ЖУРНАЛ «СТА» №4/2002

нем значении силы тока 45 кА и напря- жения до 400 MB (400 000 000 В!). В табл. 1 приведены типовые парамет- ры разряда молнии [3]. Впрочем, наибольшую опасность представляет не прямое воздействие энергии, которая отводится через за- земляющее устройство на землю, а на- растание тока и напряжения за чрез- вычайно короткое время и возникаю- щие в результате физические эффекты взаимной связи. В молниевом канале скорость нарастания напряжения со- ставляет 12 кВ, а значения тока – до 200 кА за микросекунду. Быстрое из- менение тока и его высокое значение приводят к наводке в рядом разме- щённой электропроводке вторичных токов до 5 кА с напряжением до 10 кВ. Так как электропроводка систем авто- матизации выполняется кабелями и проводами, проложенными на боль- шие расстояния, последствия от таких наводок и размеры подвергаемых опасности зон оказываются значи- тельными. Например, высоковольт- ные высокочастотные импульсы, на- ведённые в проводниках датчика, спо- собны воздействовать не только на датчик, но и через его входные цепи на систему управления, выполненную с применением чувствительных мик- ропроцессорных устройств, для разру- шения которых достаточно энергии от единиц до сотни микроджоулей. Воз- можные последствия варьируются от разрушения датчика до повреждения входных узлов и даже всей системы управления. Э ФФЕКТИВНАЯ ЗАЩИТА ДЛЯ ЦЕПЕЙ КОНТРОЛЬНО - ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО ОБОРУДОВАНИЯ Специалисты фирмы Pepperl+Fuchs предлагают приборы, обеспечиваю- щие эффективную защиту аппаратных 66 СТА 4/2002 www.cta.ru Н ЕОБХОДИМОСТЬ ЗАЩИТЫ Отрицательными последствиями воздействия высоковольтных импуль- сов напряжения, возникающих в элек- тропроводке систем автоматизации, являются сбои в функционировании, выход из строя приборов и аппаратных средств нижнего уровня систем, вы- полненных с применением чувстви- тельных микропроцессорных компо- нентов и интегральных схем. Причина- ми возникновения высоковольтных импульсов напряжения являются не только электромагнитные импульсы разрядов молний, но и «всплески» на- пряжения, возникающие в результате различных переходных процессов в ап- паратуре или наводимые в цепях при- боров электромагнитным импульсом искусственного происхождения за счёт излучений от высоковольтных линий электропередач, сетей электрифициро- ванных железных дорог, электросва- рочных аппаратов и т.п. Последствия для организаций, эксплуатирующих оборудование, которое подверглось подобному воздействию, могут быть очень серьёзными, так как простой си- стемы, определение места поврежде- ния и повторный ввод в эксплуатацию приводят к огромным материальным затратам. Для защиты электроустановок от грозовых перенапряжений, возника- ющих при прямых ударах молнии, применяются молниеотводы, молни- еотводные сетки, направляющие ток разряда по магистрали заземления, вентильные разрядники [1]. С этой же целью используется и клетка Фара- дея, которая обеспечивает металличе- ским шкафам с установленной аппа- ратурой постоянную высокую прово- димость на пути тока разряда к земле в обход чувствительной аппаратуры и рассеивание нежелательных токов по многочисленным цепям заземления. В результате разряды нейтрализуются ещё до того, как они пройдут в опас- ной близости от защищаемой аппара- туры. Тем не менее для незащищённых электронных систем сохраняется опас- ность неожиданного уничтожения, так как сверхмощные пики напряжения являются разовыми труднопредсказуе- мыми явлениями, выявляемыми лишь специальным сложным измеритель- ным оборудованием [2]. Например, в Германии ежегодно фиксируется около 700 000 грозовых разрядов. Они пред- ставляют основную угрозу для незащи- щённых территориально распределён- ных промышленных объектов и систем передачи сигналов. К подобным объ- ектам в первую очередь относятся неф- те и газопроводы, очистные сооруже- ния, резервуарный парк, разгрузочные терминалы нефтеналивных танкеров и др. Н АВЕД Ё ННЫЕ ТОКИ — ИСТОЧНИК НАИБОЛЬШЕЙ ОПАСНОСТИ В идеальном случае в результате раз- ряда молнии молниеотвод направляет всю энергию разряда в точку нулевого потенциала через свой заземлитель. Длительность разряда молнии состав- ляет всего лишь около 0,3 мс при сред- В ЗАПИСНУЮ КНИЖКУ ИНЖЕНЕРА Защита приборов и средств автоматизации от высоковольтных импульсов напряжения Виктор Жданкин Таблица 1. Типовые параметры разряда молнии Параметр Значение Средняя мощность разряда более 1 МВт Пиковое значение разрядного тока около 200 кА Скорость нарастания тока 200 кА/мкс Ток продолжительного разряда более 10 кА Напряжение, наводимое между линиями 400 МВ Скорость нарастания напряжения 12 кВ/мкс Длительность разряда молнии 300 мкс