Blitzentladung und Schaltbetrieb als Störquelle

Blitzentladung und Schaltbetrieb als StörquelleIm Folgenden wird beschrieben, wie Blitzentladung und 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 haben, sind fast immer die Folge direkter/benachbarter Blitzeinschläge oder entfernter Blitzeinschläge. Bei einem directten Blitzeinschlag schlägt der Blitz directt 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 directt mit dem geschützten System verbunden sind. Blitzeinschläge in Freileitungen sind Beispiele for weit entfernte Blitzeinschläge. Blitze zwischen Wolken erzeugen „reflektierte Überspannungen“ (Wanderwellen) entlang der Übertragungsleitung, während Blitze in der Umgebung Überspannungen induzieren.1.1 Blitzeinschläge Langsung dan Blitzeinschläge BenachbarteDie Wirkung des Blitzstroms auf die Leitungen des Blitzkanals und 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. Ketika Blitz di eine Freileitung einschlägt, kommt es zu Überspannungen und Strömen auf der Zuleitung zur Stromversorgung. Intercloud-Blitze erzeugen aufgrund der Strahlung elektromagnetischer Interferenzen auch leitende Überspannungen und Ströme auf Stromleitungen und anderen großen Leitungssystemen.Apakah ini benar-benar Menganalisis tidak lebih dari perangkat Anda, dapat menggunakan Blitzteilstrom auf der Stromleitung vom getroffenen Gebäude nach IEC 61312-1 dan DIN VDE 0185 Teil 103 abgeschätzt werden. Dabei wird davon ausgegangen, dass 50 % des Blitzstroms hineinfließen Das Erdungssystem des Gebäudes und 50 % sind gleichmäßig auf das entfernte Erdungsversorgungssystem (z. B. Rohre, Stromversorgung und Kommunikationsleitungen) verteilt. Der Einfachheit halber wird davon ausgegangen, dass sich der Blitzstrom in jedem Versorgungssystem gleichmäßig auf die Leiter (z.B.L1, L2, L3 und 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 (direct angeschlossen oder über den Ableiter angeschlossen) wie folgt:Der von jedem Außenleiter and Leiter gemeinsam genutzte Blitzstrom hängt von der Anzahl der Außenleiter and Leiter, ihrem äquivalenten Erdungswiderstand and dem äquivalenten Erdungswiderstand des Erdungssystems ab.Jika mati dalam Sistem Informasi Elektro-oder einem verwendeten Leiter nicht abgeschirmt oder di Metallrohren verlegt sind, beträgt der von den Leitern geteilte Strom It/n‘, wobei n‘ die Gesamtzahl der Leiter im Elektro-oder Informationssystem ist.1.1.1. Stand spannungsabfall am StoßerdungswiderDer maximale Spannungsabfall uE am Stoßerdwiderstand Rst des getroffenen Gebäudes wird as Maximum i des Blitzstrom berechnet.Dieser Spannungsabfall uE stellt für die geschützte Anlage keine Gefahr dar, sofern eine Potenzialausgleichsverbindung zum Blitzschutz wirksam hergestellt wurde. Derzeit erfordern sowohl nationale as auch internationale Blitzschutznormen die Implementierung einer integrierten Potenzialausgleichsverbindung. Dalam Sistem einem dengan synthetischer Äquipotentialverbindung sind alle Drähte (eingehend or ausgehend) entweder direct or über Funkenstrecken oder Überspannungsschutz mit dem Erdungssystem verbunden. Apa pun Blitzeinschlags yang Anda miliki adalah Potensial dari Sistem Gesamten Anda, bagian dalam dari Sistem akan lebih baik daripada potensi perangkat lunak yang mungkin.1.1.2 Induzierte Spannung im MetallringDie maximale Anstiegsgeschwindigkeit des Blitzstroms (Δi/Δt, wirksam innerhalb der Δt-Zeit) bestimmt den Spitzenwert der elektromagnetischen Induktionsspannung in allen offenen oder geschlossenen Geräteschleifen um den stromdurchflossenen Leiter des Blitzstroms.Bei der Auslegung des Blitzschutzsystems cann 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 langen Blitzstroms befindet.