводимое с номинальным разрядным током /„ (см. 3.9), импульсом напряжения 1,2/50 (см. 3.13) и максимальным разрядным током /_т(М для испытаний класса II (см. 3.32).

3.36.3    испытание класса III (class III test): Испытание, проводимое с комбинированной волной (1,2/50,8/20), см. 3.11.

3.37

номинальный ток нагрузки /_L (rated load current /_L): Максимальный длительный номинальный переменный (действующее значение) или постоянный ток. который может подаваться к нагрузке, защищаемой УЗИП.

Примечани е — Данное определение относится только к УЗИП с раздельными вводными и выводными зажимами.

[МЭК 61643-1, статья 3.14. модифицирована]

3-38_

защита от сверхтока (overcurrent protection): Устройство для защиты от сверхтока (например, автоматический выключатель или плавкий предохранитель), которое может быть частью электроустановки, расположенной вне идо УЗИП.

[МЭК 61643-1. статья 3.36]

3.39    максимальное длительное рабочее напряжение силовой системы в месте подсоединения УЗИП U_c% (maximum continuos operating voltage of the power system at the SPD locatton U_ct): Максимальное напряжение переменного (действующее значение) или постоянного тока, которому может подвергнуться УЗИП в точке его подсоединения в систему. В нем учитывается только регулирование напряжения и/или его снижение либо повышение. Оно непосредственно связано с U₀.

Его также называют действующим максимальным напряжением системы (см. рисунок 6).

Примечание — Данное напряжение не учитывает наличия гармоник, повреждений. ВПН или переходных процессов.

3.40

разрядное напряженно УЗИП коммутирующего типа (sparkover voltage of a voltage-switching SPD). Значение максимального напряжения в искровом промежутке УЗИП перед разрядом между электродами.

Примечание — В основе УЗИП коммутирующего типа могут быть другие элементы, кроме искровых промежутков (например, кремниевые элементы).

[МЭК 61643-1, статья 3.38. модифицирована]

3.41    грозозащитная система (ГЗС) (lightning protection system (LPS): Полная система защиты здания и его оборудования от грозовых воздействий.

4 Системы и защищаемое оборудование

При оценке электрооборудования сточки зрения применяемого УЗИП следует учитывать два фактора:

-    характеристики низковольтной силовой распределительной системы (в том числе ожидаемые уровни и типы перенапряжений и токов), в которой будет использован УЗИП:

-    характеристики оборудования, которому требуется защита.

4.1 Низковольтные силовые распределительные системы

Низковольтные силовые распределительные системы в основном характеризуются типом заземления систем (TNC. TNS, TNC-S, ТТ, ГГ) и номинальным напряжением (см. 3.35). Могут возникать разные типы перенапряжений и токов. В настоящем стандарте перенапряжения классифицированы по трем группам:

-    грозовые:

-    коммутационные;

-    временные.

ГОСТ Р МЭК 61643-12-2011

4.1.1    Грозовые перенапряжения и токи

В большинстве случаев грозовой фактор является определяющим в выборе класса испытаний УЗИП и соответствующих значений тока и напряжения (/*,_р,    или U_oc согласно МЭК 61643-1).

Непосредственно для выбора УЗИП необходимо провести оценку формы волны и амплитуды тока (или напряжения) грозовых импульсов. В этой ситуации важно определить уровень напряжения защиты УЗИП. являющийся адекватным для осуществления защиты электрооборудования.

Примечание — Например, в регионах, подверженных частым грозовым явлениям, может понадобиться УЗИП. способное выдержать испытания класса I или класса II.

Обычно (например, в случаях прямого попадания молнии в электролинию или наведенных импульсов) наибольшие нагрузки испытывает электроустановка снаружи здания. Внутри здания перенапряжения понижаются по мере удаления от ввода электроустановки до внутренних цепей. Понижение достигается благодаря изменению конфигурации цели и полных сопротивлений.

Необходимость в защите от грозовых импульсных перенапряжений зависит:

-    от местной интенсивности ударов молнии N₉ (среднее годовое количество ударов молнии на 1 км² в год в регионе расположения объекта). Современные грозовые локационные системы могут предоставлять информацию по N_g с достаточной точностью;

-    от уязвимости электроустановки, включая подводящие системы. Считается, что подземные системы менее подвержены действию, чем воздушные (наземные).

Даже в случае, когда энергоснабжение осуществляется с помощью подземного кабеля, для обеспечения защиты можно рекомендовать применение УЗИП.

