Імпульсна перенапруга виникає внаслідок техногенних і природних катаклізмів:
- прямий або ємнісний, гальванічний або індуктивний удар блискавки;
- електромагнітна індукція в металевих магістралях довжиною в кілька кілометрів;
- електростатичний заряд і комутаційні події в високовольтних електричних мережах.
Прямий удар блискавки
Грозовий розряд має високі амплітуди струму, які можуть досягати показників понад 400 кА. Середні показники в країнах Східної Європи становлять 30-50 кА.
При попаданні блискавки на об’єкт за частки секунди потенціал захисних заземлених провідників електроустановки і її корпусу збільшується. Таким чином, вирівнюючий високий електричний струм від заземленого обладнання починає проходити в електромережу і енергосистеми. При цьому на довгих ділянках лінії, які не підключені до потенційної системи компенсації, наводиться висока напруга.
Удар блискавки в телекомунікаційній мережі та низьковольтних лініях
При дистанційному ударі блискавки по такій мережі імпульс напруги з високою амплітудою поширюється зі швидкістю світла і може пошкодити електронне обладнання. Тому комп’ютери, телефонні станції, контрольно-вимірювальні прилади, факси, нормативне обладнання можуть бути пошкоджені ще до першого виявленого удару блискавки.
Удар блискавки в лінії високої і надвисокої напруги
При попаданні блискавки в високо- і надвисокострумові мережі трансформатори частково знижують імпульсну енергію в низьковольтних електричних мережах, але перенапруга все одно потрапляє на ці лінії іншими способами:
- через ємнісне з’єднання між обмотками;
- через індуктивний зв’язок між низьковольтними вихідними лініями і високовольтними лініями живлення;
- через пряме перетворення між обмотками;
- за допомогою гальванічного зв’язку;
- через загальне заземлення ліній низької і високої напруги.
Непрямий удар блискавки
Навіть якщо удар блискавки не відбувається по об’єкту, обладнанню або лінії, імпульсна напруга може виникнути в електричній мережі за допомогою гальванічного зв’язку із заземленням, або через індуктивний і ємнісний зв’язок гальванічно розділених ліній. Імпульсна перенапруга може відбуватися на відстані декількох кілометрів.
Категорія «хмара-хмара»
Якщо між хмарами проходить грозовий розряд, то на поверхні виникає дзеркальний розряд, що викликає напругу в лініях передачі даних і силових кабелях. Наслідки проходить хвилі з високою амплітудою схожі з ударом блискавки в телекомунікаційну мережу.
Комутація низьковольтних ліній
Перенапруга мережі перехідного типу може Виникають:
- при короткому замиканні в електричній мережі;
- при приєднанні, виключенні, включенні ємнісних і індуктивних навантажень.
Перенапруга комутаційного типу в мережах високої та надвисокої напруги через паразитні індукційні та ємнісні з’єднання передаються на низьковольтні лінії. Наслідки цього процесу схожі з далекими грозовими розрядами.
Електростатичний розряд
Такий розряд відбувається за рахунок механічного тертя декількох ізоляційних матеріалів і має локальний характер дії. Його можна уникнути завдяки використанню відповідних матеріалів, іонізації та струмопровідного покриття. Важливо врахувати, що індукція і зв’язки в будівлі ослаблені стінами. Якщо в залізобетонних стінах арматура не з’єднана належним чином, то цей вплив посилюється.
Скрізь, де теле- і радіоприймачі ловлять сигнал на кімнатної антени, може статися індуктивна перенапруга від віддаленого удару блискавки.
Нерідко причиною перенапруги є промислова активність. В першу чергу це стосується перехідних процесів, пов’язаних з відключенням і включенням великих навантажень:
- трансформатори;
- великі мотори;
- індукційні нагрівачі.
Згідно з підтвердженими даними, кавомолка також може завдати шкоди в таких випадках.
Джерелом перенапруги в інформаційних лініях може бути перехідне загасання, яке виникає при з’єднанні таких ліній з проводами живлення. Особливо якщо електрична мережа характеризується постійною комутацією споживачів енергії.
При прямому ударі блискавки амплітуда перенапруги може доходити до мегавольт, при непрямому – до сотень кіловольт. При перемиканні ліній високої і надвисокої напруги показники низької напруги на виході з трансформатора показували амплітуду близько 15 кіловольт.
При комутації в мережах з низькою напругою амплітуда перенапруги становить від десятків до тисяч вольт. Це відбувається не тільки при використанні потужних споживачів, а й невеликих пристроїв:
- ксерокси;
- пилососи;
- лампи;
- Фризери.
Перенапруга при електростатичному розряді досягає декількох десятків тисяч вольт, але її енергетичний потенціал не значний.
Однією з найважливіших характеристик перенапруги є час.
Наслідки імпульсної перенапруги залежать від енергії і амплітуди.
Знищення:
1.Якщо амплітуда перевищує нормативні показники, то можуть виникнути іскрові розряди і поломки, які можуть викликати помітні зміни на макрорівні деталей або всього обладнання.
2.Причина такого наслідками можуть бути менші перенапруги, коли відбуваються поломки N-P переходів і випаровування металізованих покриттів інтегральних мікросхем. Якщо пошкодження не помітно на мікрорівні, воно проявляється у вигляді перешкод на платі.
3.При різкому збільшенні імпульсу в транзисторах і тиристорах з різким включенням можуть виникати поломки. Наслідки таких процесів катастрофічні.
Несправної:
- різке порушення роботи тиристорів;
- помилка в програмному забезпеченні для обробки даних;
- знищення інформації в банку даних;
- Помилка в міграції даних.
Швидкий знос – перенапруга призводить до зниження терміну служби основних елементів обладнання.
Позбутися від імпульсних перенапруг неможливо, але запобігти поломки можна за допомогою ультразвукових приладів.