Устройство защиты от импульсных перенапряжений


СОДЕРЖАНИЕ:

УЗИП, устройства защиты импульсных перенапряжений

Вступление

Если Вы планируете установить в своем доме систему молниезащиты, а также если вы живете в грозовых районах, то нужно запланировать установку устройства защиты от импульсных перенапряжений, с кратким названием УЗИП.

Устройства защиты импульсных перенапряжений первого класса

Наиболее востребованным, в бытовой защите, являются УЗИП (устройства защиты импульсных перенапряжений) первого класса. Их назначение, защита систем низкого напряжения (не более 1000 Вольт) распределения электроэнергии от следующих источников импульсных перенапряжений в сети:

2. -Другие грозовые разряды вдали от дома;

Как видите, из перечисленных назначений УЗИП, вполне разумно применение этого устройства, кроме перечисленных выше, если вблизи дома проходит высоковольтная ЛЭП.

Вывод первый

  • УЗИП (устройства защиты импульсных перенапряжений) обязательно в грозовых районах;
  • УЗИП обязательно если смонтирована система молниезащиты дома;
  • УЗИП рекомендовано в домах, вблизи которых проходят высоковольтные ЛЭП.

Примечание: Нужно обратить внимание, что УЗИП разделяются на разрядники, варисторы, газонаполненные разрядники. У каждого типа УЗИП свое назначение и свои характеристики. При выборе УЗИП, важно понимать, что большинство выпускаемых УЗИП, обеспечивают эффективную защиту, лишь в комплексных схемах защиты, то есть защите УЗИП на нескольких уровнях. С этой точки зрения, рассматривать отдельное применение УЗИП на вводе в дом не совсем корректно.

Схемы подключения УЗИП первого класса

Прежде, чем рассмотреть схемы подключения УЗИП первого класса, несколько рекомендаций по его установке:

  • УЗИП монтируются во вводном устройстве дома, как можно ближе к вводу электропитания.
  • Допустима установка устройства в отдельном групповом щите, например, отдельной розеточной цепи (группы).
  • Соединительные проводники от выводов УЗИП должны быть медными сечением от 4 мм.
  • Суммарная длина проводников должна быть не более 50 см.

Есть два принципиально важных подключения УЗИП 1-ой классификации

  • ЗИП в цепях проводник-заземление (продольное или синфазное перенапряжение). Схема А.
  • ЗИП в цепях проводник-проводник (поперечное или противофазное перенапряжение). Схема Б.

Схема 1.

  • УЗИП (устройства защиты импульсных перенапряжений) 1-ой классификации ставятся после вводного защитного автомата, по следующим правилам:
  • N проводник заземлен на вводе в дом: Устройство ставится между L и PE проводниками;
  • N проводник НЕ заземлен на вводе в дом: Устройство ставится между L и PE проводниками и между N и PE проводниками.

Схема 2.

  • N проводник заземлен на вводе в дом: Устройство ставится между L и PEN проводниками;
  • N проводник НЕ заземлен на вводе в дом: Устройство ставится между L и N проводниками и между N и PE проводниками.
  • N проводник отсутствует. УЗИП соединяем в средней точке, которую через другое УЗИП соединяем с землей (N\PE).

На практике схема 2 помехозащищенность оборудования.

6 схем подключения УЗИП в зависимости от системы заземления

Отдельного рассмотрения достойны схемы подключения УЗИП в цепях с заземлением TT. Здесь я их только приведу, и замечу, что более надежными являются подключение УЗИП по схеме 2 (противофазное перенапряжение).

схема подключений узип в TN-C и TN-C-S схема подключений узип в TN-S схема подключений узип в TT схема подключений узип в IT

Выводы

По применению УЗИП первого класса, определенно можно сказать следующее.

  • Применение УЗИП в электрической сети частного дома, нельзя рассматривать, как обязательную рекомендацию, как например применение УЗО.
  • Усложняет ситуацию с применением УЗИП индивидуальность схемы заземления абонента, расположение вводного устройства и ГЗШ.
  • Именно по этому, нужно опираться, прежде всего, на инструкции производителя и прямые рекомендации специалиста, который видит ситуацию по месту.

Устройства защиты от импульсных перенапряжений

Классификация и применение УЗИП

Броски напряжения в линии электропередачи могут быть вызваны различными причинами. Например, грозы, перехлесты проводов, паразитные токи при включении и отключении реактивной нагрузки, аварии и ремонтные работы и т.д.

Для защиты домашней электрики и электроники существует специальный класс приборов. Устройства такого типа называют двояко: устройства защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП) или ограничитель импульсных перенапряжений (ОПС) .

Для надежной защиты домашней электропроводки необходимо построить многоуровневую (по крайней мере, трехступенчатую) систему защиты из УЗИП разных классов. Их применение регламентирует ГОСТ Р 51992-2002 (МЭК 61643-1-98). Согласно этому ГОСТУ существуют три класса таких устройств.

Предназначены для защиты от прямых ударов молнии в систему молниезащиты здания или воздушную линию электропередач. Устанавливаются на вводе в здание во вводно-распределительном устройстве (ВРУ) или главном распределительном щите (ГРЩ). Нормируются импульсным током I imp с формой волны 10/350 мкс. Номинальный разрядный ток 30-60 кА.

УЗИП класса II(C)

Такие устройства защиты от импульсных перенапряжений п редназначены для защиты токораспределительной сети объекта от коммутационных помех или как вторая ступень защиты при ударе молнии. Устанавливаются в распределительные щиты. Нормируются импульсным током с формой волны 8/20 мкс Номинальный разрядный ток 20-40 кА.

УЗИП класса III(D)

Такие устройства защиты от имупльсных перенапряжений п редназначены для защиты потребителей от остаточных бросков напряжений, защиты от дифференциальных (несимметричных) перенапряжений (например, между фазой и нулевым рабочим проводником в системе TN-S), фильтрации высокочастотных помех.

Устанавливаются непосредственно возле потребителя. Могут иметь самую разнообразную конструкцию (в виде розеток, сетевых вилок, отдельных модулей для установки на DIN-рейку или навесным монтажом). Нормируются импульсным током с формой волны 8/20 мкс. Номинальный разрядный ток 5-10 кА.

Устройства защиты от импульсных перенапряжений ( УЗИП ) построены на базе разрядников или варисторов и часто имеют индикаторные устройства, сигнализирующие о выходе УЗИП из строя. Недостатком УЗИП на базе варисторов является то, что сработав один раз им необходимо остыть, чтобы снова прийти в рабочее состояние. Это ухудшает защиту при многократном ударе молний.

Варистор — полупроводниковый нелинейный резистор, принцип действия которого основан на уменьшении сопротивления при увеличении приложенного напряжения. Смотрите — принцип действия и применение варисторов.

Обычно УЗИП на базе варисторов изготавливаются с креплением на DIN рейку. Сгоревший варистор можно заменить простым извлечением модуля из корпуса УЗИП и установкой нового.

Практика применения УЗИП

Для надежной защиты объекта от воздействия перенапряжений, в первую очередь необходимо создать эффективную систему заземления и уравнивания потенциалов. При этом нужно перейти на системы заземления TN-S или TN-CS с разделёнными нулевым и защитным проводниками.

Следующим шагом должна стать установка защитных устройств. При установке УЗИП необходимо, чтобы расстояние между соседними ступенями защиты было не менее 10 метров по кабелю электропитания. Выполнение этого требования очень важно для правильной последовательности срабатывания защитных устройств.

Если для подключения применяется воздушная линия, во входном щите на столбе лучше использовать УЗИП на основе разрядников и плавкие вставки. В главном щите здания ставятся варисторные УЗИП класса I или II, а в щитках на этажах ставятся УЗИП III класса. Если необходимо дополнительно защитить оборудование, то в розетки включаются УЗИП в виде вставок и удлинителей.

В заключении следует сказать, что все перечисленные меры, конечно, снижают вероятность поражения РЭА и людей повышенным напряжением, но не являются панацеей. Поэтому в случае грозы лучше отключать наиболее ответственные узлы, если это конечно возможно.

Устройства защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП)

УЗИП класса 1 предназначены для защиты от прямых ударов молнии в систему молниезащиты здания

или воздушную линию электропередач (ЛЭП). Устанавливается на вводе в здание во вводно-распределительном

устройстве (ВРУ) или главном распределительном щите (ГРЩ). Нормируются импульсным током Iimp с

формой волны 10/350 мкс. Соответствуют МЭК 61643-1.

УЗИП класса 2 предназначены для защиты сети от коммутационных помех или как вторая ступень при

ударе молнии. Нормируется импульсным током с формой волны 8/20 мкс.

УЗИП для частного дома: 6 схем защиты бытовой техники

Парадокс наших дней — задал простой вопрос десятку знакомых: вы понимаете, что от удара молнии может сгореть стиралка, холодильник, морозильник и дорогая электроника: компьютер, телевизор, домашний кинотеатр?

Спастись от этой беды можно. Достаточно подключить УЗИП для частного дома в отдельном щитке и возложить на него защиту от случайной аварии.

Только один человек сказал, что планирует решить этот вопрос. Остальные же отложили его рассмотрение до лучших времен. Вот я и решил объяснить его подробнее.

Для чего предназначены внутренние устройства молниезащиты и как они работают при разрядах

Стихийное возникновение молнии происходит внезапно, создавая огромные разрушения.

Защитить дом от него позволяет внешняя молниезащита, состоящая из молниеприемника, распложенного над крышей, а также молниеотвода и контура заземления.

Ток разряда, проникающий кратковременным импульсом по подготовленной цепи, имеет очень большую величину. Он наводит в близкорасположенной проводке здания и токопроводящих частях перенапряжения, способные сжечь изоляцию, повредить бытовые приборы.

Предотвратить опасные последствия грозового разряда предназначены внутренние устройства молниезащиты, представляющие собой комплекс технических устройств и приборов на основе модулей УЗИП с подключением их к системе заземления.

Они надежно работают не только при непосредственном ударе молнии по дому, но и гасят разряды, попадающие в:

  1. питающую ЛЭП;
  2. близлежащие деревья и строения;
  3. почву, расположенную рядом со зданием.

Если с ударом по ЛЭП обычно вопросов не возникает, то в последних двух случаях перенапряжение способно импульсом проникнуть в домашнюю проводку по контуру земли, трубам водопровода, канализации, другим металлическим магистралям, как показано на самой первой картинке

Работа внутренней молниезащиты происходит за счет подключения проникшего высоковольтного импульса на специально подобранный разрядник или электронный элемент — варистор.

Он включается на разность двух потенциалов и для обычного напряжения обладает очень большим сопротивлением, когда токи через него ограничиваются, не превышают нескольких миллиампер.

При попадании на схему варистора аварийный импульс открывает полупроводниковый переход, замыкая его накоротко. Через него начинает стекать опасный потенциал на защитное заземление.

После варистора опасное напряжение значительно ограничивается. На базе этих электронных компонентов созданы современные модули защиты — УЗИП.

Устройство защиты от импульсных перенапряжений: как правильно выбрать и установить модуль

Представьте картинку, когда накопленная энергия статического электричества между движущимися на больших расстояниях облаками разряжается молниеносным ударом по зданию или питающей его ЛЭП.

Усредненная форма импульса тока приведена ниже. Она вначале круто возрастает примерно за 10 миллисекунд, а затем, достигнув своего апогея, начинает плавно снижаться. Причем спад до середины максимального значения тока происходит через 350 мс и продолжается дальше до нуля.

Этот импульс грозового разряда создает перенапряжение в сети, которое примерно повторяет форму тока, но может отличаться за счет работы ограничителей перенапряжения, установленных на воздушной ЛЭП.

Форма такого импульса, обработанного разрядниками, показана чуть правее, а обычная синусоида частотой 50 герц для сравнения ниже.

