Überspannungen im IT-System

Einführung in Überspannungen

Elektrische Netzwerke können Überspannungen unterschiedlicher Herkunft ausgesetzt sein. Einige Überspannungen, z. B. Differentialmodus (zwischen aktiven Leitern), wirken sich auf alle Erdungssysteme aus.

Einzelner Isolationsfehler in einem Netzwerk, das in einem geerdeten IT-System betrieben wird

Dieser Abschnitt befasst sich insbesondere mit Common Mode-Überspannungen, die hauptsächlich das IT-System betreffen, da das Netzwerkausgegraben”:

1. Überspannungen durch Isolationsfehler
2. Überspannungen durch interne Unterbrechung des MV / LV-Transformators
3. Überspannungen durch Blitzeinschlag im vorgelagerten LV-Netz
4. Überspannungen durch Blitzeinschlag auf das Gebäude, in dem die Anlage untergebracht ist

Diese Überspannungen werden besonders berücksichtigtBerücksichtigen Sie die Norm NF C 15-100, die die Installation eines Überspannungsbegrenzers hinter einem MV / LV-Transformator vorsieht und bei Blitzgefahr (Freileitungen).

Überspannungen durch Isolationsfehler

Wenn der erste Isolationsfehler auftritt, wird die Phase-Erde-Spannung der Schallphasen permanent auf die Phase-zu-Phase-Spannung des Netzwerks gebracht.

LV-Geräte müssen daher so ausgelegt sein, dass sie einer Phase-Erde-Spannung von überstehen U_0e und nicht die Phase gegen die neutrale Spannung U₀ für die Zeit, die erforderlich ist, um den Fehler zu verfolgen und zu beheben.

Bei der Auswahl eines PIM ist es daher wichtig, die vom Hersteller angegebene Spannung des zu überwachenden Netzwerks zu überprüfen. Diese Empfehlungen sind insbesondere in der Norm festgelegt IEC 60950.

Beim Auftreten des ersten Fehlers erscheint eine transiente Überspannung mit einer möglichen Spitze von 2,7 x U₀ (U₀ = Phase zu Neutralspannung des LV-Netzes). In einem 230 V / 400 V-Netz beträgt dieser Wert 880 V, ein Überspannungspegel, der für Geräte mit einer Isolation von 1.800 V nicht gefährlich ist (Spannungsbegrenzung bei der Netzfrequenz auf der NS-Seite gemäß IEC 60364-4-442).

Beachten Sie, dass diese Überspannungen keinen dauerhaften Kurzschluss des Überspannungsbegrenzers verursachen.

Überspannungen durch intermittierende Isolationsfehler

Intermittierende Fehler (gemäß internationalem elektrotechnischem Vokabular odereinschränkend" oder "Bogenbildung„Fehler in der angelsächsischen Literatur) verhalten sich wie eine Reihe von vorübergehenden Fehlern.

Erfahrung und theoretische Studien zeigen dasZeitweilige Fehler können Überspannungen erzeugen und zur Zerstörung der Ausrüstung führen. Solche Überspannungen werden insbesondere bei MS-Netzen beobachtet, die mit einer geerdeten Verbindung mit einer abgestimmten Begrenzungsreaktanz (Petersen-Spule) betrieben werden. Diese Überspannungen werden durch unvollständiges Entladen der Null-Sequenz-Kapazität beim erneuten Lichtbogen verursacht.

Die Nullspannungsspannung steigt daher anjedes Mal wird der Bogen gezündet. Unter der Annahme, dass der Lichtbogen bei dem höchsten Wert der Phase-Erde-Spannung der fehlerhaften Phase gezündet wird und die Nullspannungsspannung jedes Mal ansteigt, können Überspannungen der 5- bis 6-fachen Spannung von Phase zu Neutral erzeugt werden.

Wieder einmal im IT-System Der Überspannungsbegrenzer bietet Schutzund Vorhandensein einer Impedanz zwischen Neutralleiterund Erde fördert ein schnelles Entladen der Nullsequenzkapazität. Überspannungen aufgrund eines internen Ausfalls des MV / LV-Transformators Die Spannungsfestigkeit bei der Netzfrequenz von LV-Geräten ist in der Norm IEC 60364-4-442 definiert, in der deren Werte und Dauern (siehe fig. 1).