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 am Äquipotentialanschluss an die Zuleitung einer Blitzschutzanlage angesch lossen ist). Batang).Für einen quadratischen Ring, der aus Gerätedrähten besteht, die mit einem unendlich langen, blitzstromführenden Leiter isoliert sind, cann 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 Nähe der stromführenden Drähte des Blitzstroms bemerkenswert. Die induzierte Spannung zwischen den Leitungen wird „Querspannung“ genannt. Diese Spannung ist besonders schädlich für elektronische Geräte. Rechteckspannung cann für eine schmale Drahtschleife ermittelt werden, die aus den Leitern der Geräteleitung paralel dengan 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 longen schmalen Ring nur etwa 100 V induzierte Spannung. Mendampingi Anda, jika ini adalah salah satu hal yang perlu Anda lakukan di mana saja di mana Sistem Informasi Handelt, itu adalah Normalbet pada 1–10 V lebih baik dan peralatan elektronik yang lebih luas. Dalam versi lain Leitung, tidak hanya Leitung dengan elektromagnetischer Abschirmung, adalah induzierte Rechteckspannung viel kleiner als der nach obiger Formel berechnete Wert and die Querspannung dieser Amplitudo ist in der Regel ungefährlich.Wird der Metallring durch die induzierte Rechteckspannung U kurzgeschlossen oder seine Isolation zerstört, entsteht im Ring ein Induktionsstrom i, dessen Größe berechnet werden 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 Informationssystemleitungen, Wasser- und Gasleitungen gebildet wird, eine Stoßspannung von bis zu 10.00 V.Zum Beispiel ein Computer, der an ein Strom- und Datensystem angeschlossen ist. Nach dem Betreten des Gebäudes wird das Datenkabel and die Potenzialausgleichsschiene angeschlossen and 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. Kabel jaringan dan kabel data yang tidak terhubung ke mana pun Anda pergi, apakah Anda tahu itu adalah Induktor yang terhubung dengannya? 100 m² bilden. Das offene Ende des Rings befindet sich im Computer and die durch magnetische Induktion im Ring erzeugte Stoßspannung wird an das offene Ende angelegt. Nicht nur bei directrekten Blitzeinschlägen, sondern auch bei benachbarten Blitzeinschlägen cann der Ring durch die Überspannung so stark induziert werden, dass es zu Geräteausfällen und manchmal sogar zu Bränden kommt.Der Computer muss „an Ort und Stelle“, juga menjembatani saya Gerät hanya atau mengarahkan langsung ke den Strom- und Datensteckdosen (Abschnitt 5.8.2.3) gegen diese Blitzüberspannungen geschützt werden.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 Field des geschützten Systems.Die Gefahren durch atmosphärische Überspannungen in den 1890er Jahren zeigten, dass electronische Geräte bis zu 2 km vom Ort des Blitzeinschlags entfernt empfindlich auf induzierte oder leitungsgebundene Überspannungen und Ströme reagieren (Abschnitt 2.1). Diese weit verbreitete Gefahr is auf die zunehmende Empfindlichkeit von High-Tech-Geräten zurückzuführen, die an Kabel angeschlossen sind, die außerhalb von Gebäuden verlaufen, und auf die zunehmende Nutzung sensibler Netzwerke.Mit der Weiterentwicklung der Technologie hat sich die maximal zulässige Länge der Datenleitungen, die Geräte verbinden, rapide erhöht. Beispielsweise besagt die V2.4/V2.8-Schnittstelle (die zu Beginn der der EDV verwendet wurde), dass die elektrischen Eigenschaften von Leitungstreibern eine direkte Kabelverbindung mit einer Länge von bis zu etwa 15 m ermöglichen. Die verfügbaren Leitungstreiber und Schnittstellen ermöglichen den directen 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 and dem Metallschirm des Kabels Erzeugte Längspannung u1 wirkt auf die Isolierung der Eingangsseite des angeschlossenen Geräts und dem geerdeten Gehäuse. Die Querspannung uq ensteht zwischen den Leitungen und übt Druck auf den Eingangskreis des angeschlossenen Gerätes aus. Ist der Blitzstrom i2 bekannt, cann 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, induktif atau kapazitive Kopplung in die Signalleitungen eines erweiterten Systems eingekoppelt werden. 