Ограничители перенапряжения ЛЭП работают за счет пробивания калиброванного воздушного зазора повышенным импульсом разряда. В обычном состоянии его сопротивление исключает протекание токов от напряжения нормальной величины.

У высоковольтных линий электропередач ограничители имеют довольно внушительные размеры.

На воздушных ЛЭП 0,4 кВ их габариты значительно меньше. Они располагаются на опоре рядом с изоляторами.

Ограничители перенапряжения ВЛ способны погасить очень высокое напряжение разряда молнии только до 6 киловольт. Такой импульс имеет измененную форму нарастания и спада напряжения с характеристикой 8/20 мкс. Он поступает на вводные устройства вашего дома.

Защита перенапряжения ЛЭП его сильно урезала и преобразовала. Но этого явно недостаточно для обеспечения безопасности оборудования и жильцов.

Бытовая проводка 220/380 вольт выпускается с изоляцией, способной противостоять импульсам 1,5÷2,5 кВ. Все, что больше, ее пробивает. Поэтому требуется использовать дополнительное устройство защиты от импульсных перенапряжений для частного дома.

Ассортимент таких конструкций обширен. Их необходимо уметь правильно выбирать и монтировать.

УЗИП для сети 0,4 кВ выпускаются на 2 режима возможной аварии для гашения:

  1. тока разряда с формой 10/350мкс, который не претерпел изменений от ОПН воздушной ЛЭП;
  2. импульса перенапряжения с характеристикой 8/20мкс.

По этим факторам удобно при выборе УЗИП пользоваться алгоритмом, который я показал картинкой ниже.

Однако следует представлять, что практически нет устройств, способных разово погасить импульс 6 киловольт до безопасной для бытовой проводки величины в 1,5 кВ.

Этот процесс происходит в три этапа. Под каждый из них используется свой класс УЗИП, хотя есть небольшие исключения из этого правила.

Модули класса 1 способны снизить импульс перенапряжения с 6 до 4 кВ, который проникает:

  • после ограничителей ЛЭП;
  • или наводится от тока разряда молнии, стекающего по молниеотводу;
  • либо ее удара в близко расположенные строения, деревья, почву.

УЗИП класса 1 устанавливают во вводном щиту здания внутри отдельной герметичной пожаробезопасной ячейки. Пренебрегать этим правилом опасно.

При монтаже следует правильно прокладывать защищаемые кабели. Они не должны пересекаться с отводом аварийных токов на контур земли и приходящими, не подвергнутыми защите магистралями.

От сверхтоков модули спасают силовыми предохранителями с плавкими вставками.

Автоматические выключатели для этих целей не приспособлены. Их контакты не выдерживают создаваемые импульсные перегрузки. Они привариваются, а повреждение продолжает развиваться.

Следующий класс УЗИП №2 снижает импульс перенапряжения с четырех до 2,5 кВ. Его ставят в следующем по иерархии распределительном щите, например, квартирном. Он дополняет работу предшествующего модуля, но может использоваться и автономно.

Класс №3 устройства защиты от импульсных перенапряжений может выполняться модулями, устанавливаемыми на DIN-рейку или комплектами, встраиваемыми в бытовые приборы, удлинители, сетевые фильтры.

Производители побеспокоились о сложности выбора правильной конструкции УЗИП и предлагают комплексное решение этого вопроса общим модулем, называемым 1+2+3.

Он ставится в отдельном боксе. Однако, цена такой разработки не всем по карману.

Защита от импульсного перенапряжения: частный дом с однофазным питанием

Монтаж электропроводки в частном доме, особенно выполненном из древесины и горючих материалов, требует тщательного соблюдения правил электрической безопасности.

Необходимо учесть, что здание может быть запитано по разным схемам заземления:

  • типовой старой TN-C;
  • либо современной, более безопасной TN-S или ее модификациям.

Разберем оба случая.

Схема подключения УЗИП: 2 варианта по системе заземления TN-S

На картинке ниже представлена развернутая схема с защитой комбинированного класса 1+2, которое используется для установки после вводного автоматического выключателя.

Варистор ограничителя перенапряжения встроен в корпус модуля, защищает электрическую схему от прямых или удаленных атмосферных разрядов молний.

Традиционный для всех УЗИП сигнальный флажок имеет два цвета:

  1. зеленое положение свидетельствует об исправности устройства и готовности к работе;
  2. красное — о необходимости замены в случае срабатывания или перегорания.

Такой модуль может применяться во всех системах заземления, а не только TN-S. Он имеет 3 клеммы подключения:

  1. сверху слева L — фазный провод;
  2. сверху справа PE — защитный проводник заземления;
  3. снизу N — нулевой провод.

УЗИП защищает электросчетчик и все цепи после него.

На очередной схеме показан вариант использования защиты с УЗО. После него создается дополнительная шинка рабочего нуля N1, от которой запитаны все потребители квартиры.

Схема вроде понятна, вопросов не должно возникнуть.

Для дополнительных систем заземления TN-C-S и ТТ предлагаю к изучению и анализу еще две схемы. У них УЗИП монтируется тоже во вводном устройстве.

Цепи подключения счетчика, реле контроля напряжения РКН и УЗО, а также потребители подробно не показываю. Но принцип понятен: используется защитная шина PE.

А вот в старой системе заземления ее нет, за счет чего снижается надежность и безопасность. Но все же она осуществляет защиту, поэтому и рассматривается.

Схема подключения УЗИП по системе заземления TN-C

Отсутствие шины РЕ диктует необходимость подключения УЗИП только между потенциалами фазного провода и PEN. Других вариантов просто нет.

Слева показан способ монтажа защиты для однофазной проводки, а справа — трехфазной.

Импульс перенапряжения снимается по принципу создания искусственного короткого замыкания в питающей цепи.

Защита от импульсного перенапряжения: частный дом с трехфазным питанием

Разбираю принципы подключения УЗИП на примере разных систем заземления.

Схема подключения УЗИП для трехфазного питания дома по системе TN-S

Защита проводки возложена на:

  • трехполюсный вводной автоматический выключатель;
  • однополюсные и трехполюсные автоматы отходящих линий;
  • устройство защиты от импульсных перенапряжений комбинированного типа 1+2+3.

Учетом электроэнергии занимается трехфазный электросчетчик. После него в цепях рабочего нуля образована дополнительная шинка N1. От нее запитываются все потребители.

Шинки N и РЕ, модуль УЗИП подключены стандартным образом.

При раздельном использовании защит классов №1, 2, 3 следует распределять их по зонам I, II, III.

Проникновение импульсов перенапряжения со всех сторон потенциалов фаз, рабочего нуля и соединенного с контуром земли оборудования блокирует включение модулей между шинами фаз, нуля и РЕ.

Схема подключения УЗИП: 2 варианта для трехфазного питания дома по системе TN-C

В предлагаемой разработке показан не чистый вариант подключения защит под систему заземления TN-C, а рекомендуемая современными требованиями модификация перехода на TN-C-S с выполнением повторного заземления.

Проводник PEN по силовому кабелю от питающей трансформаторной подстанции подается на свою шинку, которая подключается перемычкой к сборке рабочего нуля и шине повторного заземления.

Трехполюсный УЗИП, включенный после вводного автомата, защищает электрический счетчик и все его цепи, включая УЗО, от импульсов перенапряжения. Напоминаю, что он должен монтироваться в отдельном несгораемом боксе.

Еще одна методика снижения нарастающего фронта броска импульса перенапряжения показана ниже. Здесь работают специальные реактивные сопротивления — дросселя LL1-3 с индуктивностью от 6 до 15 микрогенри, подбираемые расчетным путем.

Они используются при близком расположении оборудования для создания небольшой задержки срабатывания защиты, необходимой по условиям селективности.

Их монтируют в отдельном защитном щитке совместно с УЗИП. Так проще выполнять настройки и периодические обслуживания, профилактические работы.

Считаю, что необходимо указать еще на один вариант использования ограничителей перенапряжения и разрядников, которым иногда пренебрегают владельцы сложной электронной техники.

В отдельных ситуациях, как было у меня в электротехнической лаборатории на подстанции 330 кВ. Настольный компьютер подвергался различным видам облучения электромагнитных полей с частотами низкого и высокого диапазонов. Это сказывалось на отображении информации и даже быстродействии.

Выход был найден за счет создания мощного экранирующего чехла и подключения его к отдельному функциональному заземлению.

Однако при ударе молнии в рядом расположенную почву или молниезащиту такой путь может стать источником опасности. Исправить ситуацию позволяет метод создания дополнительной гальванической развязки.

Ее создают подключением разрядника. У меня использовалась разработка компании Hakel, как показано на картинке выше.

3 главных ошибки электрика в схемах молниезащиты

Отвод случайного разряда молнии от здания и ликвидация опасных последствий перенапряжения — это сложная и ответственная техническая задача, требующая:

  1. тщательного инженерного расчета;
  2. надежного монтажа;
  3. своевременного профилактического обслуживания.

Три перечисленных пункта требуют профессиональных знаний и опыта, которыми обладает далеко не каждый специалист.

Отличает профессионала от других электриков не наличие диплома об образовании, количество сертификатов или положительных отзывов, а готовность взять на себя всю полноту материальной ответственности за проделанную работу и причиненный ущерб в случае допущения ошибки на любом вышеперечисленном этапе.

Расчет проекта молниезащиты

Он должен выполняться по двум направлениям:

  1. внешней схеме отвода тока разряда;
  2. внутренней ликвидации импульса перенапряжения с полным учетом местных условий.

На расчет конструкции влияют характеристики грунтов, форма и габариты здания, условия подключения электроэнергии и многие другие факторы.

Их требуется просчитать, смоделировать, подвергнуть испытаниям специализированными компьютерными программами и внести необходимые усовершенствования.

Но есть и другой путь — собрать доступную информацию самостоятельно, например, с интернета и рискнуть безопасностью дома и жильцов: вдруг пронесет. Грозы то бывают не каждый день, авось… (Так поступает большинство, причем часто по незнанию.)

Монтаж внутренней и внешней молниезащиты

Попробуйте ответить на простой вопрос: можно ли изготовить надежно работающую систему без точного проекта, учитывающего аварийные и эксплуатационные режимы?

Каждый электрик должен знать:  Трансформаторная подстанция ктп принцип работы

А ведь так поступают многие владельцы домов. В итоге создаются контуры заземления с завышенным электрическим сопротивлением, ненадежные молниеотводы, что превращает задуманную защиту в ловушку молний, когда молниеприемник притягивает на себя грозовой разряд, а его энергия не отводится на потенциал земли, а прикладывается к зданию.

Ошибки монтажа внутренней молниезащиты ведут к выгоранию бытовой проводки, повреждению дорогого оборудования, бесполезной трате денег, времени.

Профилактическое обслуживание систем молниезащиты

Здесь надо учитывать, что любая техника не только морально изнашивается, но и естественно стареет.

Электрические характеристики грунта меняются в зависимости от погоды, сезона, влажности. Электронные защиты на УЗИП при срабатывании, как и их предохранители могут выгореть. Контактные соединения собранных цепочек со временем увеличивают сопротивление.

Все эти процессы требуется контролировать внешним и внутренним осмотром, выполнением электротехнических измерений точными специализированными приборами.

В статье я привел типовые схемы, показывающие как подключить УЗИП для частного дома и постарался кратко объяснить принципы их работы.

Дополняет этот материал видеоролик владельца Василия Юферева. Обратите внимание на комментарии: отдельные люди так и не поняли роль этой защиты.

Если у вас возникли вопросы по изложенной теме, то воспользуйтесь разделом комментариев. Обсудим.

Устройство защиты от импульсных перенапряжений

УЗИП — устройство защиты от импульсных перенапряжений и помех.

