Electric Power Distribution System Overvoltage Protection Devices
Keywords:
electrical grids, lightning currents, electromagnetic pulses, pulse overvoltages, combined type protection devices, limiting type protection devices, nonlinear resistors (varistors), controlled vacuum arresters
Abstract
Surge protection devices of limiting and combined types used in 0.4 kV electric power distribution networks are described, and results of their experimental studies are presented. The devices have been developed in four earthquake-resistant designs with the use of new-generation nonlinear resistors (varistors) and controlled vacuum arresters. The developed protective devices are intended to limit transient overvoltages, which occur under the influence of man-made, natural and switching electromagnetic pulses, to a safe level, which for the developed design versions of protective devices lies in the range from 1.5 kV to 4.0 kV, and to remove pulses of high-energy currents (up to 500 kJ in a pulse). The article presents the results from studies of the switching characteristics of the developed protective devices in their nominal (multiple) and maximum (single) operation modes, with the measurement of limit voltages at their terminals. The practical effectiveness of using the combined type protective devices is estimated, and the performance characteristics of protection devices from different manufacturers are given.
References
1. Дьяков А.Ф. и др. Электромагнитная совместимость и молниезащита в электроэнергетике. М.: Издательский дом МЭИ, 2016, 542 с.
2. Базелян Э.М. Электромагнитная совместимость с молнией. М.: ИМАГ, 2018, 152 с.
3. Швец Н.Н. и др. Об энергетической безопасности России в условиях воздействия электромагнитного импульса высотного ядерного взрыва. – Национальные интересы: приоритеты и безопасность, 2020, т. 16, № 11, с. 2036–2059.
4. Пат. RU 194140 U1. Устройство защиты от импульсных перенапряжений / Н.М. Лепёхин и др., 2019.
5. ГОСТ Р МЭК 62305-1-2010. Менеджмент риска. Защита от молнии. Часть 1. Общие принципы. М.: Стандартинформ, 2011, 46 с.
6. ГОСТ Р 51992-2011. Устройства защиты от импульсных перенапряжений в низковольтных силовых распределительных системах. Технические требования и методы испытаний. М.: Стандартинформ, 2012, 55 с.
7. ГОСТ 1516.3-96. Электрооборудование переменного тока на напряжения от 1 до 750 кВ. Требования к электрической прочности изоляции. Минск: Межгосударственный совет по стандартизации, метрологии и сертификации, 1998, 50 с.
8. ГОСТ IEC 61643-11–2013. Устройства защиты от перенапряжений низковольтные. Часть 11. Устройства защиты от перенапряжений, подсоединенные к низковольтным системам распределения электроэнергии. Требования и методы испытаний. М.: Стандартинформ, 2015, 76. c
9. Сайт АО «Хакель» [Электрон. ресурс], URL: https://www.hakel.ru (дата обращения 27.12.2021).
10. Сайт OBO Bettermann [Электрон. ресурс], URL: https://www.obocom.ru (дата обращения 27.12.2021).
11. Сайт DEHN [Электрон. ресурс], URL: https://www.dehn-ru.com/ru (дата обращения 27.12.2021).
12. Сайт CITEL [Электрон. ресурс], URL: https://citel.ru/ru (дата обращения 27.12.2021).
13. Сайт IEK GROUP [Электрон. ресурс], URL: https://www.iek.ru/ (дата обращения 27.12.2021).
14. Сайт АВВ [Электрон. ресурс], URL: https://new.abb.com/products/2CTB815708R0800/ovr-t2-3n-80-275s-p-ts-qs (дата обращения 27.12.2021).
15. Федоров А.И., Базелян Э.М. Работа УЗИП при ступенчатой защите [Электрон. ресурс], URL: https://docplayer.com/110765733-Rabota-uzip-pri-stupenchatoy-zashchite.html (дата обращения 27.12.2021).
16. Балюк Н.В. и др. Воспроизведение электромагнитного действия одиночных и многократных молниевых разрядов. – Технологии электромагнитной совместимости, 2021, № 2(77), с. 3–19.
