Грозозащита в щитке: Подключение УЗИП в щитке: схема, видео, фото – Гроза, молния и средства защиты электросети своими силами / Habr

Подключение УЗИП в щитке: схема, видео, фото

Исправная и долгосрочная работа бытовой техники и электроники напрямую зависит от качества потребляемой энергии. Текущие значения напряжения и тока в электрических сетях по тем или иным причинам не всегда соответствуют заданным величинам. Для приведения искаженных параметров электроэнергии в норму служат системы стабилизации, установленные на вводе электрической сети дома или квартиры, а также в схемах электронных устройств. Однако не следует забывать, что в электрических сетях имеет место явление импульсного перенапряжения, которое длится всего доли секунды. Величина действующего напряжения при этом может многократно превысить номинальное и безвозвратно вывести из строя оборудование. Причиной появления импульсов могут служить воздействие грозы на электрические системы или коммутационные процессы в понижающих трансформаторных подстанциях, а также в схеме установок с высокой реактивной нагрузкой. Защитить электрические сети и оборудование можно с помощью устройств защиты от импульсных перенапряжений. В этой статье мы рассмотрим, как должно выполняться подключение УЗИП в щитке.

Правила и особенности установки

Установку устройств защиты от перенапряжения регламентируют Правила устройства электроустановок (ПУЭ), являющиеся основным нормативным документом в вопросах безопасного обслуживания электрических установок. Согласно требованиям ПУЭ, устройства защиты от перенапряжения подлежат обязательной установке на объектах с предусмотренной системой молниезащиты, а также в домах, электроснабжение которых осуществляется по проводам воздушных линий, в регионах, с годовой продолжительностью грозовых периодов, превышающих 25 часов.

Необходимость подключения УЗИП на объектах в районах, где грозы не являются частым явлением, носит рекомендательный характер, однако, учитывая, к каким разрушительным последствиям может привести прямой удар молнии, целесообразно выполнить все необходимые мероприятия для защиты от данного вида стихии даже для негрозоопасной местности.

Молниезащита дома

Защита от импульсных напряжений промышленных и административных зданий, многоквартирных домов входит в сферу деятельности электромонтажных организаций. Установка и подключение УЗИП в частном доме или в квартире ложится на плечи хозяина жилья, поэтому каждому домовладельцу необходимо, хотя бы в общих чертах, знать основные правила обустройства защиты от импульсных перенапряжений, а также как установить и как подключить необходимое для этого оборудование.

Монтаж УЗИП необходимо выполнить соблюдая требования технических нормативов, которые предусматривают 3 уровня защиты. В качестве первого уровня защиты находят применение вентильные разрядники, которые относятся к категории УЗИП 1 класса. Они обеспечивают защиту от непосредственных грозовых воздействий на линии электропередач и устанавливаются в ВРУ (вводных распределительных устройствах). Дополнительная защита от удара молний и коммутационных процессов в понижающих трансформаторных подстанциях обеспечивается защитными аппаратами 2 класса, которые устанавливаются и подключаются в распределительных щитах дома или квартиры. Для защиты электроники и электротехники, чувствительной даже к незначительным импульсным перенапряжениям служат УЗИП 3 класса, подключение которых производится в щитке питания потребителей в непосредственной близости от них.

Как установить оборудование для того, чтобы обеспечить трехступенчатую защиту от импульсных перенапряжений, показано на схеме:

Молниезащита дома

Более доступное объяснение:

Молниезащита дома

Варианты подключения

Одним из важнейших вопросов является, как подключить УЗИП в щитке. Практически все варианты подключения идентичны и указаны в техническом паспорте изделия. Способы монтажа приборов защиты могут отличаться, в зависимости, где они будут установлены, в однофазной или трехфазной сети, также в зависимости от системы заземления.

Самой современной и отвечающая всем требованиям безопасности является система заземления tn-s, при которой нулевой рабочий (N) и нулевой защитный (PE) провод во всей системе энергоснабжения работают раздельно. Система tn-c-s представляет комбинированный вариант, при котором N и PE от источника питания до ВРУ дома объединены в один провод, после которого начинается разделение нулевого и защитного проводника. Следует помнить, что данная схема не будет работать без заземления, поэтому необходимо обязательно произвести его обустройство. Система tn-c наиболее простая и распространенная в устаревшем жилом фонде система заземления, при которой роль нулевого и рабочего проводника выполняет один провод (PEN).

Ниже на схеме показано, как подключить УЗИП класса II в однофазной сети, установленного в щитке квартиры или частного дома с двумя вариантами системы заземления. Для такого варианта подключения необходимо подобрать простейший одноблочный защитный аппарат, с соответствующим рабочим напряжением.