При определении необходимости защиты установки от импульсных перенапряжений необходимо учитывать следующее:

-    наличие грозозащитной системы вблизи установки;

-    недостаточность длины кабеля для обеспечения адекватного отделения установки от воздушной части сети;

-    высокие импульсные перенапряжения атмосферного характера, ожидаемые в воздушных линиях, подающих среднее напряжение к трансформатору, к которому подсоединена установка.

-    возможность повреждения подземного кабеля от прямого попадания молнии в условиях высокого удельного сопротивления земли:

-    размеры здания с подведенным силовым кабелем, увеличивающие риск прямого попадания ударов молнии в здание. Опасность прямых ударов в другие подводящие или отводящие системы (линии телефонной связи, антенные системы и т. д.). приводящая к повреждению силовых систем и оборудования;

-    наличие других наземных коммуникаций.

В случае, когда от одной подающей системы запитаны несколько зданий, не имеющих защитных УЗИП. электрические системы этих зданий могут испытывать высокие перенапряжения.

Для электроустановок с УЗИП в сооружениях, оборудованных наружными грозозащитными системами. в случае прямого попадания молнии в здание обычно достаточно выполнить расчеты с использованием данных о сопротивлении заземления постоянному току (например, заземления здания и силовой распределительной системы, труб и т. д.), чтобы определить ток. проходящий через УЗИП.

В приложениях С и I дана дополнительная информация о грозовых перенапряжениях.

4.1.2    Коммутационные перенапряжения

Коммутационные перенапряжения, с точки зрения пикового тока и напряжения, бывают, как правило, ниже, чем грозовые перенапряжения, однако они более продолжительны. Тем не менее в некоторых случаях. в частности, в глубине здания или вблизи источников коммутационных перенапряжений коммутационные нагрузки могут быть выше грозовых перенапряжений. Чтобы сделать правильный выбор УЗИП. необходимо знать энергию, связанную с коммутационными перенапряжениями. Длительность коммутационных перенапряжений, включая переходные напряжения вследствие коротких замыканий или срабатывания предохранителей, может быть больше, чем длительность грозовых перенапряжений.

и

В приложении С приведена дополнительная информация о коммутационных перенапряжениях.

4.1.3 Временные перенапряжения (ВПН) l/_l<w

4.1.3.1 Общие положения

Любой УЗИП в ходе эксплуатации может подвергнуться временному перенапряжению L/_to,. которое превысит длительное рабочее напряжение силовой системы.

ВПН имеет два параметра: значение и время.

Длительность перенапряжения в первую очередь зависит от заземления силовой системы (это относится как к высоковольтной, так и к низковольтной системе), к которой подключен УЗИП. При определении параметров ВПН следует учитывать максимальное длительное рабочее напряжение силовой системы (l/_cJ.

В приложении I приведена информация о временных перенапряжениях.

Таблица 1 — Максимальные значения ВПН согласно МЭК 60634-4-44

Возникновение Ц|0„ Система Максимальные значения UT0V В>1 Между фазой и землей ТТ. IT U0 * 250 В в течение более 5 с U0 * 1200 В в течение до 5 с Между нейтралью и землей ТТ.ГГ 250 В в течение более 5 с 1200 В в течение до 5 с Вышеуказанные значения являются предельными относительно короткого замыкания в высоковольтной сети и могут быть рассчитаны в зависимости от типа сети согласно приложению Е Возникновение t-hov Система Максимальные значения l/TOV Между фазой и нейтралью ТТ иТИ Д ио Вышеуказанное значение относится к потерям нейтрального проводника в низковольтной сети Между фазой и землей Система IT (система ТТ. см. примечание 1) Д Вышеуказанное значение относится к случайному заземлению фазного проводника в низковольтной сети Между фазой и нейтралью ТТ. IT и TN 1.45 U0 в течение до 5 с Вышеуказанное значение относится к короткому замыканию (КЗ) между линией и нейтралью. Примечание1 — Было показано, что ВПН высокого порядка могут также возникнуть в течение до 5 с в системах ТТ. Дополнительную информацию см. в приложении Е. Об этом не сказано в МЭК 60364-4-44. Примечание2 — Максимальные значения ВПН в месте размещения трансформатора могут отличаться от указанных в таблице (быть больше или меньше). Дополнительную информацию см. в приложении Е. ЛримечаниеЗ — Потерю нейтрального проводника не учитывают при выборе УЗИП.

4.1.3.2 Стандартизованные значения

В МЭК 60364-4-44 указаны максимальные значения U_Mv. ожидаемые в низковольтных сетях (расчет этих значений приводен в приложении Е).