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 Standkopplung yang lebih luasEin Blitz schlägt in Gebäude 1 ein und erzeugt eine Potenzialdifferenz von etwa 100 kV am Erdungswiderstand RA1. Die Spannung dieser Amplitude reicht aus, um den Isolationsabstand zwischen den Geräten 1 und 2 zu verkleinern, sodass der ohmsche kreuzgekoppelte Stoßstrom von PAS1 durch Gerät 1 entlang der Signalleitung zu den Geräten 2, PAS2 und RA2 fließt. Die Amplitude des Stoßstroms, der mehrere kA erreicht, hängt von den relativen Werten der Ohm-Widerstände RA1 und RA2 ab.1.3.2 WahrnehmungskopplungWie bereits erwähnt, wird die Spannung im Metallring durch das induktif Feld des Blitzkanals bzw. des blitzstromführenden Leiters induziert.Beispielsweise bilden die beiden Adernsignalkabel zwischen den Geräten 1 und 2 einen Induktionsring. Saat Blitz di 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. Diese induzierten Spannungen und Ströme werden an den Eingang oder Ausgang des Geräts angelegt.Ein weiteres Beispiel für emotionale Kopplung, die auftreten kann. Die Signalleitung billdet mit der Erde einen Induktionsring. Saat Blitz di Gebäude 1 einschlägt, wird am Ring eine sehr hohe Spannung (ca. 10 kV) induziert, die einen Isolationsüberschlag von Gerät 1 und Gerät 2 verursacht und Kopplungsströme von Tausenden von Ampere erzeugt.1.3.3 Kapazitive KopplungSaat Blitz di den Boden oder den Blitzanschluss einschlägt, tetapkan Blitzkanal oder der Blitzanschluss aufgrund der Potenzialdifferenz am Erdungswiderstand RA auf eine sehr hohe Spannung (ca. 100 kV im Vergleich zur Umgebung).Die Signalleitung zwischen den Geräten 1 und 2 adalah kapazitiv an disen Lightning-Kanal oder Empfänger gekoppelt. Dari Koppelkondensator dengan perangkat keras, akan ada „Injeksi badai“ (kira-kira 10 A) selama pengisolasian Stromfluss der Geräte 1 dan 2 terbang.1.4 Amplitudo der atmosphärischen ÜberspannungEin Blitzeinschlag in der Ferne verursacht zunächst eine Überspannung von etwa 10 kV dan erzeugt einen relative kleinen numerischen Strom. Aber ein directrekter Blitzeinschlag hat einen viel größeren Strom mit einer viel höheren Amplitudo: 200 kA Strom (Schutzklasse I) und Spitzen von Hunderten von Kilovolt.Pengaktifan Daya Tidak Aktif di Regel nur einer Durchschlagsspannung von Tausenden von Volt standhalten and sind daher anfällig for Zehntausende Volt durch entfernte Blitzeinschläge oder 100-kV-Überspannungen durch direct Blitzeinschläge and können sogar beschä digt werden. Einige electronische Geräte tolerieren möglicherweise Spannungen von nur 10 V. Daher ist der durch atmosphärische Entladung verursachte Spannungswert 100 for 10.000 Mal höher als die tolerierbare Spannung eines Niederspannungssystems mit elektronischen Geräten.Daher müssen diese Überspannungen mit hoher Amplitude durch Schutzmaßnahmen oder Überspannungsableiter auf Werte reduziert werden, die deutlich unter der der zulässigen Stoßdurchschlagsspannung/Stoßüberschlagsspannung liegen. Blitzeinschlägen Blitzeinschlägen harus memiliki Überspannungsableiter in der Lage sein, einen hohen Blitzstrom schadlos abzugeben.2 Betreiben Sie die ÜberspannungBetriebsüberspannung kann sich auch auf Niederspannungs- und Sekundärsysteme auswirken, insbesondere wenn kapazitive Kopplung vorhandden ist. In manchen Fällen kann der Wert dieser Betriebsüberspannung 15 kV überschreiten. Die Ursachen dieser Betriebsüberspannungen sind folgende:(a) Leerlaufstromleitungen (oder 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 Kontakten des Schalters führen, juga ob die Kontakte wieder geschlossen würden. Die Netzspannung entspricht dann dem Momentwert der Versorgungsspannung und 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 mehreren hundert Kilohertz gekennzeichnet ist. 