Схема подключения с системой заземления tn-c:

Молниезащита дома

Если предусмотрена система заземления tn-s, в данном случае потребуется установка и подключение УЗИП, состоящего из двух модулей, конструкцией которого предусмотрены отдельные клеммы, для подключения фазного, нулевого рабочего и защитного проводов, обозначенные соответствующей маркировкой.

Молниезащита дома

Подключение УЗИП в трехфазной сети осуществляется так, как показано на фото:

Трехфазный УЗИП фото

При монтаже УЗИП следует предусмотреть средства защиты сети в случае короткого замыкания в приборе и произвести его подключение через автомат или через предохранитель. Установку аппарата можно производить до и после счетчика, во втором случае прибор учета электроэнергии останется не защищенным от импульсного перенапряжения.

На видео ниже наглядно демонстрируется, как подключить данный аппарат в щитке:

Вот мы и рассмотрели, как должно выполняться подключение УЗИП в щитке. Надеемся, предоставленная схема, видео и фото примеры пригодились вам и помогли понять, как подключить данный защитный аппарат.

Будет полезно прочитать:

Гроза, молния и средства защиты электросети своими силами / Habr

По итогам майских гроз пришлось провести ревизию сгоревшего оборудования и хотя ущерб был не так велик материально, но выход из строя некоторого оборудования нарушил устоявшийся комфорт проживания в собственном доме. Так я решил обратиться к специалистам в своей области, проконсультироваться и расширить систему защиты.

Исходные данные: дом, 3 фазы (15 кВт на дом), заземление штырем в 3 м длиной, автономная электросистема на базе солнечных батарей

На фото результат короткого замыкания со стороны линии 10 КВ. Защита не отработала на районной подстанции. Так выглядит вводной щит со стороны 0.4КВ. Автомат IEK на 100А не смог разорвать дугу между губками. Далее по линии стоял МАП HYBRID 9кВт 48В. Отделались легким испугом: в инверторе поменяли варистор, после чего МАП ожил, правда, перестал нормально работать порт RS232. То есть серьезная авария на подстанции, которая сожгла автоматический предохранитель на 100 Ампер, отразилась на инверторе только сгоревшим варистором и ошибками на контроллере, а весь прочий функционал устройства сохранился, как и вся техника, подключенная после него – достойная похвалы работа.

А ниже на фото узел учета со стороны 10 КВ

Эта авария случилась не в моем доме, но мне эти фотографии передали специалисты компании МикроАРТ. В свое время я решил переключиться на оборудование

российского производителя для своей гибридной солнечно-сетевой электросистемы и описывал эти устройства тут и тут.
У меня же был следующий случай: во время грозы молния ударила в мою подстанцию или рядом, в результате чего отработала защита на вводе в дом. Результатом той грозы явилось сгоревшее зарядное устройство аккумуляторов, подключенное к сети в момент грозы, сгоревшее реле автоматики вентиляции (реле питалось от линии, которую поддерживало то самое ЗУ), а инвертор МАП Hybrid 4.5 кВт начал мигать экраном и перестал генерировать. После грозы перезапуск всех систем вернул дом к электроснабжению, инвертор запустился без проблем, а я задумался о серьезной защите домашней электросети.

Немного теории

Во время грозы в обычной квартире или офисном здании должны отработать защиты, установленные стационарной электросетью. В коттеджном поселке, деревне или на дачах защита, как правило, ограничивается вкопанным заземлением на подстанции и предохранителем, отключающим всю сеть от работы. Причем, по правилам подключения, заземление должно быть смонтировано также на каждом втором столбе и отдельно на конечном, где производится подключение абонентского дома. Пройдя по свой деревне и осмотрев более полусотни столбов, я не нашел ни одного заземления, то есть остается полагаться только на себя.

Вторым «убийственным» фактором является наведенное электричество. Во время молнии происходит довольно мощный всплеск ЭМИ, а проводка дома, по сути, является большой антенной. Чем ближе молния, тем больше вероятность скачка напряжения во внутренней сети. С таким явлением постоянно сталкивались и продолжают сталкиваться монтажники домовых локальных сетей, когда свитчи без заземления, во время грозы, сгорают целыми цепочками.

Итак, нам нужно защититься от внешнего импульса, который может прийти с подстанции и от внутреннего скачка, который может случиться при молнии рядом с домом.

Практика

Молниеотвод

Если Ваш дом находится на возвышении, далеко от любых строений и является высшей точкой на местности, то лучше озаботиться молниеотводом. Устройство это надежное, но необходимо четко высчитать площадь покрытия. На эту тему есть масса материалов в сети. Скажу только, что действие молниеотвода распространяется конусом от высшей точки к земле. Для «прикрытия» всего дома надо ставить либо два молниеотвода с металлическим тросом между ними, либо один, но довольно высоко. Если заземление молниеотвода выполнено отдельно от общего заземления, то необходимо применить систему уравнивания потенциалов.

