Разрядники для защиты от молний

Разрядники для защиты от молний

Устройство защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП) для частного дома

Импульсным перенапряжением называется кратковременное резкое возрастание напряжения в электрической сети. Несмотря на то, что длится этот скачок совсем недолго (доли секунды), он чрезвычайно опасен как для линии, так и для подключенных к ней потребителей энергии. Чтобы не допустить повреждения кабеля и электрических приборов, используют устройства защиты от импульсных перенапряжений. В этом материале мы поговорим о том, что представляют собой эти приборы, каких видов они бывают, а также рассмотрим, как подключаются УЗИП для частного дома.

Причины возникновения импульсного перенапряжения

ИП может происходить как по технологическим, так и по природным причинам. В первом случае резкий перепад разности потенциалов происходит, когда на трансформаторной подстанции, откуда идет питание конкретной линии, возникает коммутационная перегрузка. Импульсное перенапряжение, вызванное природными причинами, случается, когда во время грозы мощный разряд бьет в молниезащиту сооружения или линию электрической передачи. Независимо от того, чем вызван скачок напряжения, он может быть очень опасен для домашней электросети, поэтому для эффективной защиты от него требуется подключить УЗИП.

Для чего нужно подключение УЗИП?

Для того чтобы защитить электрическую сеть и подключаемые к ней приборы от мощных импульсов тока и резких перепадов напряжения, устанавливается устройство для защиты линии и оборудования от импульсных напряжений (сокращенное обозначение – УЗИП). Оно включает в себя один или несколько нелинейных элементов. Подключение внутренних компонентов защитного устройства может производиться как в определенной комбинации, так и различными способами (фаза-фаза, фаза-земля, фаза-ноль, ноль-земля). В соответствии с требованиями ПУЭ установка УЗИП для защиты сети частного дома или другого отдельного здания производится только после вводного автомата.

Наглядно про УЗИП на видео:

Разновидности УЗИП

Эти аппараты могут иметь один или два ввода. Включение как одновводных, как и двухвводных устройств всегда производится параллельно цепи, защиту которой они обеспечивают. В соответствии с типом нелинейного элемента УЗИП подразделяются на:

• Коммутирующие.
• Ограничивающие (ограничитель сетевого напряжения).
• Комбинированные.

Коммутирующие защитные аппараты

Для коммутирующих устройств, находящихся в обычном рабочем режиме, характерно высокое сопротивление. Когда происходит резкое увеличение напряжения в электрической сети, сопротивление прибора мгновенно падает до минимального значения. Основой коммутирующих аппаратов защиты сети являются разрядники.

Ограничители сетевого перенапряжения (ОПН)

Ограничитель импульсных перенапряжений также характеризуется высоким сопротивлением, плавно снижающимся по ходу возрастания напряжения и повышения силы электротока. Постепенное снижение сопротивления – это отличительная черта ограничивающих УЗИП. Ограничитель сетевого перенапряжения (ОПН) имеет в своей конструкции варистор (так называется резистор, величина сопротивления которого находится в нелинейной зависимости от воздействующего на него напряжения). Когда параметр напряжения становится больше порогового значения, происходит резкое увеличение силы тока, проходящего через варистор. После сглаживания электрического импульса, вызванного коммутационной перегрузкой или ударом молнии, ограничитель сетевого напряжения (ОПН) возвращается в обычное состояние.

Комбинированные УЗИП

Устройства комбинированного типа сочетают в себе возможности коммутационных и ограничивающих аппаратов. Они могут как коммутировать разность потенциалов, так и ограничивать ее возрастание. При необходимости комбинированные приборы могут выполнять одновременно обе этих задачи.

Классы устройств защиты от ИП

Существует 3 класса аппаратов защиты линии от перенапряжения:

Устройства I класса устанавливаются в распределительном щите или вводном шкафу и позволяют обеспечить защиту сети от импульсного перенапряжения, когда электрический разряд во время грозы попадает в ЛЭП или молниезащиту.

Приборы II класса обеспечивают дополнительную защиту электрической линии от повреждений в результате удара молнии. Устанавливают их и в том случае, когда необходимо защитить сеть от импульсных скачков напряжения, вызванных коммутацией. Их монтируют после устройств I класса.

Рассказ про УЗИП от специалистов компании ABB на видео:

Аппараты класса I+II обеспечивают защиту отдельных жилых домов. Монтаж этих приборов производится неподалеку от электрического оборудования. Они играют роль последнего барьера, сглаживающего остаточное перенапряжение, которое, как правило, имеет незначительную величину. Устройства этого класса выпускаются в виде специализированных электророзеток или вилок.

Одновременная установка устройств I, II и III класса гарантирует трехступенчатую защиту электрической линии от импульсных скачков напряжения.

Как подключить УЗИП в частном доме?

Защитные устройства могут включаться в бытовые электрические сети (с одной фазой и рабочим напряжением 220В) и в токоведущие линии промышленных объектов (три фазы, 380В). Исходя из этого, полная схема подключения УЗИП предусматривает воздействие соответствующего показателя напряжения.

Если роль заземления и нулевого проводника играет общий кабель, то в такой схеме устанавливается простейшее одноблоковое УЗИП. Подключается он следующим образом: фазная жила, подключенная ко входу защитного устройства – выходной кабель, соединенный с общим защитным проводником – защищаемые электроприборы и оборудование.

В соответствии с требованиями современной электротехнической документации нулевой и заземляющий проводники объединяться не должны. Исходя из этого, в новых домах для защиты цепи от скачков напряжения применяется двухмодульный аппарат, имеющий три отдельных клеммы: фаза, нейтраль и заземление.

В таком случае включение устройства в схему производится по другому принципу: фаза и нулевой кабель идут на соответствующие клеммы УЗИП, а затем шлейфом на подсоединенное к линии оборудование. Заземляющий проводник также подключается к своей клемме защитного прибора.

В каждом из описанных случаев чрезмерный ток, возникающий при перенапряжении, уходит в землю по кабелю заземления или общему защитному проводу, не оказывая воздействия на линию и подсоединенное к ней оборудование.

Ответы на вопросы про УЗИП на видео:

Заключение

В этой статье мы рассказали о том, что же такое УЗИП, каких типов бывают эти устройства и как они классифицируются, а также разобрались с тем, как производится их подключение к защищаемой цепи. Напоследок нужно сказать, что использование этого прибора, в отличие от УЗО, в линии электропитания частного дома обязательным не является. Включение его в сеть в каждом отдельно взятом случае требует учета индивидуальной заземляющей схемы, а также размещения ГЗШ и вводного автомата. Поэтому перед покупкой и установкой УЗИП настоятельно рекомендуем воспользоваться консультацией опытного электрика.

УЗИП — что это такое, описание и схемы подключения в частном доме

Перенапряжение — это превышение максимального показателя напряжения для той или иной сети. Под импульсным перенапряжением понимается резкий скачок напряжения между фазой и землей, который занимает долю секунды. Такой перепад напряжения опасен не только для линии, но и для подключенных к ней электроприборов. Чтобы не допустить подобной ситуации, используется устройство защиты от импульсных перенапряжений.

Что такое УЗИП и для чего оно нужно?

УЗИП — это устройство защиты от импульсных перенапряжений, которое обеспечивает защиту электроустановок до 1 кВ. Устройство защищает от перенапряжений в электросети, а также от грозовых воздействий посредством отвода импульсов тока на землю.

УЗИП применяют только в низковольтных силовых распределительных системах. Данное устройство подходит как для промышленных предприятий, так и для жилых строений.

УЗИП бывает двух типов:

• ОПС — ограничитель перенапряжений сети;
• ОИН — ограничитель импульсных напряжений.

Принцип действия и устройство

Принцип работы УЗИП заключается в применении варисторов — нелинейный элемент в виде полупроводникового резистора сопротивления от приложенного напряжения.

УЗИП имеет два вида защиты:

• Несимметричный (синфазный) — при перенапряжении устройство направляет импульсы на землю (фаза — земля и нейтраль – земля);
• Симметричный (дифференциальный) — при перенапряжении энергия направляется на другой активный проводник (фаза — фаза или фаза – нейтраль).

Чтобы лучше понять принцип работы УЗИП приведем небольшой пример.

Нормальное напряжение цепи 220 В, а при возникновении импульса в этой самой цепи напряжение резко поднимается, например, при ударе молнии. При резком скачке напряжения, в УЗИП уменьшается сопротивление, что приводит к короткому замыканию, которое в свою очередь приводит к срабатыванию автоматического выключателя и в последствии к отключению самой цепи. Таким образом обеспечивается защита электрооборудования от резких перепадов напряжения, не допуская протекания через него импульса высокого напряжения.

Разновидности УЗИП

Устройства защиты от импульсных перенапряжений бывают с одним и двумя вводами, и подразделяются на:

• Коммутирующие;
• Ограничивающие;
• Комбинированные.

Коммутирующие защитные аппараты

Характерной особенностью коммутирующих устройств является высокое сопротивление, которое при возникновении сильного импульса в напряжении мгновенно падает до нуля. Принцип работы коммутирующих устройств основывается на разрядниках.

Ограничители сетевого перенапряжения (ОПН)

Для ограничителя сетевых напряжений также характерно высокое сопротивление. Его отличие от коммутирующего аппарата только в том, что снижение сопротивления происходит постепенно. ОПН основывается на работе варистора (резистора), который используется в его конструкции. Сопротивление варистора находится в нелинейной зависимости от воздействующего на него напряжения. При резком увеличении напряжения происходит также резкое увеличение силы тока, который проходит непосредственно через варистор и таким образом сглаживаются электрические импульсы, после чего ограничитель сетевого напряжения возвращается в первоначальное состояние.

Комбинированные УЗИП

УЗИП комбинированного типа объединяют в себе разрядники и варисторы, и могут выполнять как функцию разрядника так и ограничителя.

Классы УЗИП

Существует всего три класса устройств по степени защиты:

• Устройство I класса (категория перенапряжения IV) — защищает систему от прямых ударов молнии, и устанавливается в главном распределительном щите или в вводно-распределительном устройстве (ВРУ). Обязательно нужно использовать данное устройство, если здание находится на открытой местности и окружено множеством высоких деревьев, что увеличивает риск грозового воздействия.
• Устройство II класса (категория перенапряжения III) — используется как дополнение к устройству I класса для защиты сети от коммутационного воздействия, т.е. от внутреннего перенапряжения сети. Устанавливается в распределительном щите.
• Устройство III класса (категория перенапряжения II) — применяется для защиты от остаточных атмосферных и коммутационных перенапряжений, а также для устранения высокочастотных помех прошедших через устройство II класса. Проводится монтаж как в обычные розетки или разветвительные коробки, так и в сами электроприборы, которые необходимо обезопасить.

Классификация по степени разряда тока:

• Класс В — разрядки воздушные или же газовые с током разряда от 45 до 60 кА. Устанавливаются на вводе в здание в главном щите или в вводно-распределительном устройстве.
• Класс С — варисторные модули с токами разряда порядка 40 кА. Устанавливаются в дополнительных щитах.
• Классы С и D применяются в тандеме в случае, если необходим подземный кабельный ввод.

ВАЖНО! Расстояние между УЗИП должно быть не меньше 10 метров по длине проводки.

Как выбрать УЗИП?

Первое, что нужно сделать при выборе УЗИП это определить систему заземления, которая используется в здании.

Система заземления бывает трех типов:

• TN-S с одной фазой;
• TN-S с тремя фазами;
• TN-C или TN-C-S с тремя фазами.

Не менее важно обратить на выдерживаемую температуру при приобретении устройства. Большинство УЗИП рассчитано на работу при температуре до -25. Если в вашем регионе очень холодный климат, и зимы бывают суровыми, тогда электрощит не должен находиться на улице, иначе устройство выйдет из строя.

При выборе УЗИП также необходимо учесть следующие факторы:

• Значимость защищаемого оборудования;
• Риск воздействия на объект: местность (город или пригород, равнинная открытая местность), зона с особым риском (деревья, горы, водоем), зона особых воздействий (молниеотвод на расстоянии от здания менее 50 метров, который представляет опасность).

В связи с положением, при котором возникла необходимость установки УЗИП, выбирается подходящий класс (I, II, III).

Также важно учитывать выдерживаемое устройством напряжение. Для устройств I-го класса этот показатель не превышает 4 кВ. Устройство II класса выдерживает уровень напряжения до 2,5 кВ, а устройство III класса до 1,5 кВ.

Еще одним важным параметром при выборе УЗИП является максимальное длительное рабочее напряжение — действующее значение переменного или постоянного тока, которое длительно подаётся на УЗИП. Этот параметр должен быть равен номинальному напряжению в сети. Подробно можно ознакомиться с информацией в стандарте МЭК 61643 — 1, приложение 1.

При подключении УЗИП для защиты оборудования важно учитывать его номинальный постоянный или переменный ток, который может поддаваться нагрузке.

Как подключить УЗИП в частном доме?

Установка УЗИП производится в зависимости от показателя напряжения: 220В (одна фаза) и 380В (три фазы).

Схема подключения может быть направлена на бесперебойность или на безопасность, нужно определить приоритеты. В первом случае может временно отключиться молниезащиты для того, чтобы не допустить перебоя в снабжении потребителей. Во втором же случае недопустимо отключение молниезащиты, даже на несколько секунд, но возможно полное отключение снабжения.

Схема подключения в однофазной сети системы заземления TN-S

При использовании однофазной сети TN-S к УЗИП нужно подключить фазный, нулевой рабочий и нулевой защитный проводник. Фаза и ноль сначала подключаются к соответствующим клеммам, а затем шлейфом к линии оборудования. К защитному проводнику подключается заземляющий проводник. УЗИП устанавливается сразу после вводного автомата. Для облегчения процесса подключения все контакты на устройстве обозначены, поэтому сложностей не должно возникнуть.

Пояснение к схеме: А, В, С – фазы электрической сети, N – рабочий нулевой проводник, PE – защитный нулевой проводник.

СПРАВКА. Рекомендуется использовать предохранители для дополнительной защиты УЗИП, которые ставятся непосредственно на само устройство.

Схема подключения в трехфазной сети системы заземления TN-S

Отличительной особенностью трехфазной сети TN-S от однофазной является то, что от источника питания исходит пять проводников, три фазы, рабочий нулевой и защитный нулевой проводники. К клеммам подключается три фазы и нулевой провод. Пятый защитный проводник подключается к корпусу электроприбора и земле, то есть служит некой перемычкой.

Схема подключения в трехфазной сети системы заземления TN-C

В системе подключения заземления TN-C рабочий и защитный проводник объединены в один провод (PEN), это и является главным отличием от заземления TN-S.

Система TN-C является более простой и уже довольно устаревшей, и распространена в устаревшем жилом фонде. По современным нормам применяется система заземления TN-C-S, в которой находятся по отдельности нулевой рабочий и нулевой защитный проводники.

Переход на более новую систему необходим для того, чтобы избежать поражения электрическим током обслуживающего персонала, и ситуаций с возникновений пожара. Ну и конечно же в системе TN-C-S лучше защита от резких импульсных перенапряжений.

Во всех трех вариантах подключения при перенапряжении ток направляется на землю через кабель заземления или же через общий защитный провод, что не дает импульсу навредить всей линии и оборудованию.

Ошибки при подключении

1. Установка УЗИП в электрощитовую с плохим контуром заземления.

При допущении подобной ошибки можно лишиться не только всех электроприборов, но и самой щитовой при первом попадании молнии, так как от защиты с плохим контуром заземления не будет никакого толку, и соответственно никакой защиты.

2. Неправильно выбранное УЗИП, которое не подходит под используемую систему заземления.

Перед покупкой устройства обязательно узнайте какая система заземления используется в вашем доме, а при покупке тщательно ознакомьтесь с его техдокументацией во избежание ошибок.

3. Использование УЗИП не того класса.

Как уже разбирали выше, есть 3 класса устройств защиты от импульсного перенапряжения. Каждый класс соответствует определенной щитовой, и должен устанавливаться согласно правилам и нормам.

4. Установка УЗИП только одного класса.

Часто бывает недостаточно установки УЗИП одного класса для надежной защиты.

5. Перепутан класс устройства и место его назначения.

Бывает и такое, что приборы класса B ставятся в распределительный щит квартиры, приборы класса С в ВРУ здания, а приборы класса D перед электронной аппаратурой.

Защита от импульсных перенапряжений в загородном доме

Понятие «Защита от импульсных перенапряжений» всё чаще появляется в нормативных документах, в статьях на просторах Интернета и в каталогах оборудования различных производителей. Вопрос защиты от импульсных перенапряжений весьма сложен и неоднозначен. Поэтому владельцы загородных домов для решения этой задачи часто привлекают сторонних специалистов. А чтобы помочь определиться с выбором оптимального варианта, в этой части курса Академии FORUMHOUSE специалист компании Legrand расскажет об основных правилах и положениях по защите от импульсных перенапряжений.

• Причины возникновения импульсных перенапряжений (ИПН)
• Как защититься от ИПН в частном доме

Причины возникновения импульсных перенапряжений

Импульсное перенапряжение (ИПН) достаточно опасное явление, представляющее собой кратковременное, чрезвычайно высокое напряжение между фазами или фазой и землей, с длительностью, как правило, до 1 мс. Причинами возникновения ИПН являются:

• Грозовые разряды, создающие мощные импульсные перенапряжения, возникающие в результате прямого попадания молнии в сеть электропитания, молниеотвод. Прямое попадание характеризуется мгновенными импульсными токами до 100 кА, напряжением до 1000 кВ. Последствиями прямого удара могут быть пожары, поражение людей и оборудования.
• Электромагнитные импульсы от разряда молнии на удалении от объекта. Наведенный грозовой потенциал в сетях, может создавать импульсные перенапряжения в десятки кВ. Возможные последствия: выход из строя электронных приборов, потери баз данных.
• Коммутационные процессы, связанные с переключениями трансформаторов, мощных электродвигателей, а также ступенчатыми изменениями нагрузки и отключениями устройств защиты при сверхтоках. Импульсные перенапряжения, возникающие в таких случаях, могут вывести из строя чувствительное электронное оборудование. Например, при отключении разделительного трансформатора мощностью 1000 ВА 230/230 В от сети вся запасенная трансформатором энергия «выбрасывается» в нагрузку в виде высоковольтного импульса напряжением до 2000 В.

Как защититься от ИПН в частном доме

Рассмотрим условия, при которых защита от ИПН в частном доме будет максимально эффективной.

Первое. Устройства защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП) исправно функционируют только при наличии качественного заземления в доме.

Второе. При воздушном вводе в дом, владелец обязан устанавливать устройство защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП).

Третье. УЗИП, устанавливаемое при воздушном вводе, должно быть класса 1 или 1+2 и иметь соответствующую маркировку: Т1 или Т1+Т2. Это означает, что устройство протестировано токами, формой 10/350 мкс, имитирующими прямой удар молнии. Оно устанавливается в щите учета на опоре, перед электросчетчиком.

Четвертое.

Пятое. Дом с воздушным вводом, и кроме базовой защиты и защиты электронных потребителей, нужно обезопасить особо чувствительное или ценное электронное оборудование (компьютер с важными данными, Hi-End аппаратуру и т. п.). В этом случае, кроме УЗИП в щите учета и в распределительном щите, непосредственно рядом с защищаемым оборудованием устанавливаются УЗИП 3 класса.

Они обычно изготавливаются в виде сетевых фильтров или переходников, подключаемых к розетке.

Шестое. Требуемое количество полюсов УЗИП, устанавливаемых в щитах, определяется следующим образом: число полюсов должно быть на единицу меньше, чем число жил в питающем кабеле.

Седьмое. УЗИП, устанавливаемые в щитах, подключаются через отдельный аппарат защиты от сверхтоков.

Предохранители устанавливаются в модульные держатели-разъединители. Для удобства контроля исправности предохранителей следует выбирать модели с индикатором (бойком) срабатывания, который выдвигается из корпуса при перегорании плавкого элемента.

Параметры предохранителя зависят от типа и характеристик УЗИП. Пример рекомендации производителя по выбору защиты УЗИП приведен в таблице. Номинал аппарата защиты УЗИП не должен превышать номинал вводного аппарата защиты.

Восьмое. Даже правильно выбранное УЗИП будет бесполезно, если не выполнить основные правила монтажа (правило полуметра).

Соблюдение рекомендаций специалистов по организации защиты своего дома от ИПН – спокойствие и безопасность домочадцев.

2. Ограничители, защищающие от воздействия частичного тока молнии

Система ограничителей перенапряжений класса I должна обеспечивать защиту в случае угроз, вызванных:

• током молнии растекающимсяся в строительном объекте в случае прямого разряда в обект,
• непосредственного удара молнии либо удара поблизости от воздушных линий или закопанных кабелей низкого напряжения,
• перенапряжениями коммутационными, а также индуцированными атмосферным разрядом,

Среди объектов, в которых требуется или рекомендовано применение ограничителей класса I в системе электропитания, необходимо упомянуть:

• строительные объекты, имеющие молниезащитные устройства,
• объекты без молниезащиты, питающиеся непосредственно от воздушных линий, либо коротких кабельных подходов,
• объекты без молниезащиты, соседствующие с мачтами, башнями, либо строительными объектами с системой молниезащиты (во всех случаях присутствует общий заземлитель).

Принимая во внимание распространенное в последнее время направление в сантехническом оборудовании – повсеместная замена металлических водно-канализационных труб на пластиковые трубы – следует учитывать это оборудование при анализе растекания потока молнии. При подборе ограничителей класса I для защиты объектов, оснащенных молниезащитной системой, в этом случае следует учесть возможность протекания через их проводящие пути половины потока молнии.

Значения потоков молнии, которые могут протекать через систему ограничителей в зависимости от требуемого уровня защиты представлены в таблице 2. 1.

Система сети
TN

Система сети
TT*

Система сети
TT**
ограничители

Система сети
IT
разрядник

Система сети
IT

m : означает число проводников, в которых может протекать ток молнии

например, в системе TN-S это L1, L2, L3 N, а также PE — m = 5

*- система из 4 ограничителей перенапряжений,

**- система так наз. 3+1 из трех ограничителей перенапряжений и одного разрядника

Таким местом могут быть:

• соединения кабелей, либо дополнительный шкаф поблизости от соединения,
• главный распределительный щит низкого напряжения.

Проводники, используемые для присоединения ограничителей класса I, должны быть как можно более короткими. Рекомендовано применение для присоединения ограничителей класса I проводников, длина которых не превышает 0,5 м (рис.2.1).

Падение напряжения на индуктивностях проводников можно исключить, используя так называемое «соединение типа V» (рис. 2.1 b и рис. 2.2). Ограничители, используемые для такой системы, должны предусматривать возможность подключения двух проводников к каждому контакту (двойные зажимы).

Рис. 2.1. Подключение ограничителя класса I

Рис.2.2. Пример параллельного и последовательного подключения на примере защитного модуля
PowerPro B TNS 50/100kA (продукция LEUTRON)

Полная версия статьи доступна только зарегистрированным пользователям!

Получите доступ ко всем материалам на сайте совершенно бесплатно!

Можно также использовать проводники сечением равным сечению проводников предохранителей, находящихся перед ограничителями. Уровень защиты по напряжению ограничителей класса 1 зависит от их назначения и чаще всего находится ниже 4000 В (серии: PowerPro BCD; IsoPro B), 2500 В (серии: PowerPro BC, IsoPro BC) или даже ниже 1000 В (напр. серия PowerPro BCD).

2.1. Ограничители перенапряжений класса I

Норма IEC 61643-1, содержащая технические требования и методы испытаний ограничителей пернапряжений, не навязывает конкретных значений уровня защиты по напряжению для ограничителей данного класса. Представляются только рекомендованные значения, которые в отношение электрического оборудования напряжением 230/400 В необходимо выбрать из следующего ряда значений: 600 В, 700 В, 800 В, 900 В, 1000 В, 1200 В, 1500 В, 1800 В, 2000 В, 2500 В, 3000 В, 4000 В, 5000 В и 6000 В.

В многоступенчатой системе ограничения перенапряжений, учитывая требования устройств при соединении оборудования (таблица 2.1.), ограничители класса I должны ограничить перенапряжения ниже уровня ударной стойкости категории IV – ниже 6000 В.

Фирма LEUTRON, например, предлагает для защиты устройств и оборудования ограничители класса I: PowerPro B 50kA (FM), IsoPro B 60kA (FM), IsoPro B 25kA (FM) с уровнями защиты по напряжению ниже 4000 В. Значения основных параметров этих ограничителей представлены в таблице 3.2.

В ограничителе типа PowerPro B 50kA (FM) (рис.2.3.) использован многоразрывной разрядник, помещенный в атмосфере нейтрального газа в керамическом корпусе, который обеспечивает:

• более быстрое срабатывание ограничителя в сравнении с ограничителями, содержащими классические разрядники,
• уровень защиты по напряжению ниже 4000 В,
• возможность защиты от ударных токов до 50 кА 10/350 мкс,
• незначительное искажение напряжения в электрическом оборудовании, которое возникает после действия ограничителя,
• отсутствие выброса газа наружу ограничителя.

Таблица 2.2. Ограничители класса I с уровнем защиты по напряжению ниже 4000 В

Как защитить дом от импульсных перенапряжений

В техподдержке интернет-магазина «АСберг АС» клиенты часто задают вопросы о том как защитить дом от перепадов напряжения, что такое устройства защиты от перенапряжения, какие они бывают и как их подбирать. Класс продукции УЗИП известен покупателям значительно меньше чем автоматические выключатели или УЗО и игнорирование защиты от перенапряжения часто служит причиной пожаров и выхода из строя дорогостоящего электронного оборудования в частных домах. Хотелось бы восполнить этот пробел в знаниях покупателей и рассказать более подробно о том, что такое УЗИП, для чего он нужен и как его подобрать.

УЗИП: особенности выбора и применения

Даже кратковременные импульсные броски напряжения, в несколько раз превышающие номинальное, могут нанести непоправимый ущерб дорогостоящей электротехнике и электронике, а то и стать причиной пожара. Перенапряжение в сетях может возникать из-за грозы, аварий или переходных процессов. Например, импульсные перенапряжения могут стать следствием попадания молнии в систему молниезащиты или линию электропередач, переключения мощных индуктивных потребителей, таких как электродвигатели и трансформаторы, коротких замыканий.

Что такое УЗИП и для чего оно нужно?

Ограничитель перенапряжения в электроустановках напряжением до 1 кВ называют устройством защиты от импульсных перенапряжений — УЗИП. Устройства защиты от импульсных перенапряжений — как раз и призваны защитить электрооборудование от подобных ситуаций. Они служат для ограничения переходных перенапряжений и отвода импульсов тока на землю, снижения амплитуды перенапряжения до уровня, безопасного для электрических установок и оборудования. УЗИП применяются как в гражданском строительстве, так и на промышленных объектах.

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

УЗИП призваны обеспечить защиту от ударов молнии в систему молниезащиты здания (объекта) или воздушную линию электропередач (ЛЭП), защитить высокочувствительное оборудование и технику от импульсных перенапряжений и коммутационных бросков питания. Широкое распространение получили УЗИП с быстросъемным креплением для установки на DIN-рейку.

Аппараты защиты от импульсных напряжений включают в себя устройства нескольких категорий:

Тип устройства Для чего предназначено Где применяется

I класс	Для защиты от непосредственного воздействия грозового разряда. Защищают от импульсов 10/350 мкс: попадание молнии в систему внешней молниезащиты и попадание молнии в линию электропередач вблизи объекта. Амплитуда импульсных токов с крутизной фронта волны 10/350 мкс находится в пределах 25-100 кА, длительность фронта волны достигает 350 мкс.	Устанавливаются на вводе питающей сети в здание (ВРУ/ГРЩ). Данными устройствами должны укомплектовываться вводно- распределительные устройства административных и промышленных зданий и жилых многоквартирных домов.
II класс	Обеспечивают защиту от перенапряжений, вызванных коммутационными процессами, а также выполняющие функции дополнительной молниезащиты. Предназначены для защиты от импульсов 8/20 мкс. Они защищают от ударов молнии в ЛЭП, от переключений в системе электроснабжения. Амплитуда токов — 15-20 кА.	Монтируются и подключаются к сети в распределительных щитах. Служат дополнительной защитой от импульсов, которые не были полностью нейтрализованы УЗИП I класса.
III класс	Для защиты от импульсных перенапряжений, вызванных остаточными бросками напряжений и несимметричным распределением напряжения между фазой и нейтралью. Также работают в качестве фильтров высокочастотных помех. Предназначены для защиты от остаточных импульсов 1,2/50 мкс и 8/20 мкс импульсов после УЗИП I и II классов.	Используются для защиты чувствительного электронного оборудования, поблизости от которого и устанавливаются. Характерные области применения — ИТ- и медицинское оборудование. Также актуальны для частного дома или квартиры — подключаются и устанавливаются непосредственно у потребителей.

Конструкция УЗИП постоянно совершенствуется, повышается их надежность, снижаются требования по техническому обслуживанию и контролю.

Как работает УЗИП?

УЗИП устраняет перенапряжения:

• Несимметричный (синфазный) режим: фаза — земля и нейтраль — земля.
• Симметричный (дифференциальный) режим: фаза — фаза или фаза — нейтраль.

В несимметричном режиме при превышении напряжением пороговой величины устройство защиты отводит энергию на землю. В симметричном режиме отводимая энергия направляется на другой активный проводник.

Схема подключения УЗИП в однофазной и трехфазной сети системы TN-S. В системе заземления TN-C применяется трехполюсное УЗИП. В нем нет контакта для подключения нулевого проводника.

Схема подключения УЗИП в однофазной и трехфазной сети системы TN-S.
В системе заземления TN-C применяется трехполюсное УЗИП.
В нем нет контакта для подключения нулевого проводника

В разрядниках при воздействии грозового разряда в результате перенапряжения пробивает воздушный зазор в перемычке, соединяющей фазы с заземляющим контуром, и импульс высокого напряжения уходит в землю. В вентильных разрядниках гашение высоковольтного импульса в цепи с искровым промежутком происходит на резисторе.

УЗИП на основе газонаполненных разрядников рекомендуется к применению в зданиях с внешней системой молниезащиты или снабжаемых электроэнергией по воздушным линиям.

В варисторных устройствах варистор подключается параллельно с защищаемым оборудованием. При отсутствии импульсных напряжений, ток, проходящий через варистор очень мал (близок к нулю), но как только возникает перенапряжение, сопротивление варистора резко падает, и он пропускает его, рассеивая поглощенную энергию. Это приводит к снижению напряжения до номинала, и варистор возвращается в непроводящий режим.

УЗИП имеет встроенную тепловую защиту, которая обеспечивает защиту от выгорания в конце срока службы. Но со временем, после нескольких срабатываний, варисторное устройство защиты от перенапряжений становится проводящим. Индикатор информирует о завершении срока службы. Некоторые УЗИП предусматривают дистанционную индикацию.

Как выбрать УЗИП?

При проектировании защиты от перенапряжений в сетях до 1 кВ, как правило, предусматривают три уровня защиты, каждая из которых рассчитана на определенный уровень импульсных токов и форму фронта волны. На вводе устанавливаются разрядники (УЗИП класса I), обеспечивающие молниезащиту. Следующее защитное устройство класса II подключается в распределительном щите дома. Оно должно снижать перенапряжения до уровня, безопасного для бытовых приборов и электросети. В непосредственной близости от оборудования, чувствительного к броскам в сети, можно подключить УЗИП класса III. Предпочтительнее использовать УЗИП одного вендора.

Для координации работы ступеней защиты устройства должны располагаться на определенном расстоянии друг от друга — более 10 метров по питающему кабелю. При меньших дистанциях требуется включение дросселя, возмещающего недостающие активно-индуктивные сопротивления проводов. Также рекомендуется защищать УЗИП с помощью плавких вставок.

При каскадной защите требуется минимальный интервал 10 м между устройствами защиты.

При каскадной защите требуется минимальный интервал 10 м между устройствами защиты

Классы УЗИП не являются унифицированными и зависят от конкретной страны. Каждая строительная организация может ссылаться на один из трех классов испытаний. Европейский стандарт EN 61643-11 включает определенные требования по стандарту МЭК 61643-1. На основе МЭК 61643 создан российский ГОСТ Р 51992.

Оценка значимости защищаемого оборудования

Необходимость защиты, экономические преимущества устройств защиты и соответствующие устройства защиты должны определяться с учетом факторов риска: соответствующие нормы прописаны в МЭК 62305-2. Критерии проектирования, монтажа и техобслуживания учитываются для трех отдельных групп:

Группа Что включаетГде определяется

Первая	Меры защиты для минимизации риска ущерба имуществу и вреда здоровью людей	МЭК 62305-3
Вторая	Меры защиты для минимизации отказов электрических и электронных систем	МЭК 62305-4
Третья	Меры защиты для минимизации риска ущерба имуществу и отказов инженерных сетей (в основном электрические и телекоммуникационные линии)	МЭК 62305-5

Оценка риска воздействия на объект

Нормы установки молниезащитных разрядников прописаны в международном стандарте МЭК 61643-12 (принципы выбора и применения). Несколько полезных разделов содержит международный стандарт МЭК 60364 (электроустановки зданий):

• МЭК 60364-4-443 (защита для обеспечения безопасности). Если установка запитывается от воздушной линии или включает в себя такую линию, должно предусматриваться устройство защиты от атмосферных перенапряжений, если грозовой уровень для рассматриваемого объекта соответствует классу внешних воздействий AQ 1 (более 25 дней с грозами в год).
• МЭК 60364-4-443-4 (выбор оборудования установки). Этот раздел помогает в выборе уровня защиты для разрядника в зависимости от защищаемых нагрузок. Номинальное остаточное напряжение устройств защиты не должно превышать выдерживаемого импульсного напряжения категории II.

Выбор оборудования по МЭК 6036

В качестве первой ступени лучше применять УЗИП на базе разрядников без съемного модуля. Вряд ли вам удастся найти варисторное устройство с номинальным током Iimp более 20 кА. Шкаф, в котором установлено УЗИП такого типа, должен быть из несгораемого материала.

Важнейшим параметром, характеризующим УЗИП, является уровень напряжения защиты Up. Он не должен превышать стойкость электрооборудования к импульсному напряжению. Для УЗИП I-го класса Up не превышает 4 кВ. Уровень напряжения защиты Up для устройств II-го класса не должен превышать 2,5 кВ, для III-го класса — 1,5 кВ. Это тот уровень, который должна выдерживать техника.
Ещё несколько важных параметров, которые необходимо знать для выбора УЗИП. Максимальное длительное рабочее напряжение Uc — действующее значение переменного или постоянного тока, которое длительно подаётся на УЗИП. Оно равно номинальному напряжению с учетом возможного завышения напряжения в электросети.

Минимальное требуемое значение Uc для УЗИП в зависимости от системы заземления сети

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

Выбор защитной аппаратуры: чувствительное оборудование и оборудование здания Выбор защитной аппаратуры: бытовая техника и электроника Выбор защитной аппаратуры: производственное оборудование Выбор защитной аппаратуры: ответственное оборудование

Сегодня многие крупные потребители электрической энергии с успехом используют на территории России высококачественные элементы УЗИП. Положительные результаты испытаний и эффективность применения УЗИП в России позволяют говорить о том, что их использование в российских условиях выгодно и удобно. Остается подобрать нужную модель устройства и установить ее на объекте.

Источник: Компания «АСберг АС»

УЗИП для частного дома

Во время грозы довольно часто возникают токовые импульсы, способные полностью вывести из строя приборы, оборудование, электронную аппаратуру, установленные внутри помещений. Для того чтобы защититься от негативных воздействий потребуется УЗИП для частного дома, представляющий собой устройство защиты от импульсных перенапряжений. Эти приборы применяются в низковольтных сетях, напряжением до 1 кВ. Область применения защитных устройств охватывает не только промышленные предприятия, но и частные жилые объекты.

1. Назначение УЗИП
2. Конструкция
3. Принцип работы
4. Классификация и характеристики
5. Схема подключения
6. Ошибки при монтаже и подключении

Назначение УЗИП

До недавних пор основными средствами защит от перепадов напряжения считались УЗМ – устройства защитные многофункциональные. Они надежно защищали оборудование при наступлении аварийных ситуаций. Эти приборы массово устанавливаются в квартире, а также владельцами частных домов, и ни у кого не возникает сомнений в их целесообразности. С УЗИП наблюдается совершенно другая ситуация. Многие хозяева просто не понимают, что такое УЗИП и для чего нужен, ведь на объекте уже установлены УЗМ?

УЗИП обеспечивает защиту не от какого-то незначительного повышения напряжения с 220 до 380 вольт, а от мгновенного импульса, достигающего нескольких киловольт. При таких высоких значениях реле напряжения становится просто бесполезным, поскольку оно выйдет из строя вместе с другим оборудованием.

С другой стороны, УЗИП в силу своей специфики, не способно защитить сеть от перепадов в десятки или сотни вольт. Таким образом, не существует альтернативы УЗИП или реле напряжения, каждое из этих устройств используется отдельно, функционально дополняя друг друга и повышая тем самым степень защищенности объекта.

Импульсное высокое перенапряжение возникает даже при ударах молнии на значительном расстоянии от воздушной линии. Удар в ЛЭП на опоре может произойти очень далеко от дома, а импульс с высокой вероятность все равно проникает в домашнюю сеть. Общая протяженность кабелей и проводов в современных домах может достигать нескольких километров. Принимая на себя грозовой импульс, они получают огромное наведенное напряжение, с которым сможет справиться только УЗИП. После его срабатывания сеть оказывается обесточенной, и вся электроника остается в целости и сохранности.

Конструкция

Конструктивные особенности того или иного прибора зависят от степени защиты, которую он обеспечивает. Поэтому в качестве основы могут использоваться варисторы или разрядники. В обычном режиме эти устройства выступают в качестве байпаса, создавая резервный путь для электрического тока на случай аварийной ситуации. С этой целью УЗИП через шунт соединяется с заземлением.

Чаще всего для защиты объектов и электрики используются варисторные устройства. Они оборудуются тепловой защитой, обеспечивающей нормальную работу приборов в течение продолжительного времени. Постоянное воздействие токов с высокими амплитудами приводит к износу варистора и снижению его показателя – максимально допустимого рабочего напряжения. Увеличенные токи утечки, проходящие через корпус, нередко приводят к его перегреву и деформации. Пластик расплавляется и фазные клеммы оказываются коротко замкнутыми с металлической ДИН-рейкой.

Поэтому вместе с варисторами устанавливается тепловая защита или термический размыкатель. Их простейшая конструкция состоит из контакта с пружиной, припаянного к выводу УЗИП, который, в свою очередь, связан с пожарной сигнализацией. В некоторых приборах используются контакты, подключаемые к автономной сигнализации, срабатывающей при неисправностях устройства и передающей сигнал в места получения и обработки информации.

Иногда под воздействием огромных токов тепловая защита может отреагировать с некоторой задержкой, что приводит к образованию дуги и расплавлению корпуса. Поэтому, во избежание подобных ситуаций, последовательно с УЗИП устанавливаются тепловые предохранители с необходимыми характеристиками. Они устойчивы к высоким импульсным перенапряжениям и отличаются очень быстрым срабатыванием. Подобная защита обеспечивает своевременное полное или частичное отключение электрической сети.

Принцип работы

Все защитные устройства УЗИП разделяются на две основные категории:

• Ограничители перенапряжений сети – ОПС.
• Ограничители импульсных напряжений – ОИН.

Эти приборы обладают двумя видами защиты:

• Несимметричная или синфазная защита. При возникновении перенапряжения все импульсы перенаправляются на землю по маршрутам фаза-земля и нейтраль-земля.
• Симметричная или дифференциальная защита. В случае перенапряжений направление энергии изменяется в сторону другого активного проводника: фаза-фаза или фаза-ноль.

Принцип работы УЗИП заключается в использовании в нем варистора, представляющего собой полупроводниковый резистор с нелинейными характеристиками. В обычном состоянии сети в 220 V он свободно пропускает через себя электрический ток. Когда при ударе молнии в цепи возникает импульс, происходит резкий скачок напряжения. Под его воздействием происходит снижение сопротивление в УЗИП и возникает запланированное короткое замыкание.

В результате, срабатывает автоматический выключатель, и вся цепь оказывается отключенной. Резкий перепад напряжения не затрагивает электрооборудование и через него не будут протекать высокие токи.

В зависимости от конструкции, все УЗИП разделяются на несколько видов, для каждого из которых предусмотрена собственная схема подключения:

• Коммутирующие. Они отличаются высоким сопротивлением, которое впоследствии под действием сильных импульсов мгновенно снижается до нуля. Основой этих устройств служат разрядники.
• Ограничивающие приборы – ОПН. Они также отличаются высоким сопротивлением. В отличие от предыдущих устройств, его снижение происходит постепенно. Резкий рост напряжения приводит к такому же резкому росту силы тока, проходящего непосредственно через варистор. За счет этого происходит сглаживание электрических импульсов, а прибор возвращается в исходное положение.
• Комбинированные устройства соединяют в себе свойства варисторов и разрядников, выполняя функции обоих устройств.

Классификация и характеристики

Как выбрать УЗИП для частного дома? Все защитные устройства классифицируются по своим функциональным возможностям и, соответственно, отличаются собственными техническими характеристиками.

По классам защиты эти приборы условно подразделяются:

• 1-й класс (В). Защищают от ударов молний в систему электроснабжения, нейтрализуют атмосферные и коммутационные перенапряжения. Устанавливаются в щитках ВРУ на вводе или внутри главного распределительного щита. Обязательны к установке в отдельных зданиях, расположенных на открытой местности, на объектах, оборудованных молниеотводом или находящихся возле высоких деревьев. Величина номинального разрядного тока для таких устройств составляет от 30 до 60 кА.
• 2-й класс (С). Используются для защиты сетей от остаточных явлений, связанных с атмосферными и коммутационными перенапряжениями, которые смогли преодолеть прибор 1-го класса. Монтируются в местные распределительные щитки, например, на вводе в квартиру. Номинальное значение разрядного тока находится в пределах 20-40 кА.
• 3-й класс (D). Непосредственно защищают электронную аппаратуру от перенапряжений и помех, прошедших сквозь устройство 2-го класса. Монтируются в распределительных коробках, розетках или в самом оборудовании. Типичным примером является сетевой фильтр, в который подключаются компьютеры. Номинальный разрядный ток для таких приборов – 5-10 кА.

Перечень основных характеристик УЗИП:

• Величина номинального и максимального сетевого напряжения, на которое рассчитано конкретное защитное устройство.
• Значение рабочей частоты тока, необходимой для нормального функционирования УЗИП.
• Подобрать показатель номинального разрядного тока, многократно пропускаемого устройством без потерь работоспособности.
• Величина максимального разрядного тока, однократно пропускаемого через УЗИП без выхода из строя защитного устройства.
• Значение напряжения защиты. Означает степень максимального падения напряжения под действием импульса (кВ). Указывает на способность УЗИП путем подбора к ограничению перенапряжения.

Схема подключения

Защитные устройства подключаются по разным схемам в зависимости от сетевого напряжения 220 и 380 V. Такие сети могут использоваться в однофазной сети или трехфазной. Основным приоритетом схемы является ее бесперебойная или безопасная работа. В первом случае допускается временное отключение от молниезащиты во избежание перебоев в электроснабжении. Второй вариант не допускает такого отключения даже на короткое время, возможно лишь полностью отключить подачу электричества.

Чаще всего подключение УЗИП выполняется в однофазных сетях с заземляющей системой TN-S или ТТ. В этом случае к защитному устройству выполняется подключение фазного, а также двух нулевых проводников – рабочего и защитного. Вначале фазный провод и ноль подключаются к своим клеммам, после чего через общий шлейф они выводятся на линию с оборудованием.

Защитный проводник соединяется с заземляющим проводом. Монтаж УЗИП в однофазной сети выполняется сразу же за вводным автоматом. Все контакты прибора имеют свои обозначения, поэтому проблем с подключением обычно не возникает.

Представленная схема подключения используется для трехфазной сети, подключенной к заземляющей системе по варианту TN-S или ТТ. От однофазной она отличается наличием пяти проводников, идущих от источника питания. В их число входят три фазных и два нулевых проводника – рабочий и защитный. Три фазы и ноль подключаются к клеммам, а защитных проводник соединяется с корпусом электроприбора и землей, выполняя функцию своеобразной перемычки.

При использовании системы заземления по схеме TN-C, существует еще одна возможность произвести подключение УЗИП в трехфазной сети. Основным отличием является соединение рабочего и защитного проводников в общий провод PEN. Данная схема подключения считается устаревшей и применяется в домах старой постройки, где отсутствует заземление и заземляющие проводники.

В случае возникновения перенапряжения в каждом из трех вариантов высокий ток направляется в сторону земля при помощи монтажа заземляющего или общего защитного провода, не позволяя импульсу причинить вред оборудованию.

Ошибки при монтаже и подключении

Эффективность работы УЗИП во многом зависит от его правильного выбора, установки и подключения. Поэтому, перед тем как подключить УЗИП нужно учитывать следующие факторы:

• Нельзя устанавливать прибор в щитке с некачественным заземляющим контуром. Первый же удар молнии разрушит не только все оборудование, но и саму щитовую. Высоким токам просто некуда будет уходить.
• Неправильный выбор УЗИП в частном доме, когда устройство несовместимо с действующей системой заземления. Необходимо внимательно изучить техническую документацию перед покупкой.
• Установка УЗИП не с тем классом защиты.
• Не следует ограничиваться одним устройством. В некоторых случаях могут понадобиться 2 или даже 3 прибора, которые нужно правильно выбирать.
• Класс УЗИП перепутан с местом его установки. Защитная схема подключения серьезно нарушается и становится неэффективной.

В любом случае, перед оборудованием защитной системы с помощью этих устройств, следует проконсультироваться с опытными специалистами.

Как подключить УЗИП – схемы подключения

УЗИП – устройство защиты от импульсных перенапряжений

Заземление в частном доме своими руками: схемы, устройство, подключение

Устройство защиты от импульсных перенапряжений

Схема подключения стабилизатора напряжения в частном доме

Источник: gk-rosenergo.ru