УЗИП защищает электрооборудование от грозовых и коммутационных перенапряжений, возникающих в электрических проводах. УЗИП устанавливается в электрические шкафы и щиты и отводит опасные импульсы перенапряжения на систему заземления. УЗИП бывают на основе варисторов, либо на основе газоразрядников, а также комбинированного типа – содержат и варисторы, и разрядники. Существуют УЗИП как для защиты электроприборов 220/380 В, так и оборудования сетей передачи данных напряжением от 5 В до 110 В, а также УЗИП индивидуального исполнения до 1000 В.

УЗИП ограничитель перенапряжения

Отбор товаров

Производитель: Schneider Electric

УЗИП – разновидность модульных устройств, которая расшифровывается как устройство защиты от импульсного перенапряжения, другими словами защита от импульсных токов.

Типы и разновидности устройства.

Система бывает трех типов.

  • Тип первый может выдержать сильнейший удар молнии, и при этом совершенно не пострадать. Недостатком устройства ограничителя перенапряжения первого типа можно назвать слишком большой разброс напряжения. Установка первого типа УЗИП проводится обычно в селах и поселках устанавливают эти конструкции вблизи громоотводов и на зданиях, которые расположены возле высоких деревьев или стоят обособленно. В условиях частных домов, квартиры или офиса установка первого типа УЗИП не требуется, поскольку заложена еще на этапе строительства.
  • Тип второй – не в состоянии без помощи первого типа устройства выдержать натиск молнии, поэтому высокую степень устойчивости второй тип сможет обрести только в комплексе с УЗИП первого типа. Бросок напряжения во втором типе УЗИП колеблется в пределах 1.7 кВ.
  • Тип третий, соответственно, не может работать без предварительного использования первого и второго типа. Установка третьего типа такого устройства проводится в непосредственной близости с потребителем, который обычно представлен сетевыми фильтрами или варисторная защита.

Принцип действия.

Ограничитель импульсного перенапряжения не сможет защитить вашу электрическую сеть 220в от длительного перенапряжения, такие неполадки могут привести даже к поломке УЗИП. Если произойдет прогорание УЗИП насквозь, то в распределительном щитке под воздействием высоких температур может даже возникнуть пожар. Чтобы предотвратить такой эффект, необходимо сразу вместе с УЗИП устанавливать защитное устройство. В качестве защиты используются вставки из плавких материалов.

Конструкция УЗИП.

Конструктивные особенности приборов различаются, в зависимости от используемой электрической системы. Такие устройства нужно подбирать индивидуально, в соответствии со своими системами заземления.

Советы при монтаже.

Таким образом, практика установки и использования УЗИП предполагает установку систем заземления и защитных устройств. УЗИП устанавливают тем расчетом, чтобы между соседними ступеньками защиты расстояние соблюдалось не меньше 10 метров.

Импульсный ограничитель напряжения, конечно, снижает вероятность поражения человека высоким электрическим напряжением, но не исключает полностью возможности такого поражения. Поэтому, при возникновении грозы или сильной молнии необходимо отключать наиболее важные участки электрической системы, чтобы избежать проблем и пожароопасных ситуаций.

Классификация устройств защиты от импульсных перенапряжений

Классификация УЗИП

Аппараты защиты от импульсных напряжений являются широким и обобщенным понятием. В эту категорию устройств входят приборы, которые можно подразделить на классы:

  • I класс. Предназначены для защиты от непосредственного воздействия грозового разряда. Данными устройствами в обязательном порядке должны укомплектовываться вводно-распределительные устройства (ВРУ) административных и промышленных зданий и жилых многоквартирных домов.
  • II класс. Обеспечивают защиту электрических распределительных сетей от перенапряжений, вызванных коммутационными процессами, а также выполняющие функции второй ступени защиты от воздействия удара молнии. Монтируются и подключаются к сети в распределительных щитах.
  • III класс. Применяются, чтобы обезопасить аппаратуру от импульсных перенапряжений, вызванных остаточными бросками напряжений и несимметричным распределением напряжения между фазой и нулевым проводом. Устройства данного класса работают также в режиме фильтров высокочастотных помех. Наиболее актуальны для условий частного дома или квартиры, подключаются и устанавливаются непосредственно у потребителей. Особой популярностью пользуются устройства, которые изготавливаются, как модули, оснащенные быстросъемным креплением для установки на din-рейку, либо имеют конфигурацию электрических штепсельных розеток или сетевых вилок.

Типы устройств

Все устройства, обеспечивающие защиту от импульсных перенапряжений, подразделяются на два типа, которые отличаются по конструкции и принципу действия. Рассмотрим, как работает УЗИП разных видов.

Вентильные и искровые разрядники. Принцип действия разрядников основан на использовании эффекта искровых промежутков. В конструкции разрядников предусмотрен воздушный зазор в перемычке, соединяющей фазы линии электропередач с заземляющим контуром. При номинальной величине напряжения цепь в перемычке разорвана. В случае воздействия грозового разряда в результате перенапряжения в ЛЭП происходит пробой воздушного зазора, цепь между фазой и землей замыкается, импульс высокого напряжения уходит напрямую в землю. Конструкция вентильного разрядника в цепи с искровым промежутком предусматривает резистор, на котором происходит гашение высоковольтного импульса. Разрядники в большинстве случаев находят применение в сетях высокого напряжения.

Ограничители перенапряжения (ОПН). Данные устройства пришли на смену устаревшим и громоздким разрядникам. Для того чтобы понять, как работает ограничитель, надо вспомнить свойства нелинейных резисторов, принцип работы ОПН построен на использовании их вольтамперных характеристик. В качестве нелинейных резисторов в УЗИП используется варистор. Для людей не искушенных в тонкостях электротехники, немного информации, из чего состоит и как он работает. В качестве основного материала для изготовления варисторов служит оксид цинка. В смеси с окислами других металлов создается сборка, состоящая из p-n переходов, обладающая вольтамперными характеристиками. Когда величина напряжения в сети соответствует номинальным параметрам, ток в цепи варистора близок к нулю. В момент возникновения перенапряжения на p-n переходах происходит резкое возрастание тока, что приводит к снижению напряжения до номинальной величины. После нормализации параметров сети варистор возвращается в непроводящий режим и влияние на работу устройства не оказывает.

Компактные размеры ОПН и обширный диапазон разновидностей данных приборов позволили значительно расширить область применения этих устройств, появилась возможность использования УЗИП, как средства защиты от перенапряжений для частного дома или квартиры. Однако ограничители импульсных напряжений, собранные на варисторах, несмотря на все свои преимущества по сравнению с разрядниками, имеют один существенный недостаток – ограничение ресурса работы. Вследствие встроенной в них тепловой защиты, прибор после срабатывания остается некоторое время неработоспособным, по этой причине на корпусе УЗИП предусмотрено быстросъемное устройство, позволяющее произвести быструю замену модуля.

Более подробно о том, что такое УЗИП и какое у него назначение, вы можете узнать из видео:

Как обустроить защиту?

Прежде чем приступить к установке и подключению средств защиты от импульсных перенапряжений, необходимо сделать заземление в доме, иначе все работы по обустройству УЗИП потеряют весь смысл. Классическая схема предусматривает 3 уровня защиты. На вводе устанавливаются разрядники (УЗИП класс I) , обеспечивающие грозозащиту. Следующее защитное устройство класс II, как правило, ОПН подключается в распределительном щите дома. Степень его защиты должна обеспечивать снижение величины перенапряжения до параметров безопасных для бытовых приборов и сети освещения. В непосредственной близости электронных изделий, чувствительных к колебаниям по току и напряжению желательно подключить УЗИП класса III.

При подключении УЗИП необходимо предусмотреть их токовую защиту и защиту от коротких замыканий вводным автоматическим выключателем или плавкими предохранителями. Подробнее о монтаже данных защитных устройств мы расскажем в отдельной статье.

Напоследок рекомендуем просмотреть полезное видео, в котором подробно рассмотрена классификация устройств защиты от перенапряжений, принцип действия и советы по выбору подходящего аппарата:

Вот мы и рассмотрели принцип работы УЗИП, классы и разницу между ними. Надеемся, предоставленная информация была для вас полезной!

Будет интересно прочитать:

Устройство защиты от импульсных �� грозовых перенапряжений, схема подключения

В современном доме находится немалое количество бытовой техники, приборов и электроники. При этом большинство частных домов получают энергию с помощью воздушной линии электропередачи (ЛЭП). В такой ситуации имеет смысл устройство защиты от импульсных перенапряжений, возникающих в сети при ударах молнии.

Причины возникновения и характер импульсов перенапряжения

Многие пожилые люди, покидая свое жилище на продолжительный срок, по старинке вынимают из розеток шнуры всех электроприборов, опасаясь молнии. В настоящее время линии электропередач относительно защищены от атмосферных воздействий, а в бытовой электронике имеется элементарная защита от импульсов напряжением до нескольких тысяч вольт.

Таким образом, в многоквартирном доме, к которому электроснабжение подается подземным кабелем, проблема защиты от грозы в значительной степени решена.

Заметим, что высоковольтные импульсы в сети могут также возникать в результате аварии на электрической подстанции или обрыва нулевого провода в трехфазной сети. В результате перечисленных воздействий отказывает бытовая техника, а также электрические коммутационные приборы. Если изоляция проводки в доме будет пробита, произойдет короткое замыкание, возгорание и пожар.

Классификация защиты от импульсов перенапряжения

Заметим, что высоковольтные импульсы в сети могут также возникать в результате аварии на электрической подстанции или обрыва нулевого провода в трехфазной сети. В результате перечисленных воздействий отказывает бытовая техника, а также электрические коммутационные приборы. Если изоляция проводки в доме будет пробита, произойдет короткое замыкание, возгорание и пожар.

Вентильные разрядники на электрической подстанции

Основу ограничителя перенапряжения составляет варистор, то есть резистор, сопротивление которого меняется в зависимости от приложенного напряжения. ОПН более надежны, имеют меньшие размеры. В конкретной ситуации имеется возможность установить ограничители импульсного перенапряжения с наиболее подходящей характеристикой.

В низковольтных сетях, которые обеспечивают питание жилых домов, используют устройства защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП). Эти малогабаритные приборы модульного типа делятся на три класса и могут быть применены владельцами жилья в собственных домах и квартирах.

Модульные УЗИП для монтажа в электрощите

Устройства I класса устанавливаются на вводном щите жилого дома. Они предназначены для защиты от близких ударов молнии (до 1,5км) и пропускают через себя токи от 25 до 100 тысяч ампер с характеристикой импульса 10/350мкс. УЗИП II класса монтируются в распределительном щите в качестве второй ступени защиты от удара молнии и пропускают через себя токи 10-40 тысяч ампер с характеристикой импульса 8/20мкс.

Устройства III класса гасят импульсы с характеристикой 8/20мкс и рассчитаны на токи до 10 кА. Они устанавливаются непосредственно у электроприборов. По конструктивному исполнению УЗИП III класса могут изготавливаться в виде модулей и монтироваться на din-рейку, а также встраиваться в розетку или в вилку потребителя энергии.

Нужна ли установка УЗИП в Вашем случае?

Классическая схема подключения УЗИП предусматривает последовательную установку устройств всех трех классов. Если ограничиться только устройством класса I, то оно может не сработать при относительно слабых импульсах. Наоборот, самое чувствительное УЗИП класса III не выполнит свою задачу при мощном воздействии.

Существуют стандарты и методики для расчета степени риска удара молнии и оценки последствий. В общем виде УЗИП класса I можно не устанавливать, если опоры линии электропередачи имеют заземление, заземлен нулевой провод, установлен громоотвод, и реализована система выравнивания потенциалов.