Выдержки из ИНСТРУКЦИИ ПО УСТРОЙСТВУ МОЛНИЕЗАЩИТЫ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ РД 34.21.122-87:
«В качестве заземлителей молниезащиты допускается использовать все рекомендуемые ПУЭ заземлители

электроустановок, за исключением нулевых проводов воздушных линий электропередачи напряжением до 1 кВ. „
“2.5. Для исключения заноса высокого потенциала в защищаемое здание или сооружение но подземным
металлическим коммуникациям (в том числе по электрическим кабелям любого назначения) заземлители защиты от
прямых ударов молнии должны быть по возможности удалены от этих коммуникаций на максимальные расстояния,
допустимые по технологическим требованиям. „

Ввод сети в дом

Опасность ввода высокого напряжения страшна не только в грозу, но и при перехлестывании проводов на столбах или большом перекосе фаз. Обычное дело для деревенских электросетей, когда напряжение по фазам может составлять 180, 200 и 240 В. ГОСТ допускает подачу питания с отклонением напряжения до 10% (если точно, то +10% и -15%) от нормы в 220 в, то есть от 187 до 242 В. Но не вся поставляемая аппаратура может выдержать такие перепады напряжения. Для обычной защиты лучше всего применять стабилизаторы напряжения. Причем есть трехфазные и однофазные стабилизаторы. Чаще всего три однофазных стабилизатора будут работать лучше одного трехфазного, хотя бы потому, что у простейших устройств отслеживается напряжение по одной фазе и изменение (увеличение или снижение) напряжения происходит по всем трем. Упрощенно: при подъеме напряжения со 180 до 220 В, произойдет рост напряжения на другой фазе с 210 до 250 В, что чревато для оборудования. Поэтому отслеживание каждой из фаз будет надежнее. Кроме того, можно выделить несколько типов стабилизаторов:

  • ЛАТР
  • Релейный
  • Симисторный

Первый обладает высокой точностью установки напряжения, поскольку моторчик скользит водилом по обмоткам и задает нужное напряжение. Плюсы: низкая цена, высокая точность выдаваемого напряжения. Минусы: низкая скорость реакции на скачки напряжения, физический износ механики
Второй обладает повышенной скоростью переключения обмоток трансформатора, но так как мощности могут достигать десятка и более кВт, то контакторы реле изнашиваются и рано или поздно могут залипнуть, что приведет к печальным последствиям. Плюсы: доступная цена, достаточная скорость переключения. Минусы: недостаточная надежность ввиду использования механических реле.
Третий тип наиболее интересный, но и наиболее дорогой. Использование мощных ключей позволяет мгновенно реагировать на изменение входного напряжения и переключать обмотки трансформатора. Физического износа, как и залипания контактов попросту нет. Кроме того, переключение происходит при переходе синуса через ноль, поэтому и скачки также исключены. Плюсы: высокая скорость срабатывания, отсутствие физического износа. Минусы: высокая цена.

Для себя я выбрал более дорогой, но и более надежный вариант, стабилизатор с симисторным управлением СН-LCD “Энергия» на 6 кВт. Так как у меня уже стоит инвертор на 4.5 кВт, который в пике может выдавать до 7 кВт, то решено было выбрать стабилизатор с номинальной мощностью 6 кВт и возможностью выдавать в пике до 7.4 кВт.

Об особенностях работы этих стабилизаторов и какие вообще бывают стабилизаторы можно подробно прочитать здесь.
Ну а мне было интересно его разобрать и посмотреть, что там внутри.

Вскрытие стабилизатора показало

Как видно из фото, стабилизатор использует тороидальный трансформатор, который при тех же размерах, что Ш-образный, имеет больший КПД и меньший вес. Сам трансформатор изготовлен в Туле, а стабилизатор разработан и собран в Москве. Таким образом можно смело заявлять о полностью российском производстве, которое сумели организовать и сохранить в компании МикроАРТ.

Итак, я подстраховался от проседания и роста напряжения в диапазоне 125-275 Вольт, но что делать, если будет резкий скачок напряжения, сильно выходящий за эти пределы? Инвертор как-то показал мне по фазе 287 В, после чего ушел в защиту. Но подай на него 380 В и он попросту сгорит, как и стабилизатор. Хотелось защитить дорогое оборудования. Требовался какой-то расцепитель, который при пороговых значениях напряжения отключал бы внешнюю сеть. Лучше уж остаться без сети, чем потом чинить или менять сгоревшее оборудование. Выход был найден — реле контроля сетевого напряжения УЗМ-51M1.