17. Сайт ВЭИ АВИС [Электрон. ресурс], URL: http://vei-avis.ru/ (дата обращения 27.12.2021).
18. Сидоров В.А. и др. Высоковольтный быстродействующий коммутатор на основе вакуумных управляемых разрядников для коммутации переменного тока. – Электричество, 2018, № 4, с. 4–14.
19. Сайт ЛМ Электро [Электрон. ресурс], URL: http://www.lme-opn.ru/ (дата обращения 27.12.2021).
#
1. D'yakov A.F., et al. Elektromagnitnaya sovmestimost' i molniezashchita v elektroenergetike. (Electromagnetic Compatibility and Lightning Protection in the Electric Power Industry). M.: Izdatel'skiy dom MEI, 2016, 542 p.
2. Bazelyan E.M. Elektromagnitnaya sovmestimost' s molniey (Electromagnetic Compatibility with Lightning). М.: IMAG, 2018, 152 p.
3. Shvec N.N. et al. Nacional'nye interesy: prioritety i bezopasnost' – in Russ. (National Interests: Priorities and Security), 2020, vol. 16, No. 11, pp. 2036–2059.
4. Pat. RU 194140 U1. Ustroystvo zashchity ot impul'snykh perenapryazheniy (Surge Protection Device) / N.M. Lepyokhin, et al, 2019.
5. GOST R MEK 62305-1-2010. Menedzhment riska. Zashchita ot molnii. Chast' 1. Obshchie principy (Risk Management. Protection Against Lightning. Part 1. General Principles). М.: Standartinform, 2011, 46 p.
6. GOST R 51992-2011. Ustroystva zashchity ot impul'snyh perenapryazheniy v nizkovol'tnyh silovyh raspredelitel'nyh sistemah. Tekhnicheskie trebovaniya i metody ispytaniy (Surge Protective Devices Connected to Low-Voltage Power Distribution Systems. Technical Requirements and Test Methods). М.: Standartinform, 2012, 55 p.
7. GOST 1516.3-96. Elektrooborudovanie peremennogo toka na napryazheniya ot 1 do 750 kV. Trebovaniya k elektricheskoy prochnosti izolyatsii (Electrical Equipment for А.С. Voltages from 1 to 750 kV. Requirements for Dielectric Strength of Insulation). Minsk: Mezhgosudarstvennyy sovet po standartizatsii, metrologii i sertifikatsii, 1998, 50 p.
8. GOST IEC 61643-11–2013. Ustroystva zashchity ot perenapryazheniy nizkovol'tnye. Chast' 11. Ustroystva zashchity ot perenapryazheniy, podsoedinennye k nizkovol'tnym sistemam raspredeleniya elektroenergii. Trebovaniya i metody ispytaniy (Low-voltage Surge Protective Devices. Part 11. Surge Protective Devices Connected to Low-Voltage Power Systems. Requirements and Test Methods). М.: Standartinform, 2015, 76 p.
9. JSC "Hakel" Website [Electron. resource], URL: https://www.hakel.ru (Date of appeal 27.12.2021).
10. OBO Bettermann Website [Electron. resource], URL: https://www.obocom.ru (Date of appeal 27.12.2021).
11. DEHN Website [Electron. resource], URL: https://www.dehn-ru.com/ru (Date of appeal 27.12.2021).
12. CITEL Website [Electron. resource], URL: https://citel.ru/ru (Date of appeal 27.12.2021).
13. IEK GROUP Website [Electron. resource], URL: https://www.iek.ru/ (Date of appeal 27.12.2021).
14. АВВ Website [Electron. resource], URL: https://new.abb.com/products/2CTB815708R0800/ovr-t2-3n-80-275s-p-ts-qs (Date of appeal 27.12.2021).
15. Fedorov A.I., Bazelyan E.M. Rabota UZIP pri stupenchatoj zashchite (The work of SPD with Step-by-Step Protection [Electron. resource], URL: https://docplayer.com/110765733-Rabota-uzip-pri-stupenchatoy-zashchite.html (Date of appeal 27.12.2021).