Как работают различные виды УЗИП

Устройства защиты от импульсных перенапряжений используют в своей конструкции разрядники или полупроводниковые приборы – варисторы. Последние нагреваются при срабатывании и плохо работают при повторении высоковольтных воздействий. Варистор должен остыть, чтобы вернуться в рабочее состояние. УЗИП модульного типа часто имеют индикаторы работоспособности и могут быть заменены при выходе из строя.

При нормальном напряжении в сети ток проходит по проводникам к нагрузке. Во время скачка напряжения разрядник открывается и пропускает ток на землю. После возвращения напряжения в сети к рабочим значениям, элементы УЗИП снова закрываются, и электроснабжение протекает в обычном режиме.

Во время срабатывания устройства защиты через него протекает ток до десятков тысяч ампер. При этом выделяется большое количество энергии, то есть тепла.

Устройство защиты от импульсных скачков напряжения своими руками

Защита от грозовых перенапряжений может быть выполнена своими руками. УЗИП модульного типа устанавливают в вводном щите с корпусом из металла. При этом следует применять устройство, номинальный рабочий ток которого не меньше величины, ограниченной входным автоматом. Также напряжение ограничения УЗИП не должно быть ниже допустимого в Вашей сети.

УЗИП класса I подключается после входного автомата в однофазной или трехфазной сети. Сверху к устройству подводятся защищаемые линии электроснабжения, снизу – заземление. Ниже приводится вариант электромонтажной схемы подключения УЗИП класса I в однофазной сети.

Электромонтажная схема подключения УЗИП в однофазной сети

УЗИП класса II монтируется в распределительном щите внутри дома. Устройство защиты третьего класса устанавливается непосредственно у потребителей. Если ступени устройства защиты находятся рядом, между ними необходимо включать дроссели для согласования. В противном случае УЗИП с большей чувствительностью примет весь ток нагрузки на себя. Если расстояние между приборами защиты более 10м, роль дросселей выполнит электропроводка.

Тема выбора и подключения устройств защиты от грозовых перенапряжений не является простой для неспециалистов. В сложных случаях лучше обратиться в специализированную организацию .

Устройство защиты от импульсных перенапряжений узип – советы электрика

Устройство защиты от импульсных перенапряжений

Каждое современное жилище буквально насыщено различной бытовой техникой. Вся эта техника защищена автоматическими выключателями от коротких замыканий и перегрузок. Однако такая защита не гарантирует полной безопасности электронной аппаратуре частного дома.

Метеорит72 — лучший интернет магазин светодиодного освещения! Товары высочайшего качества, безупречный сервис, широчайший ассортимент, отличные цены, гарантия. Посмотреть продукцию >>>

Иногда в результате грозы, при нарушениях коммутации и аварийном перехлесте фаз в сети может возникнуть кратковременное импульсное напряжение, многократно превышающее номинал. В подобных случаях вся техника выходит из строя и не подлежит восстановлению.

Во избежание негативных последствий рекомендуется использовать устройство защиты от импульсных перенапряжений.

Принцип работы УЗИП

Устройства защиты этого типа предназначены для электроустановок напряжением до 1 кВ частного дома. Независимо от класса, они имеют одинаковые конструктивные элементы и отличаются только техническими характеристиками. Основными деталями служат неподвижное основание и съемный модуль. Крепление прибора, рассчитанное под DIN-рейку, расположено на основании, в задней части корпуса.

Ножевые контакты съемного модуля вставляются в основание, что дает возможность легко заменять неисправные нелинейные элементы. Такими элементами являются варисторы и различные типы разрядников. Конструкция устройства бывает с одним, двумя или тремя полюсами, в зависимости от количества проводников в данной электросети.

В некоторых моделях зарубежного производства установлены индикаторы, реагирующие на срабатывание. Они предназначены для визуального определения работоспособности. Дорогостоящие УЗИП оборудуются тепловыми расцепителями, препятствующими продолжительному течению токов, способных вызвать перегревание нелинейных деталей.

Принцип функционирования устройств защищающих от импульсных перенапряжений точно такой же, как у ограничителей перенапряжения. Его основой является нелинейная вольтамперная составляющая элемента, используемого для защиты.

Этот показатель обязательно учитывается при составлении проекта на защиту сетей частного дома до 1 кВ от перенапряжения.

В свою очередь, защитные качества УЗИП разделяются на три ступени, каждая из которых реагирует на обозначенные импульсные токи и другие параметры:

  • 1-й класс. Такая аппаратура используется в качестве вводных устройств и устанавливается на входе дома. Они служат первоначальной ступенью защиты от перенапряжений, функционируют в наиболее тяжелых и сложных условиях. Выдерживают импульсные токи в пределах 25-100 кА.
  • 2-й класс. Применяются при распределении сетей и защищают от излишних напряжений, связанных с переходными процессами. Относятся ко второй ступени и могут работать с импульсными токами в диапазоне 15-20 кА.
  • 3-й класс. Защищает электросети от проявлений остаточного характера, связанных с перенапряжением. Устанавливается после приборов 1 и 2 классов рядом с защищаемым оборудованием, применяется в виде фильтрующего элемента для высокочастотных помех.

Основные типы защитных устройств

Кроме классификации по степени защиты, существует разделение на типы, где учитываются конструктивные особенности и принцип работы тех или иных приборов.

До недавних пор использовались различные виды вентильных и искровых разрядников. Основным принципом их работы является эффект искровых промежутков. Соединение фазы ЛЭП и контура защитного заземления осуществляется посредством перемычки, входящей в состав разрядника. В такой перемычке обязательно предусмотрен воздушный зазор.

Если величина напряжения в данной цепи находится на уровне номинального значения, этот зазор будет находиться в разорванном состоянии.

Когда под действием грозовых факторов в сети возникает значительное повышение напряжения, промежуток воздушного зазора в перемычке оказывается пробитым.

Из-за этого начинается замыкание цепи между фазным проводником и заземлением, после чего энергия импульса утекает прямо в землю.

В разряднике вентильного типа устанавливается резистор, который непосредственно гасит высоковольтный импульс. Данные устройства чаще всего используются для защиты сетей, работающих под высоким напряжением.

Более современными считаются ограничители перенапряжения, сменившие крупногабаритные разрядники предыдущих старых конструкций. Каждое из них представляет собой устройство защиты от импульсных перенапряжений.

Как уже отмечалось, основой УЗИП являются варисторы со специфическими вольтамперными характеристиками.

Они изготавливаются на основе оксида цинка и соединений других металлов, в результате образуется сборка с р-п-переходом.

При напряжении электрической сети номинального значения, ток варистора будет иметь почти нулевые показатели.

В случае появления аномально высокого напряжения, ток на р-п-переходе начинает очень быстро расти, в результате напряжение снижается до номинала.

На следующем этапе варисторный элемент вновь находится в непроводящем состоянии и не оказывает какого-либо воздействия на функционирование прибора.

Широкий ассортимент и небольшие размеры ограничителей сделали возможным их широкое использование не только на производстве, но в различных видах жилья, в том числе и для частного дома. Существенным недостатком этих устройств является ограниченный рабочий ресурс из-за встроенной тепловой защиты.

Как подключить УЗИП

Перед установкой нужно обязательно сделать заземление, иначе вся схема подключения теряет смысл. Защитить электросеть от слишком высокого напряжения можно лишь путем преднамеренного соединения специальных деталей с нелинейными вольтамперными характеристиками и заземляющего контура.

Если устройство защиты от импульсных перенапряжений – УЗИП будет использоваться вместе с электроустановками, рассчитанными на напряжение до 1 кВ, в этом случае должен использоваться проводник заземления РЕ, обладающий нормируемым, то есть постоянным сопротивлением.

Хотя эти приборы и рассчитаны на работу с высокими импульсными токами и напряжениями, они не могут выдерживать токовые утечки и высокое напряжение в течение длительного периода времени.

Специалисты рекомендуют дополнительно обеспечивать защиту УЗИП с помощью плавких вставок, которые быстро срабатывают при импульсных токах и частых разрывах контактов у автоматических выключателей.

Классическим вариантом является трехступенчатая защита, когда между устройствами соблюдается определенное расстояние. Между 1 и 2 классом минимальное расстояние составляет 15 м и определяется длиной проводов.

Это обеспечивает селективность и надежное гашение всех токовых возмущений. Между аппаратами 2 и 3 классов следует оставлять 5 метров.

В случае невозможности соблюдения этих расстояний, компенсация сопротивления проводов осуществляется с помощью специального согласующего дросселя.

Устройства защиты от импульсных перенапряжений

Систематизация и применение УЗИП

Броски напряжения в полосы электропередачи могут быть вызваны разными причинами. К примеру, грозы, перехлесты проводов, паразитные токи при включении и выключении реактивной нагрузки, аварии и ремонтные работы и т.д.

Для защиты домашней электрики и электроники существует особый класс устройств. Устройства такового типа именуют двойственно: устройства защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП) либо ограничитель импульсных перенапряжений (ОПС).

Для надежной защиты домашней проводки нужно выстроить многоуровневую (по последней мере, трехступенчатую) систему защиты из УЗИП различных классов. Их применение регламентирует ГОСТ Р 51992-2002 (МЭК 61643-1-98). Согласно этому ГОСТУ есть три класса таких устройств.

Созданы для защиты от прямых ударов молнии в систему молниезащиты строения либо воздушную линию электропередач. Инсталлируются на вводе в здание во вводно-распределительном устройстве (ВРУ) либо главном распределительном щите (ГРЩ). Нормируются импульсным током I imp с формой волны 10/350 мкс. Номинальный разрядный ток 30-60 кА.

УЗИП класса II(C)

Такие устройства защиты от импульсных перенапряжений предназначены для защиты токораспределительной сети объекта от коммутационных помех либо как 2-ая ступень защиты при ударе молнии. Инсталлируются в распределительные щиты. Нормируются импульсным током с формой волны 8/20 мкс Номинальный разрядный ток 20-40 кА.

УЗИП класса III(D)

Такие устройства защиты от имупльсных перенапряжений предназначены для защиты потребителей от остаточных бросков напряжений, защиты от дифференциальных (несимметричных) перенапряжений (к примеру, меж фазой и нулевым рабочим проводником в системе TN-S), фильтрации высокочастотных помех.

Инсталлируются конкретно около потребителя. Могут иметь самую различную конструкцию (в виде розеток, сетевых вилок, отдельных модулей для установки на DIN-рейку либо навесным монтажом). Нормируются импульсным током с формой волны 8/20 мкс. Номинальный разрядный ток 5-10 кА.

Устройства защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП) построены на базе разрядников либо варисторов и нередко имеют индикаторные устройства, сигнализирующие о выходе УЗИП из строя. Недочетом УЗИП на базе варисторов будет то, что сработав один раз им нужно остыть, чтоб опять придти в рабочее состояние. Это усугубляет защиту при неоднократном ударе молний.

Каждый электрик должен знать:  Ремонт концевых заделок силовых кабелей

Обычно УЗИП на базе варисторов делаются с креплением на DIN рейку. Спаленный варистор можно поменять обычным извлечением модуля из корпуса УЗИП и установкой нового.

Практика внедрения УЗИП

Для надежной защиты объекта от воздействия перенапряжений, сначала нужно сделать эффективную систему заземления и уравнивания потенциалов. При всем этом необходимо перейти на системы заземления TN-S либо TN-CS с разделёнными нулевым и защитным проводниками.

Последующим шагом должна стать установка защитных устройств. При установке УЗИП нужно, чтоб расстояние меж примыкающими ступенями защиты было более 10 метров по кабелю электропитания. Выполнение этого требования очень принципиально для правильной последовательности срабатывания защитных устройств.

Если для подключения применяется воздушная линия, во входном щите на столбе лучше использовать УЗИП на базе разрядников и плавкие вставки. В основном щите строения ставятся варисторные УЗИП класса I либо II, а в щитках на этажах ставятся УЗИП III класса. Если нужно дополнительно защитить оборудование, то в розетки врубаются УЗИП в виде вставок и удлинителей.