Этот девайс создан для обеспечения работы одной фазы, при этом можно вручную задавать верхний и нижний пороги напряжения, при которых реле будет срабатывать. Время отключения составляет около 20 мс, что является очень неплохим показателем. При этом, небольшие просадки или некоторое превышение напряжения не вызовут моментального отключения, а запустится таймер отключения. При возврате параметров к норме реле самостоятельно подключит нагрузку к сети. Итак, домашние устройства защищены от перепадов и скачков внешней электросети при помощи реле контроля напряжения и стабилизатора. В случае исчезновения сети начинает работать инвертор. А что делать, если внешняя сеть уже отключена, молния бьет рядом и проводка дома работает, как антенна?

Защита внутренней сети

Будем исходить из того, что все розетки имеют правильную разводку, заземление выполнено должным образом и лишний заряд стекает в землю. Но скачок напряжения во внутренней сети легко губит всю технику, поскольку все защиты стоят для обороны от внешних скачков. А вот от внутренних наводок ничего нет. С этой мыслью я обратился к инженерам МикроАРТ, когда забирал стабилизатор и мне порекомендовали «Устройство защиты от молний и наводок» — УЗИП.

Это своеобразный разрядник, который при появлении критического напряжения между фазой и землей пропускает через себя импульс, отправляя его на заземление. То есть во время грозы, когда молния ударит рядом и напряжение в домашней сети поднимется до нескольких киловольт по фазному проводу относительно земли и превысит определенное значение, этот УЗИП просто пустит весь заряд в землю. Поэтому он ставится перед инвертором, одним концом подключаясь к фазе, а другим к заземлению. Стоит учесть, что разряд может быть существенным, поэтому на сечении заземляющего провода экономить не стоит, иначе сопротивление провода может оказаться критичным и не успеть передать импульс в землю.

Так выполнено подключение к внешней сети и генератору:

Я уже упоминал, что у меня есть автономная система на солнечных батареях. По проводам, идущим от солнечных батарей, также может прийти серьезный импульс, выводя из строя солнечный контроллер, а за ним и инвертор. Поэтому на каждый из проводов от солнечных батарей я также повесил УЗИП.

Защита от генератора

На самый аварийный случай, когда внешней сети нет, солнца не видно, а аккумуляторы уже сели, у всех автономщиков есть резервный вариант — бензо\дизель генератор. Он позволит домашней сети функционировать, самому поработать мощным инструментом, да еще и аккумуляторы подзарядить. Подобную топологию резервирования я описывал в своем материале тут. Проблема такого подключения заключается в том, что большинство генераторов выдают крайне нестабильное и «шумное» питание. Иной раз инверторы или зарядники просто не могут работать с таким питанием. Для подавления помех есть специальный сетевой фильтр. Можно обойтись стандартным «пилотом», но он рассчитан, как правило, на мощность до 2-3 кВт, а от генератора зачастую потребляется больше. Итак, я нашел еще и ЭМИ (электромагнитный импульс) фильтр: Сетевой фильтр подавления ЭМП.

Он выдерживает потребляемую мощность до 11 кВт, чего вполне достаточно для питания целого дома, если имеется мощный генератор. Он имеет сквозное подключение и отдельный контакт для заземления.

Итоги проведенных работ

Результатом одной грозы и малых потерь явилось переосмысление способов защиты, как от внешних энергетических коллизий, так и от внутренних. Кроме того, увеличилась защищенность всех электроприборов в доме, как от перепадов напряжения, так и от резких скачков и импульсов. Дополнительно повысилась автономность за счет подключения генератора через фильтр, что гарантирует стабильный заряд батарей и нормальную работу инвертора.
В итоге, электросистема поменялась. До:

Так стало ПОСЛЕ установки защиты:

Схема подключения генератора довольно проста. Любой из проводов объединяется с имеющейся землей и нулем, заведенным в дом. Второй провод после этого становится фазой. Важно выбрать такой переключатель, который будет исключать одновременное замыкание фазы генератора и фазы с подстанции.

Первый запуск всей системы выглядел так:

Как выбрать защиту от перенапряжения (УЗИП) для частного дома и дачи

Любые бытовые электроприборы, работающие в домашней проводке, создаются изготовителями для питания от гармоничного сигнала синусоиды с напряжением 220 или 380 вольт.

Сложная электронная техника использует выпрямленный специальными блоками постоянный ток.

Когда форма и амплитуда питающего напряжения изменяется, то она сильно влияет на качество работы бытовых потребителей, снижая их ресурс.

Внутри бытовой сети часто случаются нарушения технических нормативов поступающей в дом электроэнергии. Этот вопрос подробно раскрыт в статье, посвященной электрической безопасности частного дома и дачи.

Защите бытовой домашней техники необходимо уделять серьезное внимание:

Какие импульсы тока могут возникнуть в бытовой домашней сети

Характер протекания тока по оборудованию принят за основу для проектирования электрических приборов и показан на картинке ниже.