В зависимости от многих факторов, например местоположения УЗИП. типа сети и т. д„ возможны более низкие значения.

Максимальные значения (см. также рисунок 4). приведенные в таблице 1. зависят от местоположения трансформатора в электроустановке потребителя (см. примечание 2 к таблице 1).

Дополнительную информацию см. в приложении Е.

ГОСТ Р МЭК 61643-12-2011

а — область l7lov ин между фазой и нейтралью — короткое замыкание в установке НН для систем ТТ. TN и ГГ. Ь — область U1(JV между фазой и землей — случайное заземление фазного проводника в установке ИН для системы IT (ТТ см. примечание 1) и область UJOV Hh между фазой и нейтралью - потеря нейтрали в установке НИ для систем ТТ и TN. с — максимальное значение UI0V ви в установке потребителя между фазой и нейтралью в случае короткого замыкания в сети ВН для систем ТТ и IT: d - неопределяемая область

Рисунок 4 — Максимальные значения t/_TOV согласно МЭК 60634-4-44

4.2 Характеристики защищаемого оборудования

Вопрос в стадии рассмотрения.

В настоящее время оборудование, способное выдерживать импульсные перенапряжения, соответствует МЭК 60664-1. оборудование, устойчивое к микросекумдным импульсным помехам, соответствует МЭК 61000-4-5.

5 Устройства защиты от импульсных перенапряжений

5.1    Основная функция устройств защиты от импульсных перонапряжоний

УЗИП, рассматриваемые настоящим стандартом, устанавливают вне защищаемого оборудования.

Функции УЗИП можно описать следующим образом:

-    в силовых системах при отсутствии импульсных перенапряжений УЗИП не должно оказывать заметного влияния на рабочие характеристики системы, а которую УЗИП включено:

-    в силовых системах при возникновении импульсных перенапряжений УЗИП отвечает на импульсы понижением полного сопротивления и. пропуская импульсный ток через себя, ограничивает напряжение до его защитного уровня. Токовые импульсы могут вызвать прохождение через УЗИП силового сопровождающего тока:

• в силовых системах при возникновении импульсных перенапряжений УЗИП после подавления импульсов восстанавливает состояние высокого полного сопротивления и прерывает любой силовой сопровождающий ток.

Характеристики УЗИП заданы для выполнения вышеуказанных функций в нормальных условиях эксплуатации. Условия нормальной эксплуатации определяются напряжением переменного тока силовой системы, током нагрузки, высотой (давлением), влажностью и температурой окружающего воздуха.

5.2    Дополнительные требования

Исходя из назначения УЗИП. могут возникнуть дополнительные требования, например:

-    к защите УЗИП от прямого прикосновения (в соответствии с МЭК 60364-4-41);

-    к безопасности в случае повреждения УЗИП.

13

УЗИП может быть повреждено либо разрушено, если значение импульсного перенапряжения превысит максимальную энергию и разрядный ток. на которые оно рассчитано. Согласно настоящему стандарту повреждения УЗИП подразделяют на два вида: обрыв цепи и короткое замыкание.

При обрыве цепи защищаемая система теряет защиту. В этом случав отказ УЗИП обычно трудно обнаружить, поскольку оно уже не влияет на систему. Для гарантии своевременной замены поврежденного УЗИП до возникновения следующего перенапряжения потребуется индикаторная функция.

В режиме короткого замыкания система сильно зависит от поврежденного УЗИП. От источника питания ток короткого замыкания проходит через поврежденное УЗИП. Энергия, рассеиваемая при прохождении тока короткого замыкания, может оказаться избыточной и вызвать возгорание. Испытание на способность выдерживать ток короткого замыкания приведено в МЭК 61643-1. В том случае, когда защищаемая система не имеет адекватного устройства для отключения поврежденного УЗИП от цепи, может потребоваться соответствующее разъединяющее устройство, применяемое совместно с УЗИП. действующее в режиме короткого замыкания.

5.3 Классификация устройств защиты от импульсных перенапряжений

5.3.1    Классификация

УЗИП классифицируют согласно МЭК 61643-1 по следующим параметрам:

-    числу вводов: одновводные или двухвводные:

-типу конструкции: коммутирующие напряжение, ограничивающие напряжение, комбинированного

типа;

-    классу испытаний: класса I. класса II и/или класса III;

-    местоположению: внутренней установки или наружной установки;

• доступности: доступные, недоступные;

-    способу установки: стационарные или переносные;

-    разъединитепю: его местоположению (наружной установки, внутренней установки, наружной и внутренней установки, без разъединителя) и защитным функциям (с тепловой защитой, защитой от тока утечки, защитой от сверхтока);

-    защите от сверхтока, с защитой, без защиты,

-    степени защиты, обеспечиваемой оболочками (код IP),

-    диапазону температур.

Примечание — По определению наружное расположение означает расположение вне дополнительных оболочек, помещений и т. п. Поэтому такие УЗИП подвержены воздействию внешних условий. Внутреннее расположение означает расположение внутри дополнительных оболочек, помещений и т. п. Поэтому такие УЗИП подвергаются воздействию внутренних условий.

Некоторые из вышеуказанных вариантов связаны с используемой технологией и определяются изготовителем.

5.3.2    Типичная конструкция и компоновка

Основные защитные элементы, используемые в УЗИП. принадлежат к двум категориям:

-    элементам, ограничивающим напряжение: варисторы. лавинные или ограничительные диоды и т. д.;

-    элементам, коммутирующим напряжение: воздушные искровые разрядники, газовые разрядники, тиристоры (кремниевые управляемые выпрямители), симисторы и т. д.

Типичные конструкции УЗИП на основе этих элементов представлены на рисунке 5:

-отдельный элемент, ограничивающий напряжение (см. рисунок 5а): УЗИП ограничивающего

типа:

-    отдельный элемент, коммутирующий напряжение (см. рисунок 56): УЗИП коммутирующего типа:

-    комбинация элементов, ограничивающих и коммутирующих напряжение (см. рисунки 5с и 5d): УЗИП комбинированного типа.

ГОСТ Р МЭК 61643-12-2011

Содержание

1    Область применения............................. 1

2    Нормативные ссылки........................................ 1

3    Термины и определения...................................... 2

4    Системы и защищаемое оборудование............................... 10

4.1    Низковольтные силовые распределительные системы..................... 10

4.2    Характеристики защищаемого оборудования.......................... 13

5    Устройства защиты от импульсных перенапряжений........................ 13

5.1    Основная функция устройств защиты от импульсных перенапряжений............. 13

5.2    Дополнительные требования.................................. 13

5.3    Классификация устройств защиты от импульсных перенапряжений.............. 14

5.4    Характеристики устройств защиты от импульсных перенапряжений............... 15

5.5    Дополнительная информация по характеристикам устройств защиты от импульсных перенапряжений ............................................ 16

6    Применение устройств защиты от импульсных перенапряжений в низковольтных распределительных системах........................................... 20

6.1    Установка устройств защиты от импульсных перенапряжений и воздействие места установки на

защиту, обеспечиваемую устройствами защиты от импульсных перенапряжений........ 20

6.2    Выбор устройств защиты от импульсных перенапряжений................... 24

6.3    Характеристики вспомогательных устройств.......................... 29

7    Анализ рисков............................ 30

8    Координация силовых линий с линиями связи в защищаемом оборудовании............ 30

Приложение А (справочное) Типовая информация, предоставляемая по запросу для специалистов.

и пояснения к методам испытаний......... .    31

Приложение В (справочное) Примеры соотношения между и_с и номинальным напряжением, применяемым в системах. и пример соотношения между 1/_ри1/_с для варисторов на

основе окиси цинка.................. 34

Приложение С (справочное) Окружающая среда — Импульсные перенапряжения в низковольтных

системах...................................... 35

Приложение D (справочное) Расчет отдельного грозового тока................... 39

Приложение Е (справочное) Временные перенапряжения, возникающие в низковольтной системе

вследствие короткого замыкания между высоковольтной системой и землей ....    40

Приложение F (справочное) Правила и принципы координации................... 54

Приложение G (справочное) Примеры назначения.......................... 61

ПриложениеН (справочное) Примеры применения анализа риска................. 54

Приложение I (справочное) Перенапряжения в системах...................... 65

Приложение J (справочное) Критерии выбора устройств защиты от импульсных перенапряжений .    68

Приложение К (справочное) Применение устройств защиты от импульсных перенапряжений ....    70

Приложение L (справочное) Анализ риска............................. 82

Приложение ДА (справочное) Сведения о соответствии ссылочных международных стандартов ссылочным национальным стандартам Российской Федерации и действующим в этом качестве межгосударственным стандартам..................... 84

III

ГОСТ Р МЭК 61643-12-2011

а — элементы, ограничивающие напряжения; Ь — элементы, коммутирующие напряжение с элементы, ограничивающие напряжение, в последовательном соединении с элементами, коммутирующими напряжение; d — элементы, отраиичиваю-щие напряжение а параллельном соединении с элементами, коммутирующими напряжение

Рисунок 5 — Примеры элементов и комбинаций элементов

Не все УЗИП имеют только основные элементы. Они могут дополнительно включать в себя индикаторы состояния, разъединители, плавкие предохранители, катушки индуктивности, конденсаторы и другие элементы.

Кроме того. УЗИП может быть скомпоновано как одновводное (см. 3.25) или двухвводное (см. 3.26) устройство.

5.4 Характеристики устройств защиты от импульсных перенапряжений

5.4.1 Условия эксплуатации по МЭК 61643-1

Нормальные условия эксплуатации:

-    частота от 48 до 62 Гц переменного или постоянного тока;

-    высота не более 2000 м;

-    рабочая температура и температура хранения: нормальный диапазон от минус 5 °С до плюс 40 °С, расширенный диапазон от минус 40 °С до плюс 70 °С;

-    относительная влажность в условиях температуры помещения от 30 % до 90 %.

Примечание 1— Потребитель определяет местоположение УЗИП (вне помещения, внутри помещения и т. д.) и выбирает диапазон температурных условий: нормальный или расширенный.

Примечание 2 — В МЭК61643-1 также приведены данные относительно максимального длительного рабочего напряжения УЗИП (см. 6.2.1).

Аномальные условия эксплуатации:

-    размещение УЗИП в аномальных условиях эксплуатации может потребовать от изготовителя специального подхода к конструкции и назначению.

-    солнечная радиация: в большинстве случаев УЗИП не подвергаются влиянию солнечной радиации. Как правило, влияние солнечной радиации не учитывают в типовых испытаниях. Если УЗИП подвергаются влиянию солнечной радиации, это следует учитывать при испытаниях.

Примечание — Как правило, степень защиты оболочки УЗИП должна быть выше, чем IP2X. В некоторых случаях применяют другие степени защиты (например, для УЗИП наружной установки).

15

Введение

Настоящий стандарт разработан с целью прямого применения в Российской Федерации международного стандарта МЭК 61643-12 «Низковольтные устройства для защиты от импульсных перенапряжений. Часть 12. Устройства для защиты от импульсных перенапряжений в низковольтных силовых распределительных системах. Принципы выбора и применения».

МЭК 61643-12 входит в серию стандарта МЭК 61643.

Требования и информационные материалы, содержащиеся в стандарте, позволяют осуществить ориентировочные расчеты по подбору УЗИП с необходимыми параметрами для защиты общих линий и конкретных электропотребителей в электроустановках зданий и сооружений различного назначения (производственные. жилые и административные здания и сооружения), оптимизировать построение защиты от импульсных перенапряжений грозового характера и возникающих вследствие коммутационных перенапряжений.

Приложения А, В. С. D. Е. F, G. Н, I, J. К и L носят исключительно информационный характер и позволяют на основе приведенных в них материалов по расчетам параметров возникающих перенапряжений. расчетам необходимых параметров УЗИП. примеров их применения, материалов по подбору необходимой резервной защиты выполнять подбор необходимой защитной аппаратуры объекта энергоснабжения от импульсных перенапряжений.

IV

ГОСТ Р МЭК 61643-12-2011

0 Предисловие

0.1 Основные положения

Настоящий стандарт предоставляет информацию для оценки, со ссылкой на МЭК 61024-1. МЭК 61662 и МЭК 60364. необходимости в применении УЗИП в низковольтных системах, выбора и координации УЗИП с учетом всех внешних условий, в которых они будут применяться. Примерами этих условий являются: защищаемое оборудование и характеристики систем, уровень изоляции, перенапряжения, способ установки, размещение УЗИП. координация УЗИП. режим отказа УЗИП и последствия отказа оборудования.

Настоящий стандарт также дает руководство для оценки риска, связанного с необходимостью применения УЗИП и определения энергетической стойкости УЗИП. Руководство по требованиям к координации изоляции изделия обеспечивается серией стандартов МЭК 60664.

Требования безопасности (огнестойкость, защита от сверхтоков и защита от электрического удара), требования к монтажу и установке приведены в стандарте МЭК 60364.

Серия стандартов МЭК 60364 предоставляет непосредственную информацию по условиям установки и монтажа УЗИП. Стандарт МЭК/ТО 62066 дает дополнительную информацию по научной основе зашиты от импульсных перенапряжений.