В заключении следует сказать, что все перечисленные меры, естественно, понижают возможность поражения РЭА и людей завышенным напряжением, но не являются панацеей. Потому в случае грозы лучше отключать более ответственные узлы, если это естественно может быть.

Школа для электрика

Устройства защиты от перенапряжений

Обычно в любых электрических сетях напряжение находится в пределах, определяемых техническими нормативами, но иногда оно отклоняется от допустимых значений. Предельно допустимое напряжение находится в пределах ±10 % от номинального значения напряжения, т. е.

для однофазной сети в диапазоне 198—242 В, а для трехфазной — 342—418 В. Отклонения от указанных значений называются перенапряжениями. Перенапряжения имеют различную природу и в зависимости от этого отличаются длительностью и величиной.

Длительные перенапряжения (свыше 0,01 с) обычно возникают из-за неисправности понижающего трансформатора на подстанции или обрыва нулевого провода в питающей сети.

Такие перенапряжения имеют сравнительно небольшие значения (от 230 В до величины междуфазного напряжения — 380 В), но действуют длительное время и представляют вполне реальную угрозу и для человека, и для оборудования.

Длительное повышение напряжения может произойти и в случае неравномерного распределения нагрузок по фазам во внешней сети. Тогда возникает перекос фаз, при котором на самой загруженной фазе напряжение становится ниже, а на незагруженной — выше номинального.

Кратковременные всплески напряжения могут произойти и в результате переключений в энергосети или во время включения мощных реактивных нагрузок.

Для надежной защиты домашней электропроводки от перенапряжений рекомендуется создание многоуровневой (по крайней мере, трехступенчатой) системы защиты из УЗИП разных классов. УЗИП класса В (тип 1) рассчитано на номинальный разрядный ток 30— 60 кА, УЗИП класса С (тип 2) — на ток 20—40 кА.

УЗИП класса D (тип 3) на ток 5—10 кА. При создании многоступенчатой системы защиты от перенапряжений следует обеспечить соответствие мощности каждой ступени, т. е. максимальный ток, протекающий через них, не должен превышать их номинальных характеристик.

Но в первую очередь необходимо создать эффективную систему заземления.

Мощные импульсные перенапряжения (с токами до 100 кА) могут возникать при воздействии грозовых разрядов. При этом напряжение может достигать десятков киловольт.

Такие импульсы длятся в течение максимум сотни микросекунд, и защитные автоматы не успевают на них среагировать, так как самые современные типы автоматов имеют время срабатывания единицы миллисекунд, что может стать причиной пробоя и повреждения изоляции между фазой и нейтралью или между фазой и землей. Как правило, это не приводит к короткому замыканию и не нарушает работу сети, но в месте повреждения изоляции возникает небольшой ток утечки. И если он проходит между фазой и нейтралью, то не фиксируется УЗО и автоматами защиты, но зато приводит к повышенному нагреву изоляции и ускорению процесса ее старения. С течением времени сопротивление изоляции на этом участке уменьшается, а ток утечки возрастает.

Последствия воздействия этих негативных факторов на электронное оборудование и электропроводку могут быть фатальными, поэтому домашняя сеть требует комплексной защиты от перенапряжений с использованием различных типов устройств (УЗИП, ОП, PH и т. д.).

Возможность использования различных УЗИП для выполнения конкретных защитных функций определяется по техническим характеристикам, отраженным в маркировке прибора.

Уровень напряжения защиты U является важнейшим параметром, характеризующим УЗИП. Он определяет значение остаточного напряжения, появляющегося на выводах УЗИП вследствие прохождения разрядного тока.

Для УЗИП 1-го класса Up не должен превышать 4 кВ, для устройств 2-го класса — 2,5 кВ, для 3-го класса УЗИП устанавливается Up не более 1,5 кВ — тот уровень микросекундных импульсных перенапряжений, который должна выдерживать бытовая техника.

Максимальный разрядный ток Imax — величина импульса тока, которую должно выдержать УЗИП однократно, сохранив при этом работоспособность.

Номинальный разрядный ток 1n — величина импульса тока, которую УЗИП должно выдержать многократно при условии его остывания до комнатной температуры в промежутке между импульсами.

Максимальное длительное рабочее напряжение Uc — действующее значение напряжения переменного или постоянного тока, которое длительно подается на выводы УЗИП. Оно равно номинальному напряжению с учетом возможного завышения напряжения при различных нештатных режимах работы сети.

Номинальный ток нагрузки Ii( — максимальный длительный переменный (действующее значение) или постоянный ток, который может подаваться к нагрузке, защищаемой УЗИП. Данный параметр важен для УЗИП, подключаемых в сеть последовательно с защищаемым оборудованием.

Так как большинство УЗИП подключаются параллельно цепи, то данный параметр у них не указывается.

При необходимости дополнительной защиты конкретных приборов используются устройства, выполненные в виде вставок и удлинителей, — сетевые фильтры. В их конструкцию включены варисторы, подавляющие импульсные скачки напряжения.

Варисторы — это полупроводниковые резисторы, в работе которых используется эффект уменьшения сопротивления полупроводникового материала при увеличении приложенного напряжения, за счет чего они являются наиболее эффективным (и дешевым) средством защиты от импульсных напряжений любого вида. Варистор включается параллельно защищаемому оборудованию и при нормальной эксплуатации находится под действием рабочего напряжения защищаемого устройства. В рабочем режиме ток через варистор пренебрежимо мал, и он в этих условиях представляет собой изолятор. При возникновении импульса напряжения сопротивление варистора резко уменьшается до долей ома. В этом случае через него кратковременно может протекать ток, достигающий нескольких тысяч ампер. После гашения импульса напряжения он вновь приобретает очень большое сопротивление.

Выбор УЗИП производится в соответствии с принятой системой защиты. При этом обязательно учитываются технические характеристики устройств, которые должны быть приведены в каталоге и нанесены на лицевой части корпуса прибора.

При установке УЗИП необходимо, чтобы расстояние между соседними ступенями защиты было не менее 10 м по кабелю электропитания. Выполнение этого требования очень важно для правильной последовательности срабатывания защитных устройств. Первая ступень защиты класса В монтируется за пределами дома во входном щите.

УЗ-6/220, УЗ-18/380 предназначены для защиты сети от кратковременных (до 12 кВ) и длительных перенапряжений, вызванных коммутационными, индуктивными и грозовыми процессами.

Устройства относятся к УЗИП 2-го и 3-го классов и выполнены на варисторах. Для надежной защиты от длительных перенапряжений, вызванных авариями в сети, прибор нужно подключать после УЗО и заземлять.

Только при таком подключении создается ток утечки и обеспечивается срабатывание УЗО.

Устройство защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП) предназначено для предотвращения возможных повреждений бытовой техники от мощных импульсных перенапряжений, вызванных авариями в питающей сети или грозовыми разрядами. Устройства такого типа могут называться ограничителями перенапряжений (ОП).

Они, как правило, изготовлены на базе разрядников или варисторов и часто имеют индикаторные устройства, сигнализирующие о выходе их из строя. Обычно УЗИП на базе варисторов изготавливаются с креплением на DIN-рейку.

Сгоревший варистор можно заменить простым извлечением модуля из корпуса УЗИП и установкой нового.

В зависимости от защищаемой зоны ограничители перенапряжений подразделяются на классы или типы.

Приборы класса В (тип 1) защищают объекты от атмосферных и коммутационных перенапряжений, прошедших через разрядники класса А внешних сетей.

Они устанавливаются на вводном устройстве дома и ограничивают величину перенапряжений до 4,0 кВ, защищая вводные счетчики и электрическое оборудование распределительного щита.

Ограничители класса С (тип 2) защищают электрооборудование от перенапряжений, прошедших через ограничители класса В, и ограничивают величину перенапряжения до 2,5 кВ. Они устанавливаются в распределительных щитках внутри дома или квартиры и осуществляют защиту автоматических и дифференциальных выключателей, внутренней проводки, контакторов, выключателей, розеток и др.

Ограничители класса D (тип 3) являются защитой от перенапряжений, прошедших через приборы класса С, и ограничивают их величину до 13 кВ. Такие ограничители устанавливаются в распределительные коробки, розетки и могут встраиваться в само оборудование.

Ограничители этого класса осуществляют защиту электрического оборудования с электронными приборами, а также переносных электрических устройств.

Ограничитель перенапряжений серии 0П-101 на основе варистора предназначен для защиты электрооборудования от импульсных перенапряжений, вызванных ударами молнии или коммутационными перенапряжениями.

При возникновении скачка перенапряжения варисторы прибора переходят в проводящее состояние, ток возрастает на несколько порядков, достигая сотен и тысяч ампер и ограничивая при этом дальнейшее нарастание напряжения на выводах.

После прохождения волны перенапряжения ограничитель возвращается в непроводящее состояние. Время срабатывания прибора составляет около 25 нс.

Ограничители перенапряжений серии 0П-101 бывают однофазными или трехфазными. Трехфазные устройства класса В устанавливаются на трехфазном вводе. Однофазные (класса D) используются для защиты отдельных потребителей или групп.

В распределительном щите внутри дома устанавливаются варисторные УЗИП класса С или D (тип 2 и 3).

Недостатком УЗИП на базе варисторов является то, что после срабатывания оно нуждается в охлаждении, чтобы снова прийти в рабочее состояние. Это ухудшает защиту при многократных разрядах.

Безусловно, использование УЗИП снижает вероятность выхода из строя оборудования или поражения людей, но лучше всего во время грозы отключать наиболее важные приборы.

Устройство защиты многофункциональное (УЗМ) предназначено для защиты оборудования (в доме, квартире или офисе и пр.

) от разрушающего воздействия мощных импульсных скачков напряжения, а также для отключения оборудования при выходе сетевого напряжения за допустимые пределы (170—270 В) в однофазных сетях.

Включение напряжения происходит автоматически при восстановлении его до нормального по истечении задержки повторного включения. Устройство представляет собой реле контроля напряжения с мощным электромагнитным реле на выходе, дополненное защитой на варисторах.

Реле напряжения (PH) — это прибор, сочетающий в себе электронное устройство контроля напряжения и электромагнитный расцепитель, собранные в одном корпусе. Реле напряжения серии PH — весьма эффективное устройство для защиты оборудования при возникновении длительных перенапряжений.

Оно предназначено для отключения бытовой и промышленной однофазной нагрузки 220 В, 50 ГЦ при недопустимых колебаниях напряжения в сети с последующим автоматическим включением после восстановления ее параметров.

Реле может быть изготовлено на базе микропроцессора или простого компаратора и оснащено устройством регулировки верхнего и нижнего порога срабатывания.

Реле напряжения могут быть как однофазными, так и трехфазными. Трехфазные реле напряжения используются на трехфазном вводе для защиты трехфазного оборудования. Они, как правит, отключают сеть не напрямую, а через электромагнитный контактор. При отсутствии трехфазных потребителей лучше всего будет поставить на каждую фазу по однофазному реле напряжения.

В зависимости от способа подключения реле напряжения могут быть выполнены в виде переносного устройства типа «вилка—розетка» или для установки в распределительном шкафу на DIN-рейку.

Обычно такие реле имеют широкий диапазон регулировок и могут работать в нескольких независимых режимах: как реле напряжения, как реле минимального напряжения, как реле максимального напряжения или как реле времени с задержкой на включение.

Реле напряжения работают в диапазоне 100—400 В и делятся на устройства, имеющие свою контактную группу и управляющие нагрузкой самостоятельно, а также реле, которые управляют нагрузкой через более мощные контакторы.

Некоторые типы реле напряжения могут использоваться для самостоятельного отключения электрической сети при возникновении аварийного напряжения. Они обладают большей коммутационной способностью и управляют сетью с нагрузкой до 13 кВт, что вполне достаточно для квартиры или частного дома. Приборы устанавливаются на вводе после электросчетчика и УЗО на DIN-рейку.