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) Transformator Schneiden Sie den Leerlauf aus. Wird ein Leerlauftransformator vom Netz genommen, wird die Energie des Magnetfeldes auf seine eigene Kapazität geladen. Der Induktivitäts-Kapazitäts-Schaltkreis schwingt dann, bi die gesamte Energie über den Widerstand im Schaltkreis in Wärme umgewandelt wird, was zu einer Betriebsüberspannungsamplitude führt, die um ein Vielfaches höher ist die Nennversorgungsspannung.(c) Erdschluss im ungeerdeten Netz. Saat Erdschluss in der Außenleitung des ungeerdeten Netzes auftritt, ndert 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 Kondensator: Es entsteht eine Betriebsüberspannung mit abgeschwächten Stößen.Zusätzlich zu den oben genannten Eigenschaften von Netzbetriebsüberspannungen, die sich durch kapazitive Kopplung auf Niederspannungssysteme auswirken, können schnelle Stromänderungen durch induktive Kopplung auch Überspannungen in Niederspannungssystemen erzeugen. 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 parallel zur Stromversorgung liegen, yaitu. B. die Spulen oder Drosseln von Transformatoren, Schützen und Relais (in diesem Fall entsteht die Betriebsüberspannung ähnlich wie oben beim Abschalten von Leistungstransformatoren im Leerlauf).• Entfernen Sie Induktivitäten in den Seriesenzweigen der Stromschleife, wie z. B. die Drahtschleife, die Seriesinduktivatät oder die Induktivität selbst (der Strom auf der Induktivität kann sich nichtändern, wenn der Stromkreis getrennt wird, und die Amplitude der resultierenden Betriebsüberspannung hängt davon ab). 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 Nulldurchgang des Stroms (solche Unterbrechungen führen zu einer starken Stromänderung und damit zu einer Betriebsüberspannung). .• Phasenregelkreis, Umkehrwirkung des Bürstenkollektorsystems, Plötzliche Entlastung von Motor und Transformator usw.Zahlreiche Messungen dan 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 und 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 Combination aus Stoßspannungsstörungen und Stoßstromstörungen, wie bei Blitzstörungen, oder als angelegte Stoßspannung betrachtet werden.Breitbandige hochenergetische leitungsgebundene Störungen im Schaltvorgang können den leitungsgebundenen Blitzeinwirkungen im Gebäude gleichgestellt werden (Potenzialausgleichsverbindungen für entsprechenden Blitzschutz sind vorhanden). Spezifiziert der VG-Standard die entsprechende Spitzenstörung nach Umgebungstyp.Die DIN VDE 0160 legt die anliegende Überspannung aufgrund des Abschaltvorgangs oder des Überstromschutzelements fest. 0,1/1,3 mdtk (Anstiegsgeschwindigkeit 0,1 mdtk, Wellenkopfzeit 0,15 mdtk), Stoßspannung mit dem Spitzenwert uppeak überlagert den Spitzenwert der Wechselspannung un/max.Breitbandige niederenergetische Betriebsspannungsstörungen (Impulsschwarm) sind in der DIN VDE 0847 Teil 4-4 festgelegt. Die Wellenform beträgt 5/50 ns (Anstiegsrate 5 ns, Wellenkopfzeit etwa 7,4 ns), Amplitudo hängt von der Schwere des Tests ab und wird durch Kopplungskondensatoren in Form von Impulspaketen an Stromleitungen und Communikationsleitungen angelegt.Zusätzlich zu den leitungsgebundenen Störungen erzeugt der Betriebsvorgang selbst erhebliche Störstrahlung (z. B. Lichtbögen beim Trennen eines Schalters), die weitere leitungsgebundene Störungen induziert.

Waktu posting: Feb-10-2023