0.2 Пояснения к структуре настоящего стандарта

Нижеприведенный перечень характеризует структуру настоящего стандарта и дает краткую справку об информации, содержащейся в каждом разделе и приложении. Главные разделы дают базовую информацию о факторах, учитываемых пр и выборе УЗИП. Потребители, желающие получить болев подробную информацию, чем содержится в разделах 4 и 7. могут обратиться к соответствующим приложениям.

В разделе 1 оговорена область применения настоящего стандарта.

В разделе 2 приведен перечень нормативных ссылок на действующие стандарты.

В разделе 3 дамы определения терминов, приводимых в настоящем стандарте.

В разделе 4 приведены параметры систем и соответствующих им УЗИП. К воздействиям грозового характера приравнены воздействия временных перенапряжений и импульсов, возникающих при коммутациях.

В разделе 5 приведен перечень параметров, применяемых для выбора УЗИП. и даны некоторые пояснения относительно этих параметров. Пояснения связаны с данными, приведенными в МЭК 60364.

Раздел 6 является основным в настоящем стандарте. В нем описаны воздействия и связанные с ними (как приведено в разделе 4) характеристики УЗИП (как приведено в разделе 5). На отводящей линии защита, обеспечиваемая УЗИП. может иметь обратное воздействие на установку. На разных этапах подбора УЗИП могут возникнуть проблемы координации при установке в одной линии нескольких УЗИП. применяемых в установке (уточнения по вопросам координации могут быть в приложении F).

В разделе 7 приведен анализ рисков (возникающих, когда применение УЗИП экономически выгодно).

Планируемый к введению раздел 8. в котором будут рассмотрены вопросы координации между вспомогательными и основными силовыми цепями. — в стадии рассмотрения.

Приложение А относится к информации по выбору и пояснениям процедур испытаний, применяемых в МЭК 60364-1.

В приложении В приведены примеры соотношений между двумя важными параметрами УЗИП — U_c и и_р, применяемыми для варисторов на основе окиси цинка, а также примеры соотношений между С/_с и связанным номинальным напряжением.

Приложение С дополняет информацию по импульсным помехам в низковольтных сетях, представленную в разделе 4.

Приложение D посвящено расчетам распределения грозового тока между различными заземленными системами.

Приложение Е посвящено расчетам временных перенапряжений, возникающих при авариях в высоковольтных системах.

V

Приложение F дополняет информацию, приведенную в разделе 6, по координации между несколькими УЗИП, примененными в системе.

В приложении G приведены специфические примеры применения настоящего стандарта.

В приложении Н приведены специфические примеры применения анализа рисков.

Приложение I дополняет информацию, приведенную в разделе 4, касающуюся перенапряжений в системах.

Приложение J дополняет информацию, приведенную в разделе 5. касающуюся выбора УЗИП.

Приложение К дополняет информацию, приведенную в разделе 6. касающуюся применения УЗИП в низковольтных системах.

Приложение L дополняет информацию, приведенную в разделе 7, касающуюся параметров применяемых при анализе рисков.

VI

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

УСТРОЙСТВА ЗАЩИТЫ ОТ ИМПУЛЬСНЫХ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ НИЗКОВОЛЬТНЫЕ

Ч а с т ь 12

Устройства защиты от импульсных перенапряжений в низковольтных силовых распределительных системах.

Принципы выбора и применения

Low-voltage surge protective devices. Part 12.

Surge protective devices connected to low-voltage power distribution systems.

Selection and application principles

Дата введения — 2013—01—01

1    Область применения

Настоящий стандарт описывает принципы выбора, размещения и координации устройств защиты от импульсных перенапряжений (далее — УЗИП). предназначенных для подсоединения к силовым цепям переменного тока частотой 50—60 Гц или постоянного тока и к оборудованию на номинальное напряжение до 1000 В (действующее значение) переменного тока или 1500 В постоянного тока.

Примечание 1 — Для УЗИП специальных назначений, например для электрических тяговых установок и т. п.. могут понадобиться дополнительные требования.

Примечание2 — Следует заметить, что также применяются части МЭК 60364.

ПримечаниеЗ — Настоящий стандарт распространяется только на УЗИП и не касается элементов УЗИП. встроенных в оборудование.

2    Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие международные стандарты. При датированных стандартах должно применяться только то издание, которое указано. При недатированных ссылочных документах следует использовать последнее издание (включая изменения к нему) ссылочного документа.