Abbildung 1 - Wenn die Stationsrahmen (MV) und die PE-Erdverbindung (LV) an dieselbe Erdverbindung angeschlossen sind, werden die LV-Lastrahmen auf das Potenzial IhMT Rp gebracht.

Interner störender Zusammenbruch zwischen den MS- / LV-Wicklungen. Diese Art von Überspannung liegt bei der Netzfrequenz.

Diese Überspannungen sind selten und ihreplötzlich”Erscheinung bedeutet, dass der Überspannungsbegrenzer, dessenEine bestimmte Lichtbogenspannung ist auf mindestens das 2,5-fache der Typenspannung eingestellt (NF C 63-150), dh beispielsweise 750 V für einen Begrenzer, der sich im Neutralleiter eines 230/400-V-Netzes befindet, erdet das NS-Netz sofort auf Masse und verhindert ein Ansteigen auf MV-Potenzial.

Eine Lösung besteht darin, die LV-Installation anzuschließenRahmen zu einem Erdungsanschluss, der elektrisch von dem der Stationsrahmen getrennt ist. In der Praxis ist diese Trennung jedoch schwierig, da der Rahmen in MV / LV-Unterstationen ineinander greift.

Folglich Standard IEC 60364-4-442 besagt, dass die LV-Installationsrahmen an die Erdverbindung der Transformator-Unterstationsrahmen angeschlossen werden können, wenn die Spannung anliegt R_p Ich h_MT wird innerhalb der festgelegten Zeiten eliminiert.

Überspannungen durch Blitzeinschlag im vorgelagerten MS-Netz

Wenn ein Blitz das MS-Netz trifft, wird durch die kapazitive Kopplung zwischen den Transformatorwicklungen eine Welle auf die stromführenden Leiter auf der NS-Seite übertragen.
Wenn sich die Installation in IT befindet, wird der Überspannungsbegrenzer verwendetabsorbiert die Überspannung, die an dem stromführenden Leiter, an den er angeschlossen ist (Neutralleiter oder Phase), auftritt und bei sehr hoher Überspannung kurzgeschlossen wird: Das Netzwerk kann dann mit einem Netzwerk in TN-S verglichen werden.

Im Hinblick auf die Wellenform dieser ÜberspannungenDer Überspannungsbegrenzer wirkt auf den Leiter, an den er angeschlossen ist. Unabhängig vom Erdungssystem wird daher dringend empfohlen, Überspannungsableiter am Ursprung des NS - Netzes zwischen allen stromführenden Leitern und der Erde zu installieren, wenn die Gefahr besteht, dass das übergeordnete MS - Netz direkt vom Blitz getroffen wird Freileitungen) und vor allem, wenn das LV-Netz ebenfalls gefährdet ist. Der Überspannungsbegrenzer führt seine Funktion weiterhin für den Störfall MV / LV aus.

Abb. 2 - Überspannungen, verursacht durch eine Blitzschlagwelle, gemessen am Ende eines 50 m langen Kabels, das eine Widerstandslast liefert.

Überspannungen durch Blitzeinschlag auf das Gebäude der Anlage

Diese Überspannungen werden durch einen Blitzstrom verursacht, der durch die Erdverbindung des Gebäudes fließt, insbesondere wenn ein Blitz ein Gebäude mit einem Blitzstab trifft.

Das gesamte Erdnetz steigt dann deutlich anPotenzial in Bezug auf die tiefe Erde. Das vom Überspannungsbegrenzer sofort geerdete LV-Netz wechselt vom IT-System zum TN-S-System, wenn alle Anwendungsframes miteinander verbunden sind. Die auf diese Weise abgeflossene Blitzenergie kann beträchtlich sein und den Austausch des Begrenzers erfordern.

Um diese Überspannungen weiter zu minimierenBei Elektroinstallationen muss die horizontale und vertikale Äquipotentialität des Gebäudes bei niedrigen und hohen Frequenzen bestmöglich sein. Ein einzelner Erdungskreis (PE-Netzwerk) wird natürlich empfohlen, und die Verwendung von Kabelrinnen aus Metall mit geeigneten elektrische Verbindungen (Litzen) ist sehr empfehlenswert für den Vertrieb.

Ressource - Schneider Electric Cahier Technik Nr. 178 - Das IT-Erdungssystem (ungeerdete Neutralleiter) in LV