Пренапреженията, на които могат да бъдат подложени мрежите с ниско напрежение, се причиняват главно от удари на мълнии или електрическо оборудване с голям капацитет. Във все по-сложната ситуация на настоящите системи за захранване, защитата от мълнии и пренапрежения се превърна във важен въпрос.
Гръмотевични разряди могат да възникнат между облачните слоеве, в облачните слоеве или между облаците и земята; Въздействието на разрядите на буреносните облаци върху енергийните системи (в Китай AC 50 Hz 220/380 V) и електрическото оборудване става все по-ясно. Мълниите между облаците и земята се състоят от една или повече отделни мълнии, всяка с висока амплитуда и кратка продължителност на тока. Типичният разряд на мълния се състои от две или три светкавици, с около двадесети от секундата, разделящи всяка светкавица. Повечето токове на мълния са в диапазона от 10 kA до 100 kA и обикновено траят по-малко от 100 микросекунди. Мълнията може да повлияе на мрежите с ниско напрежение по два начина:
(1) Директен удар на мълния: Разряд на мълния директно удря компонентите на електрическата мрежа и инжектира голям импулсен ток.
(2) Непряко попадение от мълния: разряд от мълния удря земята в близост до оборудване и индуцира ток и напрежение със среден интензитет върху електропроводите.
С използването на устройства с висока мощност и променлива честота в електроенергийната система проблемите с вътрешното пренапрежение стават все по-сериозни. Ние отдаваме това на влиянието на преходното пренапрежение . Всяко електрическо устройство има допустим диапазон на захранващото напрежение. Понякога дори малки пренапрежения могат да причинят повреда на захранването или всички устройства. Тук влиза в действие преходното пренапрежение . Особено за някои чувствителни микроелектронни устройства дори малки пренапрежения понякога могат да причинят фатални щети. Източниците на пренапрежения в електроенергийната система се дължат както на външни, така и на вътрешни фактори:
Възникването на вътрешни пренапрежения е свързано със старт-стоп на устройства и грешки в електрозахранващата мрежа; Вътрешните пренапрежения в енергийната система могат да имат отрицателни ефекти върху електрическото оборудване поради фактори като старт-стоп на оборудване с висока мощност, повреди в линията, превключващи операции и работа на оборудване с променлива честота. По-специално, може да има фатални ефекти върху микроелектронни устройства като компютри и комуникационни системи. Дори и да няма трайна повреда на оборудването, необичайната работа и прекъсванията в системата могат да имат сериозни последствия. Например атомни електроцентрали, медицински системи, големи системи за автоматизация на фабрики, системи за търговия с ценни книжа, телекомуникационни бюра за обмен, мрежови възли и др.
Директните удари на мълния могат да имат сериозни последствия, особено ако въздушните линии в близост до потребителските захранващи линии са ударени от мълния. Напрежението на въздушните линии може да се повиши до няколкостотин хиляди волта, което може да доведе до прекъсване на изолацията. Мълниеносните токове могат да изминат разстояния до един километър или повече по електропроводи, като пиковите токове в близост до точките на удар надвишават 100 kA. Токът на линии с ниско напрежение в точките на влизане на потребителя на фаза може да достигне 5 kA до 10 kA по време на гръмотевична буря.
В райони, където ударите на мълнии са чести, електроцентралите могат да изпитат силни токове от мълнии от директни удари няколко пъти в годината, докато такива събития са рядкост в райони с подземни кабелни услуги или в райони, по-рядко засегнати от удари на мълнии. Индиректните удари на мълнии и вътрешните пренапрежения имат по-голяма вероятност да се появят и в повечето случаи водят до повреда на електрическите устройства. Следователно фокусът на защитата от пренапрежение е върху абсорбирането и потискането на тази енергия от пренапрежение.
Защитата от пренапрежение за енергийни системи трябва да възприеме поетапен подход за защита срещу преходни пренапрежения , причинени от пренапрежения, особено в енергийни системи с ниско напрежение, като се започне от точката на влизане, като постепенно се абсорбира енергията от пренапрежение и постепенно се потискат преходните пренапрежения.
Ниво 1 на защита: Тежък предпазител от пренапрежение за входящите линии на всяка фаза и земята на входната точка на захранващата система на потребителя. По принцип тази защита на мощността трябва да има максимален импулсен капацитет над 100 kA на фаза, като определеното гранично напрежение е по-малко от 1500 V. Ние го наричаме предпазител от пренапрежение от клас I. Тези предпазители от пренапрежение са проектирани да издържат на големи токове и високоенергийни пренапрежения, причинени от удари на мълния и индуктивна мълния, и разсейват големи количества пренапрежение в земята. Те осигуряват защита само при умерено гранично напрежение. Разчитането само на тях не може да защити напълно чувствителното електрическо оборудване в енергийната система.
Ниво на защита 2: Трябва да се инсталира в разпределителни точки, които захранват важно или чувствително електрическо оборудване. Тези защити осигуряват по-всеобхватно поглъщане на остатъчна енергия от пренапрежение, протичаща през предоставени от потребителя входни отводители на пренапрежения и имат отличен ефект на потискане на преходни пренапрежения. Необходимият максимален импулсен капацитет за предпазителя от пренапрежение, използван на тези места, трябва да бъде над 45 kA на фаза, с определено гранично напрежение под 1200 V. Ние го наричаме предпазител от пренапрежение от клас II Като цяло постигаме защита от второ ниво, потребителят- осигурените системи могат да отговорят на работните изисквания за електрическо оборудване .
Ниво 3 на защита: Вградената защита от пренапрежение може да се използва във вътрешната зона на електрозахранване на електрическото оборудване за пълно елиминиране на малки преходни пренапрежения. Максималният импулсен капацитет, необходим за защитата от пренапрежение, използвана в тази област, трябва да бъде 20 KA/фаза или по-малко и необходимото гранично напрежение трябва да бъде по-малко от 1000 V. За някои особено важни или чувствителни електронни устройства е необходима защита от ниво 3. В същото време той може също да защити електрическите устройства от преходни пренапрежения, генерирани вътрешно от системата.