Реле напряжения не имеет встроенной защиты от высоких токов, поэтому его нужно устанавливать после автоматического выключателя. При этом номинальный ток реле должен быть на 20—30 % выше номинального тока автомата. Реле напряжения также не защищают от высокого напряжения остаточных токов грозовых разрядов.

Датчик превышения напряжения ДПН 260 предназначен для ограничения максимально допустимого напряжения на нагрузке.

Он работает совместно с УЗО или дифференциальным автоматом с током утечки 30—300 мА Напряжение срабатывания ДПН 260 устанавливается в пределах 255—260 В, время срабатывания — 0,01 с.

Он выполнен в стандартном модуле на базе обычного варистора и предназначен для установки на DlN-рейку 35 мм. Следует отметить, что датчик создает ток утечки и вызывает срабатывание УЗО, которое не может включиться самостоятельно, что является его основным недостатком.

Контактор — это коммутационный аппарат дистанционного действия, коммутирующий нагрузки переменного или постоянного тока, который предназначен для частых включений и отключений. Они могут управлять осветительными, обогревательными и другими устройствами в силовых цепях постоянного и переменного тока с напряжением до 380 В и частотой 50 Гц.

Контакторы не обладают защитными функциями, но эффективно работают совместно с реле напряжения, обеспечивая своевременное отключение сети. Достоинством этих устройств является надежная контактная группа, способная выдержать большое число включений и отключений при значительной мощности управляемой нагрузки.

Контакторы могут использоваться, например, для управления режимом работы системы обогрева полов, когда мощность нагревательных кабелей превышает допустимую мощность терморегулятора.

Контактор, управляемый выключателем, импульсным реле, таймером или другим датчиком, позволяет включить (выключить) необходимую нагрузку, с которой электронные реле, рассчитанные на сравнительно небольшие токи, самостоятельно справиться не могут. Контакторы являются незаменимым элементом многофункциональной системы типа «Умный дам».

Контакторы могут быть как однофазными, так и трехфазными. Основными параметрами, по которым осуществляют выбор контакторов, являются следующие:

  • Номинальное рабочее напряжение сети
  • Номинальный рабочий ток
  • Напряжение катушки управления
  • Каличество/вид дополнительных контактов

Защита от перенапряжения сети для дома (220 и 380 вольт)

В современных бытовых приборах используется чувствительная электроника, что делает эти устройства уязвимыми перед перепадами напряжения. Поскольку устранить их не представляется возможным, необходима надежная защита.

К сожалению, ее организация не входит в сферу обязанностей службы ЖКХ, поэтому заниматься этим вопросом приходится самостоятельно. Благо защитные устройства приобрести сегодня не проблема.

Прежде чем перейти к описанию и принципу действия таких приборов, кратко расскажем о причинах, вызывающих скачки напряжения, и их последствиях.

Что такое перепад напряжения и его природа?

Под этим термином подразумевается краткосрочное изменение амплитуды напряжения электросети, с последующим восстановлением, близким к первоначальному уровню. Как правило, длительность такого импульса исчисляется я миллисекундами. Существует несколько причин для его возникновения:

  • Атмосферные явления в виде грозовых разрядов, они способны вызвать перенапряжение в несколько киловольт, что не только гарантированно выведет электроприборы из строя, а и может стать причиной пожара. В данном случае жителям многоэтажек проще, поскольку организация защиты от таких предсказуемых явлений входит в обязанности поставщиков электричества. Что касается частных домов (особенно с воздушным вводом), то их жильцы должны самостоятельно заниматься этим вопросом или обращаться к специалистам.
  • Скачки при коммутационных процессах, когда происходит подключение-отключение мощных потребителей.
  • Электростатическая индукция.
  • Подключение определенного оборудования (сварка, коллекторный электродвигатель и т.д.).

    На рисунке ниже наглядно продемонстрирована величина грозового (Uгр) и коммутационного импульса (Uк) по отношению к номинальному напряжению сети (Uн).

    Грозовой и коммутационный импульсы перенапряжения

    Для полноты картины следует упомянуть и о долгосрочном повышении и понижении напряжения. Причиной первого является авария на линии, в результате которой происходит обрыв нулевого провода, что вызывает повышение до 380 вольт (если быть точным, то ). Нормализовать ситуации никакими приборами не получится, потребуется ждать устранения аварии.

    Длительное снижение напряжения можно часто наблюдать в сельской местности или дачных поселках. Это связано с недостаточной мощностью трансформатора на подстанции.

    В чем заключается опасность перепадов?

    В соответствии с допустимыми нормами, допускается отклонение от номинала в диапазоне от -10% до +10%. При скачках напряжение может существенно выйти за установленные границы.

    В результате блоки питания бытовой техники подвергаются перегрузке и могут выйти из строя или существенно сократить свой ресурс.

    При высоких или длительных перепадах велика вероятность возгорания проводки, и, как следствие, пожара.

    Пониженное напряжение также грозит неприятностями, особенно к этому критичны компрессоры холодильных установок, а также многие импульсные блоки питания.

    Защитные устройства

    Существует несколько видов защитных устройств различающихся как по функциональности, так и по стоимости, одни из них обеспечивают защиту только одному бытовому прибору, другие – всем имеющимся в доме. Перечислим хорошо зарекомендовавшие себя и наиболее распространенные защитные устройства.

    Сетевой фильтр

    Наиболее простой и доступный по деньгам вариант защиты маломощного бытового оборудования. Отлично зарекомендовал себя при бросках до 400-450 вольт. На более высокие импульсы устройство не рассчитано (в лучшем случае оно примет удар на себя, спасая дорогостоящую аппаратуру).

    Фильтр удлинитель Swen Fort Pro

    Основной элемент защиты у такого устройства – варистор (полупроводниковый элемент изменяющий сопротивление в зависимости от приложенного напряжения). Именно он выходит из строя при импульсе более 450 В.

    Вторая важная функция фильтра – защита от высокочастотных помех (возникают при работе электродвигателя, сварки и т.д.) отрицательно влияющих на электронику. Третьим элементом защиты является плавкий предохранитель, срабатывающий при КЗ.

    Стабилизатор

    В отличие от предыдущего типа приборы этого класса позволяют нормализовать напряжение в соответствии с номинальным. Например, установив границу в пределах 110-250 В, на выходе устройства будет стабильные 220 В. Если напряжение выйдет за пределы допустимого, прибор отключит питание и возобновит его подачу после нормализации работы электросети.

    Стабилизатор EDR-1000 от производителя Luxeon

    В некоторых случаях (например, в сельской местности) установка стабилизатора является единственным способом повысить напряжение до необходимой нормы. Бытовые стабилизаторы выпускают двух модификаций:

    • Линейные. Они предназначены для подключения одного или нескольких бытовых приборов.
    • Магистральные, устанавливаются на входе электросети здания или квартиры.

    И первые, и вторые следует подбирать исходя из мощности нагрузки.

    Источники бесперебойного питания

    Основное отличие от предыдущего типа является возможность продолжения подачи питания подключенного устройства после срабатывания защиты или полного отключения электричества. Время работы в таком режиме напрямую зависит от емкости аккумуляторной батареи и мощности нагрузки.

    Бесперебойный блок питания APC, модель SC-420

    В быту эти устройства в основном используются для подключения стационарных компьютеров, чтобы при проблемах с электросетью не потерять данные.

    При срабатывании защиты ИБП будет продолжать подачу питания в течение определенного времени, как правило, не более получаса (зависит характеристик устройства).

    Этого времени вполне достаточно, чтобы сохранить необходимые данные и корректно отключить компьютер.

    Современные модели ИБП могут самостоятельно управлять работой компьютера через USB интерфейс, например, закрыть текстовый редактор (предварительно сохранив открытые документы), после чего произвести отключение. Это довольно полезная функция, если пользователь при срабатывании защиты не находился рядом.

    Устройства защиты от импульсных перенапряжений

    Все перечисленные выше приборы обладают общим недостатком, у них не реализована действенная защита от импульса высокого напряжения. Если таковой произойдет, он, практически гарантированно выведет такие устройства из строя.

    Следовательно, защита должна быть организована таким образом, чтобы после срабатывания можно было оперативно привести ее в рабочее состояние. Этому требованию, как нельзя лучше отвечают УЗИП.

    На их основе организуется многоуровневая система защиты внутренних линий частного дома.

    Одна из принятых классификаций таких устройств показана в таблице.

    Таблица 1. Классификация УЗИП

    Категория Применение В (I) Обеспечивают защиту при прямом попадании грозового разряда по системе молниезащиты. Место установки – вводно-распределительное устройство или главный распределительный щит. Основная нормирующая характеристика – величина импульсного тока. С (II) Защищают токораспределительную сеть от коммутационных импульсов, а также играют роль второго защитного уровня при грозовом разряде. Место установки – распределительный щит. D (III) Обеспечивают последний уровень защиты, при которой к потребителям не допускаются остаточные броски напряжения и дифференциальные перенапряжения. Помимо этого обеспечивается фильтрация высокочастотных помех. Установка производится перед потребителем. Могут быть выполнены в виде модуля под розетку, удлинителя и т.д.

    Пример организации трехуровневой защиты продемонстрирован ниже.

    Организация трехуровневой защиты от перенапряжения

    Конструктивные особенности УЗИП.

    Устройство представляет собой платформу (С на рис. 6) со сменным модулем (В), внутри которого находятся варисторы. При их выходе из строя индикатор (А) изменит цвет (в приведенной на рисунке модели на красный).

    УЗИП Finder (категория II)

    Внешне устройство напоминает автоматический выключатель, крепление – такое же (под DIN рейку).

    Особенностью УЗИП является необходимость замены модулей при выходе варисторов из строя (что довольно просто).

    Конструкция модулей выполнена таким образом, что установить их на платформу с другим номиналом невозможно. Единственный серьезный недостаток связан с характерными особенностями варисторов.

    Им необходимо время, чтобы остыть, многократное попадание грозового разряда существенно усложняет этот процесс.

    Защитное реле

    В завершении рассмотрим реле контроля напряжения (РКН), эти устройства способны обеспечить защиту бытовых приборов от коммутационных импульсов, перекоса фаз, а также пониженного напряжения.

    С грозовыми импульсами они не справятся, поскольку на это не рассчитаны.

    Их сфера применения – защита внутренней сети квартиры, то есть там, где обеспечение грозозащиты входит в обязанности электрокомпаний.

    Приборы могут устанавливаться во входном щитке, непосредственно, после электросчетчика, для этого предусмотрено крепление под DIN рейку.

    РКН можно подключать после счетчика

    Помимо этого выпускаются модификации приборов в виде удлинителей питания и модулей под розетку.

    РКН в виде удлинителя и розеточного модуля

    Каждый электрик должен знать:  Выбор кабеля для ввода в дом одной фазы на 5 кВт сечение и марка

    Данные устройства могут произвести только защитное отключение сети, при выходе напряжения за указанные пределы (устанавливается кнопками управления), после нормализации электросети производится ее подключение. Стабилизация и фильтрация не производятся.

    Предостережения

    Не следует доверять защиту своего дома самодельным конструкциям, в бытовых условиях бывает проблематично настроить собранную схему и протестировать ее работу в критических режимах.

    Все манипуляции с электрощитом, приборами и проводкой необходимо проводить только при отключенном электропитании.

    Устройство защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП)

    Вводя в строку поиска фразу «УЗИП для частного дома купить», нужно понимать, как работает этот прибор и для чего он нужен. Расшифровка аббревиатуры дает устройство защиты от импульсных перенапряжений, хотя многие говорят помех. Путаница возникает именно из-за неоднозначности трактовки этого термина.