МЭК 60038 Стандартные напряжения по МЭК (IEC 60038. IEC standard voltage)

МЭК 60364-4-41 Электрические установки зданий. Часть 4-41. Защита для обеспечения безопасности. Защита от электрического удара (IEC 60364-4-41, Electrical installations of buildings -Part 4-41: Protection for safety — Protection against electrical shock)

МЭК 60364-4-44 Электрические установки зданий. Часть 4-44. Защита для обеспечения безопасности. Защита от резких отклонений напряжения и электромагнитных возмущений (IEC 60364-4-41. Electrical installations of buildings — Part 4-41. Protection for safety — Protection against voltage disturbances and electromagnetic disturbances)

МЭК 60364-5-53 Электрические установки зданий. Часть 5-53. Выбор и установка электрического оборудования. Изоляция, коммутация и управление (IEC 60364-5-53. Electrical installations of buildings — Part 5-53: Selection and erection of electrical equipment — Isolation, switching and control)

МЭК 60529 Степени защиты, обеспечиваемые корпусами (Код IP) (IEC 60529. Degrees of protection provided by enclosures (IP Code))

МЭК 60664-1 Координация изоляции оборудования в низковольтных системах. Часть 1. Принципы, требования и испытания (IEC 60664-1, Insulation coordination for equipment within low-voltage systems — Part 1: Principles, requirements and tests)

Издание официальное

МЭК 61000-4-5 Электромагнитная совместимость. Часть 4-5. Методики испытаний и измерений. Испытание на невосприимчивость к выбросу напряжения (IEC 61000-4-5. Electromagnetic compatibility (EMC)

—    Part 4: Testing and measurement techniques — Section 5: Surge immunity test)

МЭК 61008-1 Выключатели автоматические, работающие на остаточном токе, без встроенной защиты от сверхтоков бытовые и аналогичного назначения (RCBO's). Часть 1: Общие правила (IEC 61008-1. Residual current operated circuit-breakers without integral overcurrent protection for household and similar uses (RCCBs). Part 1. General rules)

МЭК 61009 (все части) Выключатели автоматические, работающие на остаточном токе, со встроенной защитой от сверхтоков бытовые и аналогичного назначения (RCBO's) (IEC 61009 (all parts). Residual current operated circuit-breakers with integral overcurrent protection for household and similar uses (RCBOs))

МЭК61024-1 Защита зданий от удара молнии. Часть 1. Основные принципы (IEC 61024-1. Protection of structures against lightning — Part 1: General principles)

МЭК 60312-1 Защита от наведенного электромагнитного импульса, вызванного молнией. Часть 1. Основныо принципы (IEC 60312-1, Protection against lightning electromagnetic impulse — Part 1: General pnnciples)

МЭК/ТО 60312-4 Защита от наведенного электромагнитного импульса, вызванного молнией. Часть 4. Защита оборудования в существующих зданиях (IEC/TS 60312-1. Protection against lightning electromagnetic impulse — Part 4: Protection of equipment in existing structures)

МЭК61643-1 Устройства защиты от перенапряжений низковольтные. Часть 1. Устройства защиты от перенапряжений, подсоединенные к низковольтным системам распределения электроэнергии. Требования и испытания (IEC 61643-1, Surge protective devices connected to low-voltage power distribution systems

—    Part 1: Performance, requirements and testing methods)

МЭК/ПИ 61662 Оценка риска повреждений от удара молнии (IEC/TR 61662. Assessment of the risk of damage due to lightning)

3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями:

3.1

устройство защиты от импульсных перенапряжении (УЗИП) (surge protective device) (SPD): Устройство, которое предназначено для ограничения переходных перенапряжений и отвода импульсов тока. Это устройство содержит по крайней мере один нелинейный элемент.

(МЭК 61643-1, статья 3.1)

3.2

собственная потребляемая мощность Р_с (standby power consumption Р_с): Мощность, потребляемая УЗИП при подаче максимального длительного рабочего напряжения 1/_с при сбалансированных напряжениях и фазных углах при отсутствии нагрузки.

(МЭК 61643-1. статья 3.12)

3.3

максимальное длительное рабочее напряжение U_e (maximum continuous operating voltage U_c): Максимальное напряжение действующего значения переменного или постоянного тока, которое длительно подается на выводы УЗИП. Оно равно номинальному напряжению.

(МЭК 61643-1. статья 3.11]

3.4

уровень напряжения защиты l/_p (voltage protection level U_p): Параметр, характеризующий УЗИП в части ограничения напряжения на его выводах, который выбран из числа предпочтительных значений. Данное значение должно быть выше наибольшего из измеренных ограниченных напряжений.