Формы электрических сигналов тока
Идеальная синусоида и выпрямленный из нее постоянный ток обеспечивают номинальный режим эксплуатации. Его нарушить может импульс, пришедший от:

  1. разряда молнии;
  2. перенапряжения электросети аварийными режимами.

Приведенные на нижних графиках характеристики носят общий характер. Они меняются в каждом конкретном случае. Однако, следует сразу заметить, что импульс молнии по величине значительно больше, а по времени продолжительнее на 17 крат (350/20=17).

Мощность молнии намного превышает импульс обычного перенапряжения сети, обладает повышенными разрушительными способностями по сравнению с ним.

Поэтому для устранения последействий молнии применяются специализированные защиты импульсного типа.

Практические рекомендации по использованию УЗИП

Сведем их к четырем пунктам:

  1. Импульсные защиты рассчитываются на режим пребывания в готовности к срабатыванию при нахождении под номинальным напряжением сети. При возникновении перенапряжений от аварий они могут повреждаться, сами требуют защиты.
    Автоматический выключатель создается для эксплуатации синусоидальных или постоянных токов. К работе под импульсном разрядом молнии он не приспособлен.
    Защита УЗИП автоматами запрещена. Для нее выбирают только предохранители.
  2. По условиям безопасной эксплуатации корпус УЗИП первого класса лучше использовать цельной конструкцией без добавочных модулей съемного типа.
  3. При выборе устройств защит от импульсного перенапряжения, предназначенных для обработки токов молний более 20 кА с соотношениями импульса 10/350 миллисекунд, необходимо ориентироваться на разрядники.
  4. Монтаж УЗИП следует выполнять в электрическом щите с металлическим корпусом, который наиболее отвечает требованиям пожарной безопасности.

Алгоритм выбора УЗИП по току молнии

Разберём его на примере, представленном картинкой ниже.

Алгоритм выбора УЗИП по току молнии
Электрическая энергия в дом может поступать по воздушной линии, оборудованной:

  1. самонесущими изолированными проводами СИП — ВЛИ;
  2. обыкновенными проводами без внешнего слоя изоляции — ВЛ.

Наличие диэлектрического слоя на токопроводящих элементах воздушной линии уменьшает воздействие разряда молнии, влияет на конструкцию работающего УЗИП и его схему подключения.

При питании дома от ВЛИ создается система заземления по схеме TN-C-S. УЗИП монтируется между фазными проводниками и PEN. Место расщепления PEN на РЕ и N провода при удалении на 30 метров от здания требует дополнительной защиты.

Наличие на доме смонтированной внешней молниезащиты, подвод металлических коммуникаций инженерных систем влияют на электрическую безопасность здания, выбор и схему подключения УЗИП.

Схема включения УЗИП- в системе TN-C-S
Рассмотрим четыре варианта возможных схем.

Вариант 1

Условия

Электричество поступает по ВЛИ. Здание:

  • без внешней молниезащиты;
  • с отсутствующими металлическими коммуникациями, встроенными в дом;
  • схема системы заземления TN-C-S.
Решение

При такой ситуации вероятность образования прямого удара молнии в здание резко снижается:

  • изоляцией проводов ВЛИ;
  • отсутствием молниеприемника защиты и внешних металлических открытых токопроводящих частей.

Поэтому вполне достаточно защититься от импульсов перенапряжения, обладающих формой 8/20 мкс для тока.

Вполне подойдет УЗИП с комбинированным классом защит 1+2+3 в едином корпусе марки DS131VGS-230. Причем, ее защитная функция по устранению импульсов тока молнии формы 10/350 мкс с амплитудой до 12,5 кА вряд ли будет использована.

Размах тока от импульсов перенапряжения можно выбрать из диапазона 5÷20 кА с учетом периода грозовых дней. Проще остановиться на максимальном значении.

Вариант 2

Условия

Электричество поступает по ВЛИ. Здание:

  • без внешней молниезащиты;
  • с металлическими коммуникациями водо- или газопровода, встроенными в дом;
  • схема системы заземления TN-C-S.
Решение

По сравнению с предыдущим случаем здесь возможен грозовой разряд молнии по трубопроводу силой до 100 кА. Этот ток внутри трубы разветвится на оба конца по 50 кА. С нашей стороны дома эта часть разделится по 25 кА на контур заземления и здание.

PEN проводник заберет свою долю в 12,5 кА, а оставшаяся половинка импульса такой же силы сквозь УЗИП станет проникать в фазный провод. Поэтому ее надо будет подавлять.

Вполне можно выбрать ту же модель УЗИП, что и ранее, но ее возможность защиты от импульса молнии с формой 10/350 мкс и размахом до 12,5 кА будет абсолютно необходима.

Вариант 3

Условия

Электричество поступает по ВЛИ. В здании:

  • внешняя молниезащита смонтирована;
  • отсутствуют металлические коммуникации, встроенными в дом;
  • схема системы заземления TN-C-S.
Решение

Грозовой разряд в 100 кА попадает по молниеприемнику, разделяется на два потока по 50 кА в заземляющее устройство и электросхему здания.

