În general, o supratensiune este o undă tranzitorie de curent, tensiune sau putere într-un circuit electric. În special în sistemele de alimentare – și acesta este probabil cel mai frecvent context cu care raportăm supratensiunile – o supratensiune, sau tranzitorie, este o supratensiune a subciclului cu o durată mai mică de jumătate de ciclu al formei de undă de tensiune normală. O supratensiune poate fi polaritate pozitivă sau negativă, poate fi aditivă sau scăzută de la forma de undă de tensiune normală și este adesea oscilantă și descompunând în timp. formă de undă electrică care poate deteriora, degrada sau distruge echipamentele electronice din orice casă, clădire comercială, industrială sau fabrică. Tranzitorii pot atinge amplitudini de zeci de mii de volți. Surge-urile sunt în general măsurate în microsecunde.
Fiecare echipament electric este proiectat să funcționeze la o tensiune nominală specificată, cum ar fi 120 Vac, 240 Vac, 480 Vac și așa mai departe. Majoritatea echipamentelor sunt concepute pentru a gestiona variații minore ale tensiunii nominale de funcționare standard, cu toate acestea, supratensiunile pot fi foarte dăunătoare pentru aproape toate echipamentele.
O sursă comună pentru supratensiuni generate în interiorul unei clădiri sunt dispozitivele care pornesc și opresc alimentarea. Acest lucru poate fi de la un simplu întrerupător termostat care acționează un element de încălzire până la o sursă de alimentare în modul comutator găsită pe multe dispozitive. Surge-urile care provin din afara facilității includ cele datorate fulgerului și comutării rețelei utilitare.
-
- Această schiță de o pagină descrie de ce ar trebui grijă de dispozitivele de protecție împotriva supratensiunii, ce sunt acestea, cine le fabrică, beneficiile lor și unde sunt instalate în clădiri.
60-80% din supratensiuni sunt create în cadrul unei facilități
Surse interne:
-
Comutarea sarcinilor electrice
Comutarea (pornirea și oprirea) și funcționarea anumitor sarcini electrice – fie datorită operațiilor intenționate sau neintenționate – pot fi o sursă de supratensiuni în sistemul electric. Supratensiunile de comutare nu sunt întotdeauna recunoscute sau perturbatoare imediat ca supratensiuni generate mai mari din exterior, dar apar mult mai frecvent. Aceste supratensiuni de comutare pot fi perturbatoare și dăunătoare echipamentelor în timp. Acestea apar ca parte a operațiilor zilnice.
Sursele de comutare și supratensiuni oscilatorii includ:
- Operații de contactor, releu și întrerupător
- Comutarea bateriilor și încărcărilor condensatorilor (cum ar fi corectarea factorului de putere)
- Descărcarea dispozitivelor inductive (motoare, transformatoare etc.)
- Pornirea și oprirea sarcinilor
- Defecțiune sau inițierea arcului
- Defecțiuni la arc (la sol)
- Eliminarea sau întreruperea defecțiunilor
- Recuperarea sistemului de alimentare (din întrerupere)
- Conexiuni libere
-
Cuplaj magnetic și inductiv
Ori de câte ori curge curent electric, se creează un câmp magnetic. Dacă acest câmp magnetic se extinde la un al doilea fir, acesta va induce o tensiune în acel fir. Acesta este principiul de bază prin care funcționează transformatoarele. Un câmp magnetic în primar induce o tensiune în secundar. În cazul cablajelor clădirilor adiacente sau din apropiere, această tensiune este nedorită și poate avea o natură tranzitorie.
Exemple de echipamente care pot provoca cuplaje inductive includ: Ascensoare, sisteme de aer condiționat de încălzire și aer condiționat (HVAC cu variabilă unități de frecvență) și balasturi de lumină fluorescentă, aparate de copiat și computere.
-
Electricitate statică
Descărcare electrostatică (ESD) fenomenele, sau statice, pot genera câmpuri electromagnetice pe o gamă largă de frecvențe până la o gamă mică de gigaherți. Termenul eveniment ESD include nu numai curentul de descărcare, ci și câmpurile electromagnetice și efectele coroanei înainte și în timpul descărcării. ESD are ca rezultat un transfer brusc de sarcină între corpuri cu potențiale electrostatice diferite. ESD indus la distribuția electrică conține o mulțime de zgomot de înaltă frecvență.