16. Balyuk N.V., et al. Tekhnologii elektromagnitnoy sovmestimosti – in Russ. (Electromagnetic Compatibility Technologies), 2021, No. 2 (77), pp. 3–19.
17. RVU Website [Electron. resource], URL: http://vei-avis.ru/ (Date of appeal 27.12.2021).
18. Sidorov V.A., et al. Elektrichestvo. – in Russ. (Electricity), 2018, No. 4, pp. 4–14.
19. LME-Opn Website [Electron. resource], URL: http://www.lme-opn.ru/ (Date of appeal 27.12.2021).
2. Базелян Э.М. Электромагнитная совместимость с молнией. М.: ИМАГ, 2018, 152 с.
3. Швец Н.Н. и др. Об энергетической безопасности России в условиях воздействия электромагнитного импульса высотного ядерного взрыва. – Национальные интересы: приоритеты и безопасность, 2020, т. 16, № 11, с. 2036–2059.
4. Пат. RU 194140 U1. Устройство защиты от импульсных перенапряжений / Н.М. Лепёхин и др., 2019.
5. ГОСТ Р МЭК 62305-1-2010. Менеджмент риска. Защита от молнии. Часть 1. Общие принципы. М.: Стандартинформ, 2011, 46 с.
6. ГОСТ Р 51992-2011. Устройства защиты от импульсных перенапряжений в низковольтных силовых распределительных системах. Технические требования и методы испытаний. М.: Стандартинформ, 2012, 55 с.
7. ГОСТ 1516.3-96. Электрооборудование переменного тока на напряжения от 1 до 750 кВ. Требования к электрической прочности изоляции. Минск: Межгосударственный совет по стандартизации, метрологии и сертификации, 1998, 50 с.
8. ГОСТ IEC 61643-11–2013. Устройства защиты от перенапряжений низковольтные. Часть 11. Устройства защиты от перенапряжений, подсоединенные к низковольтным системам распределения электроэнергии. Требования и методы испытаний. М.: Стандартинформ, 2015, 76. c
9. Сайт АО «Хакель» [Электрон. ресурс], URL: https://www.hakel.ru (дата обращения 27.12.2021).
10. Сайт OBO Bettermann [Электрон. ресурс], URL: https://www.obocom.ru (дата обращения 27.12.2021).
11. Сайт DEHN [Электрон. ресурс], URL: https://www.dehn-ru.com/ru (дата обращения 27.12.2021).
12. Сайт CITEL [Электрон. ресурс], URL: https://citel.ru/ru (дата обращения 27.12.2021).
13. Сайт IEK GROUP [Электрон. ресурс], URL: https://www.iek.ru/ (дата обращения 27.12.2021).
14. Сайт АВВ [Электрон. ресурс], URL: https://new.abb.com/products/2CTB815708R0800/ovr-t2-3n-80-275s-p-ts-qs (дата обращения 27.12.2021).
15. Федоров А.И., Базелян Э.М. Работа УЗИП при ступенчатой защите [Электрон. ресурс], URL: https://docplayer.com/110765733-Rabota-uzip-pri-stupenchatoy-zashchite.html (дата обращения 27.12.2021).
16. Балюк Н.В. и др. Воспроизведение электромагнитного действия одиночных и многократных молниевых разрядов. – Технологии электромагнитной совместимости, 2021, № 2(77), с. 3–19.
17. Сайт ВЭИ АВИС [Электрон. ресурс], URL: http://vei-avis.ru/ (дата обращения 27.12.2021).
18. Сидоров В.А. и др. Высоковольтный быстродействующий коммутатор на основе вакуумных управляемых разрядников для коммутации переменного тока. – Электричество, 2018, № 4, с. 4–14.
19. Сайт ЛМ Электро [Электрон. ресурс], URL: http://www.lme-opn.ru/ (дата обращения 27.12.2021).
#
1. D'yakov A.F., et al. Elektromagnitnaya sovmestimost' i molniezashchita v elektroenergetike. (Electromagnetic Compatibility and Lightning Protection in the Electric Power Industry). M.: Izdatel'skiy dom MEI, 2016, 542 p.