Схема работы УЗИП при разряде в молниеприемник-
На РЕ шине от повторно разветвляется на PEN проводник и фазный провод по 25 кА. Сквозь УЗИП, таким образом, будет протекать импульс с формой 10/350 мкс и силой 25 кА. С такими параметрами и требуется подбирать защиты.

Вариант 4

Условия

Электричество поступает по ВЛИ. У здания:

  • внешняя молниезащита смонтирована;
  • имеются металлические коммуникации водопровода, встроенные в дом;
  • схема системы заземления TN-C-S.
Решение

Разряд молнии в 100 кА после молниеприемника двумя потоками по 50 кА расходится на контур заземления и электрическую схему вводного устройства. Второй поток тоже разделится поровну: 25 кА растекается через трубы водоснабжения, а очередные 25 тоже делятся по 12,5 кА на PEN проводник и фазный провод через УЗИП. Его можно выбрать той же конструкции, как и во втором варианте.

Особенности выбора УЗИП при питании от ВЛИ

В четырех разобранных примерах за основу электроснабжения здания взяты ВЛИ с СИП. У них обрыв нуля, а, следовательно, появление линейного напряжения 380 вместо фазного маловероятно. Посему выбор УЗИП можно ограничивать максимальным напряжением сети.

Учитывая рабочие нагрузки в рассмотренных четырех вариантах для УЗИП, последние вполне допустимо монтировать в металлических шкафах внутри дома. С учетом небольших габаритов здания допустимо устанавливать одно устройство УЗИП между потенциалами фазы и PEN проводника.

Вариант 5

Условие

Электричество в здание поступает по воздушной ЛЭП с оголенными проводами.

Решение

При такой ситуации высока вероятность грозового разряда в провода ВЛ, а у дома используется схема системы заземления ТТ.

Схема включения УЗИП в системе TT
Требуется создавать защиту от проникающих импульсов не только от фазных проводов относительно земли, но и от нулевого. Последняя рекомендуется в большинстве случаев, но может не применяться по местным условиям.

При подключении к открытым проводам ВЛ на электрическую безопасность дома влияет конструкция ответвления. Ее выполнение возможно:

  1. кабелем;
  2. самонесущими изолированными проводами СИП, как на ВЛИ;
  3. открытыми проводами без изоляции.

При воздушном ответвлении меньшие риски обеспечивают изолированные по отдельности провода СИП с сечением от 16 мм кв и созданием промежутка относительно фазных и нулевого проводников. В них прямой удар молнии практически нереален, но он может попасть в место разделки около изоляторов на вводе. Тогда на фазе появится 50% от силы грозового разряда.

Этот случай необходимо исключать:

  • заводом СИП внутрь вводного устройства;
  • подключением РЕ шины щитка к заземляющему устройству с блокированием возможности удара молнии в это место с внешней стороны здания.

Без комплексного выполнения этих условий потребуется монтировать УЗИП на 50 кА 10/350 мкс, а при выполнении — ток молнии в открытый фазный провод силой 100 кА разделится на два потока, из которых 50 кА пойдет в сторону здания на столб ввода. Когда он стоит последним на линии, то весь разряд войдет в дом, а если ВЛ проложена дальше, то разделится на наше строение и уйдет к другим.

Эти условия являются определяющими при выборе УЗИП по силе разряда молнии.

На воздушной ЛЭП с открытыми проводами вероятен обрыв нуля, что требует выбора УЗИП на напряжение до 0,4 кВ, а не 220 вольт.

При монтаже УЗИП следует учитывать заводские рекомендации изготовителя, изложенные техническими характеристиками по схемам подключения в разных системах заземления, их особенности. Иначе от применения защиты возможен больший вред, чем польза.

Роль предохранителя в защите УЗИП

Протекание грозы обычно происходит при шквальном ветре, который может оборвать PEN проводник ВЛ во время или перед ударом молнии. Через рабочий ноль потечет фазный ток.

При разряде молнии по открытому проводу фазы у нас отрабатывает УЗИП, через который потечет импульс от грозы и ток, сопровождающий обрыв PEN, по цепочке: предохранитель, разрядник, шину РЕ и контур заземления.

Все эти элементы обладает определённым электрическим сопротивлением, снижающим величину протекающего тока. Его можно просчитать, определить по закону Ома значение сопровождающего тока, сравнить с характеристиками УЗИП. Если они разрешают эксплуатацию при большей величине, то предохранитель можно не использовать.

Для закрепления опубликованного материала рекомендуем к просмотру два видео.

Компания «Электромир» своим видеороликом объясняет, почему в любом доме необходимо устанавливать УЗИП.