    Нужно понимать, что речь идет не о кратковременных скачках потенциала сети, пусть даже кратно превышающих номинальное его значение и успешно нивелируемых реле напряжения, например, а об импульсах с амплитудой, достигающей нескольких киловольт. Разница налицо. Лишь осознав неоднозначность перевода, из поисковой раздачи браузера на запрос УЗИП для частного дома купить, можно удачно вычленить гарантированно полезные предложения.

    Причины возникновения перенапряжений

    Пенять лишь вездесущий в России человеческий фактор, основы которого заложены недобросовестным отношением к выполнению служебных обязанностей, не стоит. Хотя и он имеет место, не поспоришь. Максимальную же опасность возникновения колоссальных перенапряжений несут атмосферные явления.

    Падающими от сильного ветра деревьями никого не удивишь, но лишь немногие задумываются о том, что падение может привести к повреждению нулевого провода воздушное линии. Между тем в однофазной сети появляется потенциал в 380 В. Без надежной защиты впору заказывать грузовичок для вывоза бытовой электротехники на свалку.

    Не лучше дело обстоит и при грозовых разрядах. Напряжения молнии достаточно, чтобы вывести из строя домашнюю электрику на расстоянии десятков и даже сотен метров от места разряда.

    Вызвать скачок напряжения слабо защищенных сетях способно резкое включение или выключение мощных нагрузок, а также электростатические явления.

    Принцип работы УЗИП

    В основе любого подобного прибора, модульного в том числе, находится резистор, обладающий нелинейной ВАХ (вольт-амперная характеристика). Это значит, что с ростом потенциала на выводах растет его проводимость – снижается сопротивление.

    Будучи включенным между фазным проводником и землей, он представляет собой шунт с переменным сопротивлением. При возрастании напряжения лишняя энергия уходит в землю через соответственно уменьшенное сопротивление, стабилизируя тем самым потенциал фазы.

    Конструктивно все несколько сложнее, но реализуемый принцип прост и эффективен.

    УЗИП 3 фазный

    Три однофазных устройства, помещенные в единый корпус, и составляют трехфазное.

    Последнее оснащено согласующими элементами типа межфазных индуктивностей, виртуально разносящих отдельные блоки на десятки метров, и некоторыми другими конструктивными особенностями. Но, по сути своей, оно остается тремя отдельными УЗИП.

    Трехфазность нужна для того, чтобы упростить применение приборов, сократить площадь монтажа и соблюсти принципы унификации. Покупая УЗИП 3 фазный, нужно учесть следующие его параметры:

    • класс прибора определяет возможность защиты перенапряжений, вызванных теми или иными факторами (чаще других применяют классы B, C и D);
    • максимальный уровень напряжения длительного воздействия;
    • уровень защиты определяет максимально возможное падение напряжения на приборе.
    • номинальное и максимальное значение импульсного тока (это отдельные характеристики);
    • диапазон рабочих температур весьма важен в условиях РФ.

    Можно услышать споры о целесообразности, экономической в том числе, покупки именно УЗИП. Противоречия вызваны возможностью заменой аппарата на реле напряжения. Но на надежной защите силовых линий, когда речь идет о частном доме, едва ли стоит экономить.

    Защита электрооборудования от импульсных перенапряжений по цепям питания

    25 августа 2011 г. в 10:04, 12882

    В настоящей статье рассмотрены наиболее общие вопросы применения устройств защиты от импульсных перенапряжений, даны рекомендации по их подбору и монтажу.

    Настоящий этап развития техники и технологии характеризуется тем, что электрооборудования, в том числе электронного, на объектах народного хозяйства и в быту становится всё больше и больше, а само оборудование становится всё сложнее и дороже. А чем сложнее оборудование, тем оно чувствительней к различным перенапряжениям и помехам.

    В данной статье рассматриваются отдельные вопросы защиты оборудования от микросекундных импульсных перенапряжений большой мощности, приходящих по цепям питания. Защита от таких перенапряжений — вопрос комплексный и в рамках одной статьи неподъёмный, поэтому остановимся на одном аспекте этой защиты — применении Устройств Защиты от Импульсных Перенапряжений (УЗИП).

    Нормативная база применения УЗИП

    Что такое УЗИП? Основной российский документ, определяющий, что такое УЗИП, это ГОСТ Р 51992-2002 «Устройства для защиты от импульсных перенапряжений в низковольтных силовых распределительных системах».

    Согласно этому ГОСТу «Устройство для защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП): устройство, которое предназначено для ограничения переходных перенапряжений и отвода импульсов тока. Это устройство содержит, по крайней мере, один нелинейный элемент».

    Стандарт распространяется на устройства для защиты электрических сетей и электрооборудования при прямом или косвенном воздействии грозовых или иных переходных перенапряжений.

    Данные устройства предназначены для подсоединения к силовым цепям переменного тока частотой 50-60 Гц на номинальное напряжение до 1000В (действующее значение) или 1500В постоянного тока.

    В зависимости от класса испытаний УЗИП делятся на 3 типа.

    Испытания класса I предназначены для имитации частично направленных грозовых импульсов тока. УЗИП, подвергаемые таким испытаниям, рекомендуются для установки на линейных вводах в здания, защищённые молниезащитными системами, а также при воздушном вводе питания.

    Характерной особенностью данного класса является испытание импульсным током Iimp c формой волны 10/350 мкс (1). Важнейшим параметром, характеризующим УЗИП, является уровень напряжения защиты Up, который измеряется при In.

    Это «параметр, характеризующий УЗИП в части ограничения напряжения на его выводах, который выбран из числа предпочтительных значений». Его значение всегда выше остаточного напряжения Ures , т.е. пикового значения, появляющегося на выводах УЗИП вследствие прохождения разрядного тока заданной амплитуды.

    Up не должен превышать стойкость электрооборудования к импульсному напряжению, определённому в ГОСТ Р 50571.19-2000. Поэтому принято, что для УЗИП 1-го класса Up не превышает 4 кВ.

    Стандартный испытательный импульс

    Испытания класса II предназначены для имитации наведённого в проводниках под действием электромагнитного поля импульса.

    УЗИП, подвергаемые таким испытаниям (УЗИП 2-го класса), предназначены для установки после УЗИП 1-го класса в промежуточные шкафы, либо во вводной шкаф, если отсутствует вероятность попадания части прямого тока молнии в систему электроснабжения. Испытания проводятся номинальным разрядным током In и максимальным разрядным током Imax .

    Оба импульса имеют форму волны 8/20 мкс, но разную амплитуду. При этом Imax > In. Импульс In УЗИП должен выдержать многократно при условии его остывания до комнатной температуры в промежутке между импульсами. Обычно количество выдерживаемых импульсов от 5 до 15 (по ГОСТу количество не установлено и определяется производителем, по МЭКу – 15 импульсов).

    Импульс Imax УЗИП должен выдержать однократно, при этом его дальнейшая работа в соответствии с заявленными параметрами не гарантируется (но возможна). Уровень напряжения защиты Up для устройств 2-го класса не должен превышать 2,5 кВ.

    Испытания класса III также имитируют наведённый импульс, но испытываются комбинированной волной напряжения 1,2/50 мкс и тока 8/20 мкс. При этом в параметрах указывается напряжение разомкнутой цепи Uoc и номинальный In и максимальный Imax токи.

    Уровень напряжения защиты Up для 3-го класса не должен превышать 1,5 кВ. Это тот уровень, который должна выдерживать техника, даже не проходившая испытаний на устойчивость к микросекундным импульсным перенапряжениям.

    Поэтому данные устройства рекомендуется использовать в непосредственной близости от защищаемого оборудования (желательно не далее 5-7 метров, а в общем, чем ближе, тем лучше).

    Ещё несколько важных параметров, которые необходимо знать для подбора УЗИП.

    Максимальное длительное рабочее напряжение Uc — действующее значение переменного или постоянного тока, которое длительно подаётся на выводы УЗИП. Оно равно номинальному напряжению с учетом возможного завышения напряжения при различных нештатных режимах работы сети.

    Номинальный ток нагрузки IL — максимальный длительный переменный (действующее значение) или постоянный ток, который может подаваться к нагрузке, защищаемой УЗИП. Данный параметр важен для УЗИП, подключаемых в сеть последовательно с защищаемым оборудованием. Так как большинство УЗИП подключаются параллельно цепи, то данный параметр у них не указывается.

    Оценка необходимости использования УЗИП

    Итак, применять или не применять УЗИП? Для ответа на этот вопрос имеются два подхода. Первый подход — формальный. Обязательность применения УЗИП прописаны в ПУЭ 7-е издание (п. 7.1.22), СП31-110-2003 (п. А5.2), ГОСТ Р 50571.

    19-2000, а также в некоторых ведомственных документах (РД Транснефть, СТО Газпром, СТО ФСК ЕЭС, РЖД).

    Если ваш объект попадает под действие этих документов, то применять надо обязательно, если нет, то можно перейти ко второму, неформальному, подходу и продолжить анализ ситуации.

    Так как УЗИП защищает в основном электронное оборудование (или электронные блоки питания такого оборудования), надо понять, есть ли вам что защищать.

    И здесь надо учитывать не только стоимость самого оборудования, но и возможные последствия выхода его из строя или даже просто сбоев в работе.

    Иногда выход из строя копеечного прибора приводит к остановке всего техпроцесса и многомиллионным потерям.

    Далее надо попытаться понять, насколько велика вероятность попадания импульса на ваше оборудование, а также характер и величину этого импульса.

    Так, если объект расположен в городе и вокруг стоят более высокие дома, то вероятность попадания к вам серьёзного импульса перенапряжения достаточно мала.

    Если же объект стоит в чистом поле рядом с мачтой связи, то есть реальная возможность словить не только наведённый импульс, но и часть тока молнии (2). А если вы ещё и питаетесь от воздушной линии, то вероятность такого исхода значительно увеличивается.

    Возможные пути проникновения импульсов на объект

    Существует стандарт МЭК 62305-2 по оценке рисков, связанных с молниезащитой. Российские федеральные стандарты не содержат методики расчета или чётких рекомендаций о необходимости применения специализированных защитных устройств. Поэтому приходится проводить эту оценку экспертно, основываясь на результатах комплексной оценки электромагнитной обстановки объекта.

    Подбор типа УЗИП

    Итак, в результате анализа потенциальных рисков Вы пришли к выводу, что выгоднее применить УЗИП, чем потом ликвидировать последствия экономии. Теперь предстоит выбор конкретных устройств защиты и размещение их на объекте.

    Если решено защищать целиком всё здание и оборудование в нём, то прежде всего надо подобрать УЗИП для установки во вводной шкаф. Если на здании или в непосредственной близости от него есть молниеприемники или имеется воздушный ввод, то необходимо устанавливать УЗИП 1-го или 1+2 класса. Рекомендации МЭК по выбору мощности УЗИП показаны на 3.

    Количественная и качественная оценка растекания токов молнии на объекте, оснащенном внешней молниезащитой.

    Считается, что при попадании молнии в систему внешней молниезащиты половина тока молнии уходит в землю, а вторая половина попадает на главную заземляющую шину (ГЗШ). Далее эти 50% тока распределяются равномерно по всем присоединенным к ГЗШ коммуникациям.

    Отсюда делается вывод, что минимальная мощность УЗИП определяется именно той частью тока молнии, которая попадёт в систему питания. Учитывая, что 99% ударов молний в России имеют амплитуду менее 100кА, в расчетах можно исходить из этой цифры.

    Если в объект входит только трёхфазное электропитание, тогда, при наличии УЗИП, по каждому проводу питания пойдёт около ¼ от тех 50кА, которые попадут на ГЗШ (при режиме нейтрали TNC), т.е. около 12,5кА. Это как раз та самая минимальная величина Iimp (10/350), допустимая для 1-го класса УЗИП.