2. Bazelyan E.M. Elektromagnitnaya sovmestimost' s molniey (Electromagnetic Compatibility with Lightning). М.: IMAG, 2018, 152 p.
3. Shvec N.N. et al. Nacional'nye interesy: prioritety i bezopasnost' – in Russ. (National Interests: Priorities and Security), 2020, vol. 16, No. 11, pp. 2036–2059.
4. Pat. RU 194140 U1. Ustroystvo zashchity ot impul'snykh perenapryazheniy (Surge Protection Device) / N.M. Lepyokhin, et al, 2019.
5. GOST R MEK 62305-1-2010. Menedzhment riska. Zashchita ot molnii. Chast' 1. Obshchie principy (Risk Management. Protection Against Lightning. Part 1. General Principles). М.: Standartinform, 2011, 46 p.
6. GOST R 51992-2011. Ustroystva zashchity ot impul'snyh perenapryazheniy v nizkovol'tnyh silovyh raspredelitel'nyh sistemah. Tekhnicheskie trebovaniya i metody ispytaniy (Surge Protective Devices Connected to Low-Voltage Power Distribution Systems. Technical Requirements and Test Methods). М.: Standartinform, 2012, 55 p.
7. GOST 1516.3-96. Elektrooborudovanie peremennogo toka na napryazheniya ot 1 do 750 kV. Trebovaniya k elektricheskoy prochnosti izolyatsii (Electrical Equipment for А.С. Voltages from 1 to 750 kV. Requirements for Dielectric Strength of Insulation). Minsk: Mezhgosudarstvennyy sovet po standartizatsii, metrologii i sertifikatsii, 1998, 50 p.
8. GOST IEC 61643-11–2013. Ustroystva zashchity ot perenapryazheniy nizkovol'tnye. Chast' 11. Ustroystva zashchity ot perenapryazheniy, podsoedinennye k nizkovol'tnym sistemam raspredeleniya elektroenergii. Trebovaniya i metody ispytaniy (Low-voltage Surge Protective Devices. Part 11. Surge Protective Devices Connected to Low-Voltage Power Systems. Requirements and Test Methods). М.: Standartinform, 2015, 76 p.
9. JSC "Hakel" Website [Electron. resource], URL: https://www.hakel.ru (Date of appeal 27.12.2021).
10. OBO Bettermann Website [Electron. resource], URL: https://www.obocom.ru (Date of appeal 27.12.2021).
11. DEHN Website [Electron. resource], URL: https://www.dehn-ru.com/ru (Date of appeal 27.12.2021).
12. CITEL Website [Electron. resource], URL: https://citel.ru/ru (Date of appeal 27.12.2021).
13. IEK GROUP Website [Electron. resource], URL: https://www.iek.ru/ (Date of appeal 27.12.2021).
14. АВВ Website [Electron. resource], URL: https://new.abb.com/products/2CTB815708R0800/ovr-t2-3n-80-275s-p-ts-qs (Date of appeal 27.12.2021).
15. Fedorov A.I., Bazelyan E.M. Rabota UZIP pri stupenchatoj zashchite (The work of SPD with Step-by-Step Protection [Electron. resource], URL: https://docplayer.com/110765733-Rabota-uzip-pri-stupenchatoy-zashchite.html (Date of appeal 27.12.2021).
16. Balyuk N.V., et al. Tekhnologii elektromagnitnoy sovmestimosti – in Russ. (Electromagnetic Compatibility Technologies), 2021, No. 2 (77), pp. 3–19.
17. RVU Website [Electron. resource], URL: http://vei-avis.ru/ (Date of appeal 27.12.2021).
18. Sidorov V.A., et al. Elektrichestvo. – in Russ. (Electricity), 2018, No. 4, pp. 4–14.
19. LME-Opn Website [Electron. resource], URL: http://www.lme-opn.ru/ (Date of appeal 27.12.2021).
Published
2021-11-10
Issue
Section
Article