Видео «Вебинар об УЗИП» компании «Дни решений» дает рекомендации на вопросы по выбору и оценке работы устройств импульсной защиты.

Задавайте вопросы по изложенной теме в комментариях, делитесь материалом статьи с друзьями в соц сетях.

Полезные товары

Грозо | и молниезащита для частного дома | Электрика и слаботочка

Частный дом, для истосковавшегося по свободе и тишине жителя города — желанная мечта. Но, как и любая мечта, владение домом в реальности несет не только радость и покой, но и массу задач, которые в отличие от условий многоквартирного дома нужно решать не домоуправлению, а самому хозяину. Это и отопление, и канализация, и уборка мусора и прочее и прочее.

Однако помимо очевидных проблем, которые все так или иначе решают, есть вопрос, который в подавляющем большинстве случаев даже не поднимается на обсуждение — грозо- и молниезащита дома. Разумеется, речь не идет о классическом молниеотводе, на многие метры вздымающемся ввысь, например над автозаправками или нефтебазами, для обычного частного дома это и впрямь лишнее. Но кое-какая защита от «шалостей» Зевса все же нужна, особенно если мы не хотим ограничивать себя примитивными электроприборами образца середины 20-го века. О ней и поговорим в нашей статье.

Вначале немного теории…

Небесное электричество это впечатляющее и красивое зрелище. Как говаривал классик, май и гроза неразделимы, и без гроз лето потеряло бы значительную долю своего очарования. Но, в отличие от нас, электроника переносит разряды молний далеко не так благостно, и чем она сложнее, тем все хуже.

Корень проблемы в явлении электромагнитной индукции, благодаря которому работают наши сотовые телефоны и телевизоры. Вкратце, оно заключается в том, что при любом электрическом разряде, вблизи него возникает электромагнитное поле, которое вначале резко возрастает, а затем так же быстро спадает до нуля. И любой металлический проводник, оказавшийся в «зоне действия» этого поля, на короткое время становится антенной, превращающей напряженность поля в обычное напряжение, измеряемое в Вольтах.

image001.png

Разумеется, разряд молнии, с его колоссальной мощностью, способен вызывать это явление в достаточно удаленных проводниках — до десятков километров. А теперь представим себе сложную электронную схему, содержащую сотни тонких медных дорожек, на каждой из которых внезапно появляется напряжение, превышающее напряжение питания в несколько раз. Я думаю, не нужно объяснять, что от этого она может выйти из строя, и часто все-таки выходит.

А теперь — практика

В городских квартирах электроника более-менее защищена самим зданием. Арматура в железобетоне поглощает большую часть энергии поля, порождаемого молнией. Для любителей технических деталей — наберите в поисковике «клетка Фарадея», это интересно.

Частный дом достаточно редко имеет армированные стены и тем более крышу, поэтому для защиты электроники в его стенах приходится идти на ухищрения — например можно вмуровать в стену металлическую сетку и заземлить ее. Но, памятуя о том, что любая экономика должна быть экономной, лучше соизмерять затраты на такую модернизацию с соображениями здравого смысла.

Основное такое соображение состоит в том, что гораздо чаще простого «дистанционного» заноса перенапряжения, оно заносится через питающую и информационную сеть. Оно и понятно, электричеству намного легче преодолеть километры, разделяющие молнию и вашу любимую ЖК-панель по медному проводу, чем через воздух, который крайне неохотно проводит электричество. Именно поэтому, давайте обратим пристальное внимание на…

Устройства защиты от перенапряжений

Если обратиться к технической литературе или профильным сайтам, посвященным защите оборудования от импульсных перенапряжений, то без предварительной подготовки можно просто утонуть в пучинах профессионального жаргона, всевозможных марок, производителей, установщиков и прочей информации. Я потратил массу времени, чтобы сформировать какое-то более-менее внятное и логичное представление о типах защитной аппаратуры, областях ее использования и ее ассортименту, и, дабы оградить вас от необходимости проходить этот путь заново, постараюсь изложить эту информацию ниже.

По простому — устройство защиты от перенапряжения (УЗИП), это устройство, которое подключается к проводу электросети или слаботочки (телефония, интернет) и преграждает путь импульсам, которые попадают в сети благодаря разрядам молний.

Но импульсы, к сожалению бывают разные. Пользуясь рыболовной аналогией, поясню так: сеть с мелкими ячейками и тонкими нитями задержит мелкую рыбешку, но крупная рыба просто порвет ее и уплывет прочь. Так же как и крупноячеистый невод с прочными ячейками поймает крупных рыб, а мелких упустит.

Мощность импульса варьируется в очень широком диапазоне — от самых слабых фликеров (импульсных перенапряжений), порожденных очень далекими молниями или работающими неподалеку искрящими электроприборами (например сваркой), до сверхмощного перенапряжения, возникающего от молнии, ударившей неподалеку в провод воздушной линии. Защита нужна и от того, и от другого, и от всех импульсов, находящихся по шкале мощности между этими крайними случаями.

