Оборудование электрических сетей подвергается многим опасным воздействиям. Одна из главных опасностей — перенапряжение. Высокая стоимость электрооборудования не позволяет проектировать его с изоляцией, которая выдержала бы любые перенапряжения. По своей природе эта опасность не может быть устранена полностью, но ее можно уменьшить. По этой причине, подход к решению проблемы состоит в том, чтобы встраивать защитные устройства в сеть. Этот метод оказался наиболее рентабельным и надежным. Метод применяется в сетях высокого, среднего напряжения (соответственно ВН и СН), а также в сетях напряжением до 1 кВ. Наибольшую опасность для оборудования представляют импульсные перенапряжения. Они возникают вследствие атмосферных разрядов и коммутаций в сети, протекая в диапазонах частот соответственно единиц- десятков МГц и кГц.
Если грозовые воздействия требуют использования 2D-моделей с распределенными параметрами и бегающими волнами, то для анализа импульсных перенапряжений по МЭК 61000 [18, 19] в диапазоне частот порядка ГГц необходимо использовать 3D-модели с недостаточно известными параметрами, которые и предстоит исследовать на экспериментальных установках. Указанные перенапряжения могут быть ограничены в соответствие с [1, 2] не только ограничителями перенапряжений (ОПН), но и дополнительными средствами с применением экранов, фильтров, снабберов и др. средств.
Использование ОПН является наиболее эффективной защитой от всех указанных перенапряжений. ОПН устанавливается в непосредственной близости от защищаемого оборудования, и действует как шунт для импульса перенапряжения. Величина перенапряжения обычно определяется в условных единицах «p.u.». Эта единица определяется как
где: Um — максимальное действующее значение линейного напряжения при нормальном режиме работы сети. Фактическое напряжение сети обычно меньше, чем Um.
В дополнение к импульсным перенапряжениям, электрические сети также испытывают кратковременные перенапряжения. Как правило, это перенапряжения промышленной частоты, вызванные изменениями в режиме работы сети. Таким образом, перенапряжения в сетях могут быть разделены на следующие категории: