Установка импульсного разрядника УЗИП

Даже при кратковременных импульсных скачках напряжения существует вероятность нанесения непоправимого ущерба дорогостоящим электроприборам. В худшем случае данное явление может вызвать пожар. Скачки напряжения могут возникнуть из-за грозы, перехлёста проводов, прямых ударов молнии, ДТП или электромонтажных работ. Чтобы избежать таких ситуаций, необходимо воспользоваться защитным устройством. Данная разработка позволит избежать возникновения короткого замыкания.

Что такое УЗИП и где оно применяется

Прежде чем ознакомиться с ключевыми характеристиками устройства, стоит узнать, что собой представляет ограничитель перенапряжений, который работает в электрических системах, в которых напряжение до 1 кВ. Он хорошо знаком многим электрикам как устройство защиты от импульсных перенапряжений УЗИП.

Каждый современный человек заставляет свой дом электротехникой, не задумываясь о том, что может произойти КЗ, и всё перегорит в один миг. Это многоуровневое устройство обеспечивает надёжную защиту домашних дорогостоящих электроприборов.

Если пользоваться защитным устройством, тогда можно не беспокоиться об импульсных перенапряжениях. При помощи изделия можно ограничить переходное напряжение, снизить его амплитуды до уровня, безопасного для электротехники или оборудования. Устройство обычно используют как для гражданского строительства, так и на промышленных объектах.

Использование устройства регламентируется ГОСТ Р 51992-2002 «Устройства для защиты от импульсных перенапряжений в низковольтных силовых распределительных системах». Согласно этому нормативному акту, устройство подразделяется на три категории, которые будут рассмотрены в данной статье.

Ограничитель напряжения на практике имеет свое обозначение: ограничитель перенапряжений сети ОПС (ОПН), ограничитель импульсных напряжений ОИН. Но все они имеют одинаковые функции и принцип работы.

Принцип действия устройства

Принцип действия защитного устройства достаточно прост. Как правило, УЗИП может мгновенно устранить перенапряжение. Это несложная схема отвода напряжения. К примеру, если напряжение нормальное, то сопротивление варистора будет определяться мегаомами. Если на линии появляется перенапряжение, тогда варистор перемещается в категорию кабеля. Через проводник проходит электрический ток, который устремляется в заземление.

Когда в разрядниках фиксируется действие грозового разряда при перенапряжении, тогда это может пробить воздушный проход в перемычке, которая соединяет фазы с контуром заземления. Импульс с высоким напряжением бьет в землю. В случае с вентильными разрядниками понижение высоковольтного импульса в цепи с искровым промежутком происходит на резисторе.

УЗИП в газонаполненных разрядниках подходят для строений, где внешняя система молниезащиты или подача электроэнергии происходит по воздуху за счет спецлиний.

Оборудования с варистором подключаются параллельно с защищаемым устройством. В случае отсутствия импульсного напряжения ток, который идет через варистор, составляет почти ноль. Однако при возникновении перенапряжения сопротивление оборудования резко падает, оно пропускает ток, рассеивая поглощенную энергию, что приводит к снижению напряжения до номинала. Таким образом варистор возвращается в непроводящий режим.

УЗИП обладает встроенной тепловой защитой, которая исключает выгорание при истечении срока эксплуатации. Однако со временем устройство выходит из строя, и нужно произвести замену ограничителя напряжения. О неполадках информирует сам индикатор.

Основные виды

К виду сетевой помехи относят как перенапряжение, связанное с перекосом фазы большей длительности, так и перенапряжение, вызванное грозовым разрядом.

Грозовой разряд представляет собой мощное импульсное перенапряжение. Оно возникает при попадании молнии в электросистему. Если расстояние от разряда молнии достигает до 1 км, тогда подобное импульсное перенапряжение может стать причиной выхода из строя электротехники. При прямом попадании удара производится мгновенный импульсный ток до 100 кА/с. Как правило, длительность разряда составляет до 1 мС.

Если имеется система громоотвода, импульс разряда может равномерно распределиться между громоотводом, сетью питания, линией связи, а также бытовыми коммуникациями. Данный процесс зависит от конструкции самого сооружения, коммуникационной системы, а также прокладки линии.

Переключения в энергосети вызывает импульсное перенапряжение мощности. Например, если отключить разделительный трансформатор, который имеет мощность 1кВА 220/220 В от сети, тогда вся энергия выбрасывается в нагрузку в виде высоковольтного импульса с напряжением до 2 кВ.

Мощность любого трансформатора в энергосети гораздо больше, соответственно, и выбросы будут мощнее. Помимо этого, переключения происходят на фоне возникновения дуги, которая становится источником радиочастотных помех.

Амплитуда и тип перенапряжения импульса меняются не столько от источника помехи, сколько от параметров самой сети. Не бывает двух одинаковых случаев импульсного перенапряжения, но для производства и испытаний устройств защиты существует стандарт параметров тока, формы и напряжения, перенапряжения в различных случаях.

К примеру, для предполагаемого тока от разряда молнии берут импульс тока 10/350 мкс, а для косвенного воздействия молнии и разнообразных коммутационных перенапряжений — импульс тока с характеристиками 8/20 мкс. При сравнении двух устройств с высоким импульсным током разряда 20 кА при 10/350 мкс и 20 кА при импульсе 8/20 мкс реальная мощность первого окажется в 20 раз больше.

Коммутирующие защитные аппараты

У подобных ограничителей есть другие названия, например, искровой разрядник. Принцип действия данного устройства основан на применении явления искрового промежутка. Конструкция имеет воздушный зазор в перемычке, служащий для соединения линий электропередачи с контуром заземления. Цепь в перемычке разомкнута при номинальном напряжении.

Если происходит разряд молнии из-за перенапряжения в линии электропередачи, произойдет пробой воздушного зазора, цепь между фазой и землей будет замкнута, а импульс высокого напряжения будет напрямую заземлен. Конструкция разрядника клапана в цепи с искровым разрядником представляет собой подобие резистора, на котором подавляются импульсы высокого напряжения. Как правило, разрядники используются в высоковольтных сетях.

Ограничители (ОПН)

Благодаря новым устройствам удалось заменить более устаревшие громадные модели. Для определения работоспособности ограничителя следует тщательно ознакомиться с характеристиками нелинейного резистора, так как разрядник функционирует на основе вольтамперной функции.

При производстве варистора, как правило, применяется материал оксид цинка. Образование компонента происходит за счет соединения раствора с другими веществами. В результате получается p-n-переход с вольтамперными характеристиками. Если напряжение в сети соответствует номинальным параметрам, тогда ток в цепи варистора равен нулю. Когда в p-n-переходе возникает перенапряжение, происходит увеличение токопроводимости. Из-за этого значение напряжения падает до номинального параметра.

Комбинированные

Комбинированные приборы действуют в условиях нормальной работы при неблагоприятном напряжении от 0,94 до 1,96 значения. Такие модели оснащены резистором. В действии комбинированный прибор не только заземляет напряжение, но и параллельно стабилизирует значение в самой конструкции.

Классы

Такие устройства разделяют на несколько категорий:

• I предотвращает прямое воздействие попадания ударов молнии. Как правило, такие приборы имеют входное распределительное оборудование (АСУ). Его обычно используют для административных и промышленных зданий и жилых МКД;
• II способствует обеспечению защите распределительной сети от перенапряжения, которое может быть вызвано при переключении или выполнении функции вторичной защиты. Это делается с целью предотвращения воздействия сильного удара молнии. Как правило, их установка и подключение осуществляются непосредственно к сети в щитке;
• III тщательно защищает оборудование от импульсов напряжения, которые могут возникнуть в результате остаточных скачков и асимметричного распределения напряжения между фазовой и нейтральной линиями. Принцип действия подобного устройства — это работа при режиме фильтра высокочастотных помех. Их подключают и устанавливают в частных домах или квартирах. Особой популярностью пользуется изделие, изготовленное в виде модуля. Такое устройство легко устанавливается на DIN-рейку.

Критерии выбора устройства

Как правильно выбрать УЗИП с любым рабочим элементом (варистор, искровой разрядник, пробойный диод)? Как правило, следует учитывать следующие факторы:

• к основным параметрам сети относятся номинальный ток, напряжение. Учитывается также эффект защиты (пропускная способность и уровень напряжения защиты);
• факторы, которые могут оказать влияние на установку (конструкция, процесс подключения устройства);
• чтобы защитить силовую цепь от негативных факторов, нужно установить УЗИП, учитывая концепцию области. Выбирая тип устройства, следует обратить внимание на текущую нагрузку. Система защиты цепи управления и измерения основана на типе защищаемого сигнала и выборе УЗИП;
• изначально происходит определение основных параметров защищаемой цепи. С учётом номинального выдерживаемого напряжения сеть низкого напряжения 380/220 В разделяют на 4 категории (I-IV). Их нормированные значения составляют 1,5; 2,5; 4,0 и 6,0 кВ. Класс УЗИП должен соответствовать уровню защиты.

Также параметры устройства определяются по:

• номинальному напряжению;
• максимальному непрерывному рабочему напряжению в течение длительного времени;
• амплитуде импульсного тока, который может пройти по одному разу без повреждения цепи и устройства защиты (это относится к классу 1);
• амплитуде импульса с показателем 8/20 мкс, SPD (для класса II);
• амплитуде импульса тока, проходящего через УЗИП. Следовательно, устройство защиты от перенапряжений может выдерживать многократно;
• верхнему уровню напряжения защиты, который характеризует УЗИП, ограничивая напряжение на клемме при протекании тока;
• допустимому сопутствующему току (для разрядников);
• времени срабатыванию.

Как определить тип системы заземления

Для определения типа системы заземления нужно рассмотреть проводники PEN, то есть как они разделены. Если все готово, проводка похожа на систему TN-C-S. В этом случае для трехфазной цепи пять главных проводов выходят из основного распределительного щитка дома, а для однофазной цепи используются только три провода. PEN-проводники разделяются на два компонента: PE и N.

Основываясь на описанных принципах, можно легко определить тип системы заземления. Во всех случаях, когда система TN-C используется в частных домах, рекомендуется перенести ее на схему TN-C-S, которая является более перспективной и безопасной.

Значимость защищаемого оборудования

Защищаемые объекты делятся на несколько классов. Это те, которые наносят вред внешним факторам, жизни человека, а также животным.

К ним относят:

• объекты химической и нефтехимической отрасли;
• биохимический и бактериологический центры;
• заводы по производству взрывчатых веществ;
• атомную электростанцию.

Надежность защиты от молниевого удара на этих предприятиях достигает 0,98 (для отдельных предметов в зонах категории A она может быть установлена ​​на более высоком уровне 0,995). Данное явление может вызвать негативное действие, например:

• пожар;
• взрыв;
• выбросы токсичных веществ;
• повышенную радиацию на больших объектах;
• экологическую катастрофу, повлёкшую за собой материальный или человеческий ущерб.

Существуют и другие объекты, которые могут оказать негативное влияние на окружающую среду:

• предприятие по нефтепереработке;
• АЗС;
• мукомольный завод;
• деревообрабатывающие компании;
• предприятия, выпускающие изделия из пластмассы.

Надежность защиты для этих объектов должна быть не ниже 0,95. Негативное воздействие ударов молнии — пожары, взрывы в районе и вокруг него. Стены и потолки могут рухнуть, сотрудники получить серьезные травмы и даже погибнуть. Кроме этого, подобное повлечет значительные финансовые потери.

Также различают объекты, принадлежащие к специальной критической инфраструктуре. Речь идет про предприятия связи и ИКТ, трубопроводный транспорт, линии электропередач, оборудование центрального отопления, транспортную инфраструктуру. Надёжность защиты от удара на них составляет 0,9. Негативные последствия ударов молнии:

• нарушение связи;
• частичная или полная потеря контроля;
• выход из строя системы отопления;
• временное снижение качества жизни и потеря материала.

В последнюю категорию входят общие, промышленные и гражданские объекты и связанная с ними инфраструктура:

• жилые дома;
• промышленные здания (до 60 м высотой);
• дома в селах;
• объекты социально-культурного назначения;
• учебные заведения;
• больницы и музеи;
• храмы, церкви.

Гарантия от ударов молнии на них − 0,8. Негативные последствия ударов молнии: сильные пожары, повреждения зданий, нарушение движения транспорта, систем связи, возможная потеря исторического и культурного наследия, значительные материальные и финансовые потери.

УЗИП для частного дома: подключение и схема

Защитное устройство для частного дома можно подключить через однофазную и трехфазную сети, при этом для УЗИП схема подключения может быть различной.

Однофазная сеть (TN-S)

В качестве примера электрическая система серии Easy9 от Schneider Electric. Проводники подключены по следующему принципу: фаза, нулевой проводник для защиты. Его, как правило, устанавливают после включения автомата. Все контакты для подключения на любом приборе указаны.

Трехфазная сеть (TN-S)

Устройство серии Easy9 производится Schneider Electric. Его используют для трехфазной сети. В одиночку это электрооборудование не может предотвратить прямые удары молнии. Рекомендуется защитить оборудование с помощью специального предохранителя.

Трехфазная сеть (TN-C)

Подключение к заземляющей системе TN-C-S осуществляется по современным стандартам. Первый вариант это 4-полюсный входной автоматический выключатель, а второй— 3-полюсный вход.

УЗИП — крайне важное устройство. Каждая система заземления нуждается в подборе соответствующего типа. Чтобы сделать правильный выбор, желательно прислушаться к советам опытных специалистов.

Сообщение Установка импульсного разрядника УЗИП появились сначала на RusEnergetics.ru.