    С учетом неравномерности распределения токов, рекомендуется брать УЗИП с Iimp не менее 20кА (10/350) на фазу. Примером такого устройства может служить DS253E-300 производства CITEL c Iimp =25кА на фазу (4).

    Устройство защиты от импульсных перенапряжений 1 класса.

    Если же вероятность попадания части прямого тока молнии исключена, то можно применить УЗИП 2-го класса.

    Точный расчёт наведённого на линию импульса перенапряжения представляет довольно сложную задачу, поэтому, основываясь на нашем многолетнем опыте, для этих устройств предлагаются следующие параметры: In=20kA (8/20) и Imax=40kA (8/20). Наиболее типичным представителем таких устройств является DS43S-230 производства CITEL (5).

    Устройство защиты от импульсных перенапряжений 2 класса

    УЗИП 2-го или 3-го класса могут также применяться после 1-го класса для защиты наиболее ответственного и чувствительного оборудования, если расстояние между ними более 15м.

    Если нужно защитить только одну комнату с сервером внутри, то принципы подбора УЗИП мало отличаются от вышеизложенного. Можно только добавить, что в этом случае целесообразно применить УЗИП со встроенным ВЧ-фильтром, который не только защищает от импульсных перенапряжений, но и фильтрует ВЧ помехи малой амплитуды, например DS HF (6).

    Устройство защиты от импульсных перенапряжений со встроенным ВЧ-фильтром

    Требования к монтажу УЗИП

    А теперь, когда определено, какие УЗИПы и где применять, можно рассмотреть некоторые особенности их использования. Устройства для защиты по питанию могут иметь три типа подключения:

    — Т-образный (параллельный), когда УЗИП подключается параллельно питающей цепи. Рабочий ток при этом через устройство защиты не идёт, т.е. вы можете его использовать при любой мощности системы электроснабжения. Сечение соединительных проводников должно выбираться в соответствии с рекомендациями производителя УЗИП.

    — последовательный, когда УЗИП ставится в разрыв питающего провода. В этом случае устройство защиты должно иметь номинальный ток нагрузки IL больше максимального рабочего тока цепи, в которую оно установлено.

    — V-образный тип подключения, когда рабочий ток цепи протекает по шунту, установленному внутри УЗИП (7). С точки зрения защиты от импульсных перенапряжений это оптимальная конфигурация.

    Типовая схема Т-образного (параллельного) подключения УЗИП 1+2 класса в сеть TNC-S приведена на 8.

    Т-образное подключение УЗИП

    Здесь есть одна тонкость, связанная с применением плавких вставок FU 1-3. Существуют рекомендованные производителем УЗИП номиналы данных устройств, например, для УЗИП 1+2 ступени с импульсными токами 25кА (10/350) на фазу оптимальными являются вставки 125А по характеристике gG/gL.

    При этом номинале через плавкую вставку может пройти импульс 25 кА (10/350) и она останется целой. Если взять вставку меньшего номинала, УЗИП будет недоиспользован, т.к. при приходе мощного импульса плавкая вставка сгорит и исключит из работы вполне исправный УЗИП. Т.е.

    система защиты будет работать только при импульсах, значительно слабее тех, на которые рассчитан УЗИП. По рекомендациям МЭК номинал входного защитного устройства ВА должен быть на ступень больше, чем номинал предохранителей FU 1-3. В случае невозможности выполнения такого требования, предохранители FU 1-3 можно не устанавливать.

    При V-образном и последовательном соединении эти дополнительные предохранители отсутствуют в принципе.

    Ещё одна особенность Т-образного монтажа УЗИП заключается в том, что длина соединительных проводов между УЗИП и точкой присоединения к сети не должны превышать 0,5м (ГОСТ Р 50571.26-2002). Это связано с тем, что микросекундный импульс перенапряжения является высокочастотным сигналом и имеет очень крутой фронт. А любой проводник, кроме активного сопротивления, имеет ещё и индуктивное.

    Оно очень маленькое, примерно 1 мкГн/м при сечении провода 16 кв.мм, и на промышленной частоте им обычно пренебрегают. Но при крутизне фронта тока (dI/dt) 1кА/мкс на каждом метре провода падает 1кВ. И это напряжение складывается с остаточным напряжением УЗИП и прикладывается к оборудованию (9).

    При этом амплитуда импульса может значительно превысить допустимые для данного оборудования значения.

    Именно по этой причине нельзя устанавливать вместо предохранителей FU 1-3 автоматические выключатели. Каждый автоматический выключатель содержит катушку индуктивности, стоящую последовательно в рабочей цепи.

    И в случае их использования при приходе импульса основное напряжение упадёт на автоматическом выключателе, а УЗИП при этом будет работать неэффективно.

    В результате такое подключение не обеспечит защиту оборудования.

    Ещё один вопрос, который обычно встает перед инженером – нужно ли применять УЗИП 2 или 3 класса после устройства типа 1+2, установленного во вводном щите? Ведь уровень напряжения защиты у этого устройства (Up) не более 1,5кВ, что не превышает уровень, характерный для 3 класса.

    Ответ — не обязательно, если расстояние по кабелю от УЗИП 1+2 класса до защищаемого оборудования не более 15-20м и рядом нет источников сильных наводок. Если же расстояние более 20 метров, то устанавливать необходимо, т.к. ситуация может развиваться, как на 10.

    Здесь пришедший импульс перенапряжения ограничивается УЗИП до 1,5кВ, а уже внутри здания на него накладывается помеха, наведённая от различного мощного электротехнического оборудования.

    Сами по себе уровни этих помех не превышают допустимый для защищаемого оборудования, но вместе эти перенапряжения могут привести к сбоям и даже выходу оборудования из строя.

    Стоит отметить, что для эффективной защиты от перенапряжений расстояние от места подключения УЗИП 2 или 3 класса до защищаемого оборудования не должно превышать 5м.

    В заключении можно отметить, что существующие на настоящий момент российские и международные стандарты предоставляют достаточно возможностей для защиты оборудования от микросекундных импульсных перенапряжений.

    Что такое УЗИП?

    К устройствам защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП) в соответствии с ГОСТ Р 51992-2011 относятся приборы, предназначенные для защиты электроустановок и электрических сетей от последствий перенапряжений, возникающих в переходных режимах, а также вследствие ударов молнии, про них и поговорим на СтабЭксперт.ру.

    УЗИП предназначены для подключения к сетям переменного тока, имеющего частоту 50 – 60 Гц напряжением до 1000 вольт, а также к цепям постоянного тока напряжением до 1500 вольт.

    Классификация устройств

    Стандартом предусмотрена классификация устройств по следующим параметрам:

    • числу вводов;
    • по способу осуществления защитных функций;
    • по месту расположения;
    • по способу монтажа;
    • по набору защитных функций;
    • по степени защиты наружной оболочки;
    • по роду тока питания.

    Так выглядят устройства для защиты от грозовых и коммутационных перенапряжений.

    По признаку количества вводов приборы защиты делятся на одновводные, то есть, имеющие один ввод и двухвводные. Защита может осуществляться различными способами, существуют устройства коммутирующего типа, приборы, осуществляющие ограничение напряжения, а также аппараты комбинированного типа. Место установки защиты зависит от вида защищаемого оборудования. Установка может осуществляться как наружно, так и внутри помещений. Способ установки аппаратов может быть стационарным либо переносным. Виды защит, содержащиеся в приборе, могут составлять комбинации из схем различных типов:

    • защиты теплового типа;
    • защиты, реагирующей на появление токов утечки;
    • защиты от сверхтока.

    Степень защиты по IP должна соответствовать условиям эксплуатации. Приборы могут питаться переменным или постоянным током.

    Типы УЗИП

    Основной принцип защиты сетей и электрооборудования от грозовых и коммутационных перенапряжений заключается в подключении заземляющего контура для принятия импульсного разряда и снижение волны перенапряжения. Осуществляется это двумя путями:

    • разрядом импульса перенапряжения через воздушный промежуток;
    • снижением уровня перенапряжения посредством применения нелинейного элемента.

    Разрядники

    Принцип работы разрядников основан на способности высокого напряжения пробивать воздушный промежуток. Напряжение пробоя промежутка зависит главным образом от величины воздушного зазора.

    Воздушный разрядник

    Конструкция воздушного разрядника очень проста. Величина воздушного зазора между фазным и заземляющим проводом выбирается таким образом, что он гарантированно не пробивается при рабочем напряжении, но в случае кратного увеличения этого значения происходит пробой. При этом образуется электрическая цепь через дуговой разряд между фазой и защитным заземлением. Импульс тока, уходящий в заземляющее устройство, снимает перенапряжение и защищает силовые цепи от повреждения.

    Вентильный разрядник

    Усовершенствованной моделью воздушного разрядника является разрядник вентильного типа. Конструкция вентильного разрядника включает в себя несколько компонентов:

    • искровой промежуток, разделённый на несколько воздушных зазоров;
    • резистора.

    Рабочий резистор представляет собой набор последовательно соединённых между собой дисков, изготовленных из вилита или тирита. Свойства этих материалов таковы, что вольт-амперная характеристика рабочего сопротивления является нелинейной. Это свойство позволяет пропускать большие импульсные токи перенапряжений при малом падении напряжения на самом элементе. Благодаря нелинейности характеристики разрядник получил название вентильный. Срабатывание вентильных разрядников происходит практически бесшумно, кроме этого, не наблюдается такое обильное выделение газа и пламени как в случае с воздушным разрядником.

    ОПН — ограничители перенапряжения

    Ограничители перенапряжения являются следующим этапом эволюции устройств, защищающих от импульсных бросков напряжения. Данный прибор не содержит воздушных промежутков. Основным элементом устройства является варистор. Если быть более точным, набор варисторов. Для получения необходимых рабочих характеристик варисторы соединяются между собой в последовательные или параллельно – последовательные блоки.

    Основу варистора составляет оксид цинка. В процессе изготовления варистора добавляются также оксиды других металлов. СтабЭксперт.ру напоминает, что в результате, готовое изделие представляет собой набор p–n переходов, соединённых параллельно и последовательно. Наличие данных полупроводниковых переходов определяет нелинейные свойства варистора. Варисторы заключены в фарфоровый или полимерный корпус ограничителя перенапряжения. Сопротивление варисторов ОПН очень велико в диапазоне рабочего напряжения. При возникновении импульсного броска напряжения, сопротивление ОПН резко падает, пропуская импульсный ток на землю.

    Ограничители перенапряжения имеют некоторые конструктивные и функциональные различия. Классификация ОПН осуществляется по следующим признакам:

    • материалу изоляции;
    • конструкции устройств;
    • рабочему напряжению;
    • месту монтажа.

    По поводу изоляции уже было сказано, применяется фарфор либо полимерная композиция. Конструктивно ограничители перенапряжения бывают одноколонковыми и многоколонковыми. ОПН выпускаются для каждого класса напряжения: 6-10 киловольт и выше. Монтируются ограничители перенапряжения в закрытых или открытых распределительных устройствах (ЗРУ, ОРУ).

    Домашние модульные УЗИП для установки в распределительных устройствах 0,4 кВ

    Для защиты внутридомовой электропроводки и бытовой техники от бросков напряжения, имеющих грозовую и переходную природу, многие производители электротехники выпускают компактные приборы модульного исполнения, которые удобно располагаются в распределительных шкафах.

    Подобные УЗИП ставят на DIN-рейку.

    Монтаж

    Подключаются модульные УЗИП между фазным и защитным заземляющим проводом. Присоединение должно осуществляться после автоматического выключателя. При этом в момент возникновения перенапряжения и открывания варистора устройства, повышенный ток варистора протекает через выключатель, вызывая срабатывание защиты. Отключаясь, автоматический выключатель разрывает связь нагрузки с внешней сетью, являющейся источником повышенного напряжения.

  • Добавить комментарий