Un eveniment de descărcare electrostatică poate provoca defecțiuni ale echipamentului, precum și daune fizice. Funcționarea defectuoasă a echipamentului poate include corupția datelor și blocarea echipamentelor. Deteriorările fizice pot include deteriorarea echipamentului și chiar pierderea de vieți omenești. Pentru a obține imunitate ESD semnificativă, trebuie luat în considerare proiectarea unui întreg sistem, atât pentru descărcarea directă, cât și pentru câmpuri.
Tensiunea minimă necesară pentru ca o persoană să fie conștientă de propria sa implicarea într-o descărcare electrostatică este de aproximativ 3000 V.Cu toate acestea, descărcările electrostatice care apar sub acest prag al percepției umane pot conține suficientă energie pentru a provoca supărări sau deteriorări ale echipamentelor electronice. De fapt, pantele inițiale mai rapide ale formelor de undă curente care rezultă din evenimentele ESD la aceste niveluri de tensiune scăzută pot face ca aceste descărcări să fie și mai perturbatoare decât evenimentele ESD care provin la tensiuni mai mari.
Tensiunea pe corpul uman sau pe un obiect mobil poate varia foarte mult de la un mediu la altul. Poate rămâne mult sub 5 kV în situații de umiditate controlată care implică numai materiale antistatic sau static disipative. Poate varia de la 5 kV la 15 kV în medii cu umiditate scăzută, cu materiale sintetice. Echipamentul victimă se află în imediata apropiere a evenimentului ESD și poate fi supărat sau deteriorat de câmpurile electromagnetice generate de descărcarea dintre intrus și receptor.
Surse externe:
Cea mai recunoscută sursă de supratensiuni generate în afara facilității este fulgerul. Deși fulgerele pot fi oarecum rare în anumite regiuni, daunele pe care le poate provoca unei instalații pot fi catastrofale. Alte zone sunt supuse furtunilor și fulgerelor mult mai frecvent.
Suprafețele care sunt rezultatul fulgerului pot fi de la contactul direct al fulgerului la un sistem electric al instalațiilor sau, mai frecvent, la fulgere indirecte sau în apropiere care induce supratensiuni electrice asupra sistemelor de alimentare sau de comunicații. Orice scenariu poate afecta imediat sistemul electric și / sau încărcăturile conectate.
Alte surse externe de supratensiuni includ rețeaua inițiată de utilități și comutarea băncii condensatorilor. În timpul funcționării rețelei electrice, utilitatea poate fi necesară pentru a comuta alimentarea cu energie electrică la o altă sursă sau pentru a întrerupe temporar fluxul de energie către clienții săi pentru a ajuta la eliminarea unei defecțiuni din sistem. Acest lucru este adesea cazul în cazul în care un membru al copacului căzut sau un animal mic care provoacă o defecțiune pe linie. Aceste întreruperi ale alimentării cauzează supratensiuni atunci când alimentarea este deconectată și apoi reconectată la încărcările clientului.
Perturbările legate de calitatea energiei pot fi furnizate în timpul funcționării normale a sistemului de energie electrică. Utilajele electrice produc electricitate dintr-o serie de instalații de generare a energiei electrice și alocă energia electrică rețelelor specifice ale utilizatorilor. Deoarece echipamentele utilizate pentru producerea energiei funcționează cel mai eficient la o viteză constantă, utilitățile ajustează alocarea puterii, mai degrabă decât să facă ajustări constante la echipamentele de generare ale centralei electrice. Pe măsură ce utilitățile comută alimentarea cu energie electrică de la o rețea la alta, apar perturbări de energie, inclusiv tranzitorii sau vârfuri și condiții de sub și supratensiune. Aceste activități vor determina introducerea tranzitorilor într-un sistem și se pot răspândi în echipamentele utilizatorului final și pot provoca daune sau supărări operaționale.
Pentru informații suplimentare despre aceste și alte subiecte care sunt importante de luat în considerare pentru protecția la supratensiune dispozitive, vezi IEEE Std. C62.41.1-2002 și IEEE Std. C62.72-2007 care sunt afișate pe pagina Regulamente și standarde a acestui site web.