(МЭК 61643-1. статья 3.15]

3.5

3.8    временное перенапряжение соти l/_TOV (ВНП) (temporary overvoltage of the network L/_TOV): Перенапряжение промышленной частоты относительно большой продолжительности, возникающее в определенном месте сети. ВПН могут быть вызваны повреждениями внутри низковольтной (НН) системы (U_{rov LV}) либо внутри высоковольтной (ВН) системы (l/_TOV hv)-

Примечание — Временные перенапряжения, как правило, длительностью до нескольких секунд, как правило, возникают в результате коммутаций либо повреждений (например, внезапное отключение нагрузки, повреждение в однофазной цепи и т. д.) и/или в результате нелинейности (эффект феррореэонанса. гармоники ит.д.).

3.9

номинальный разрядный ток /„ (nominal discharge current /„). Пиковое значение тока, протекающего через УЗИП. с формой волны 8/20. Применяют в классификации УЗИП при испытаниях класса II, а также при предварительной обработке УЗИП при испытаниях классов I и II.

[МЭК 61643-1, статья 3.8]

3.10

импульсный ток /,_тр (impulse current Определяется пиковым значением тока /р.^ и зарядом Q. Испытания проводят в рабочем циклическом режиме. Применяют при классификации УЗИП для испытаний класса I.

[МЭК 61643-1. статья 3.9. модифицирована]

3.11

комбинированная волна (combination wave): Комбинированная волна, создаваемая генератором, который подает в разомкнутую цепь импульс напряжения 1.2/50 и в короткозамкнутую цепь — импульс тока 8/20. Напряжение, амплитуда тока и формы волны, подаваемой к УЗИП. определяются генератором и полным сопротивлением УЗИП. к которому прикладывается импульс. Отношение пикового напряжения разомкнутой цепи к пиковому току короткого замыкания составляет 2 Ом; оно определено как условное полное сопротивление Z,. Ток короткого замыкания обозначен /._е. Напряжение разомкнутой цепи обозначено U_oc.

[МЭК 61643-1, статья 3.24]

3

3.12

импульс тока 8/20 (8/20 current impulse): Импульс тока с фактическим значением фронта 8 мкс и полупериодом 20 мкс.

[МЭК 61643-1. статья 3.23]_

3.13

импульс напряжения 1,2/50 (1,2/50 voltage impulse): Импульс напряжения с фактическим значением фронта (время подъема от 10% до 90% пикового значения) 1,2 мкс и полупориодом 50 мкс.

[МЭК 61643-1. статья 3.22)

3.14

температурный сбой (thermal runaway). Рабочее условие, при котором установившееся состояние рассеяния энергии УЗИП превышает способность корпуса и соединений рассеивать тепловую энергию. ведущее к повышению температуры внутренних элементов, приводящему к повреждению устройства.

[МЭК 61643-1, статья 3.25)_

3.15

тепловая стабильность (thermal stability): Способность УЗИП сохранять термостабильмость после испытания в рабочем режиме, вызвавшем превышение температуры, когда температура УЗИП со временем понижается и УЗИП работает при заданных максимальном длительном рабочем напряжении и условиях температуры окружающего воздуха.

[МЭК 61643-1. статья 3.26)

3.16

разъединитель УЗИП (SPD disconnector): Устройство (внутреннее или наружное), предназначенное для отсоединения УЗИП от силовой системы.

Примечание 1—Данное разъединительное устройство не обладает способностью к разъединению. Оно предназначено для предупреждения устойчивой неисправности системы и применяется для указания о повреждении УЗИП. Кроме функции разьединения оно может выполнять функции защиты от сверхтока и тепловой защиты. Эти функции могут быть объединены в одном устройстве либо распределены по отдельным устройствам.

Примечание2 — Разъединители УЗИП выполняют тройную функцию: тепловую защиту (например, при температурном сбое варисторов и т .л.), внутреннюю защиту от сверхтока и защиту от непрямого контакта. Эти функции могут быть объединены в одном устройстве либо распределены по отдельным устройствам. Каждый разъединитель может быть встроен в УЗИП или расположен снаружи. Они могут быть подключены либо в цепь УЗИЛ, либо в цепь источника питания.

(МЭК 61643-1. статья 3.29. модифицирована]

3.17

типовые испытания (typo tests): Испытания, проводимые по завершении разработки новой конструкции УЗИП для установления характерных параметров и доказательства соответствия требованиям определенного стандарта. Проведенные однажды, они не нуждаются в повторении до тех пор. пока изменение конструкции не повлечет изменения характеристик. В этом случае повторные испытания проводят только по измененным характеристикам.

[МЭК 61643-1. статья 3.31]