Для обеспечения защиты «по всем фронтам» применяется не одно УЗИП, а целых три, включенных одно за другим, на манер фильтра, в котором крупные ячейки сменяются все более и более мелкими. И каждое отвечает за свой тип импульсов.

1-я ступень УЗИП — «В»/класс I

image003.png

УЗИП — самые мощные. Внутри они представляют собой искровой разрядник, включенный между фазными и нулевым проводами и землей. Для нормального напряжения он просто разомкнут и никак не влияет на протекание электротока. Но при достижении определенного напряжения, искровой промежуток (меньше миллиметра) пробивается, и излишнее напряжение отводится на землю.

Нужно помнить о том, что пробой и отвод потенциала происходит не мгновенно, и для того, чтобы энергия перенапряжения не успела достичь приборов, которые мы хотим защитить, эту ступень защиты лучше поместить подальше от щитка распределения, желательно прямо на столбе воздушной линии, с которой берется электричество. Очень хорошо для этого подходит щиток со счетчиком, который в последнее время вешают на столбе, для защиты от нерадивых потребителей электричества.

При невозможности вынесения этого УЗИП за пределы дома, его можно установить в распределительном щите рядом с остальной автоматикой, для чего нужно поставить между ним и остальными приборами так называемую «отделяющую индуктивность», которая задержит распространение мощного импульса на время, достаточное для сработки УЗИП. И еще одно — поставьте его в отдалении от прочих приборов, при срабатывании он искрит — будь здоров!

2-я ступень УЗИП — «С»/класс II

image005.png

Это устройство выполняют двоякую функцию. Во-первых он «подчищает» остаточную энергию, которая остается после срабатывания первой ступени УЗИП — ее тоже вполне достаточно, чтобы спалить тонкую электронику. И во вторых оно защищает от перенапряжений, которые возникают при ударе молнии в землю вблизи проводов линии электропередачи. Энергия такого импульса велика, но для срабатывания УЗИП первой ступени ее недостаточно.

Оно чаще всего представляет собой варистор — полупроводник, имеющий при нормальном напряжении очень большое сопротивление, которое резко понижается при повышении напряжения до определенного уровня. Включается это УЗИП так же как и первая ступень — между токоведущими проводами и землей, но помещается в распределительном щите.

Существуют варианты устройств, объединяющие первую и вторую ступень защиты от перенапряжений, например Flashtrab фирмы Phoenix Contact, но они достаточно дороги. Плюс они должны быть сделаны именитым производителем, так как объединение двух ступеней защиты — задача в техническом плане нетривиальная и требует высокого технологического уровня производства.

3-я ступень УЗИП — «D»/класс III

image007.png

Этот тип УЗИП, как и предыдущий суть варистор, пробиваемый повышенным напряжением, но намного более чувствительный. Обычно он «открывается» при достижении напряжения 280 Вольт.

Это тип защиты самый ювелирный, и по сути необходим только для самых ответственных и сложных приборов, обычно для компьютеров, в том числе серверов, мини-АТС, промышленных контроллеров и т. д. Если две предыдущие ступени обычно устанавливаются на линии 220/380 Вольт, то эти УЗИП, обычно в виде маленьких выводных компонентов устанавливаются на слаботочные линии локальных сетей слаботочные линии локальных сетей, интернет и телефона. Более того, их установка на эти линии, в условиях частного дома просто обязательна, если, конечно, вы не хотите раз в полгода менять роутер, сетевую карту компьютера и прочие связанные с сетью устройства.

Кроме классических, модульных корпусов, такие УЗИП изготавливаются в виде модулей, которые крепятся за розеткой, в виде переходников, встраиваются в удлинители (это то, что в обиходе называют «сетевой фильтр»), что позволяет оптимизировать затраты, защитив именно те приборы, которые того требуют.

Что же нам нужно?

Однозначно ответить на такой вопрос, конечно нельзя. Но можно обозначить критерии целесообразности той или иной меры защиты.

В средней полосе России вероятность прямого удара молнии в дом очень мала. Для ориентировки — один удар в 50 лет. Соответственно, сооружение молниеотвода будет очень большой перестраховкой. Вероятность прямого удара молнии в линию электропередачи намного выше, но до дома дойдет только тот удар, который придется на участок линии от трансформаторной подстанции до дома, что бывает редко. Но если случится — сгорит все, поэтому установку первой ступени УЗИП я рекомендовал бы всем — оно того стоит.

Вторая ступень УЗИП нужна в том случае, если в доме есть мало-мальски сложная электроника. Если речь идет о бабушкином доме с лампами накаливания и ламповым же телевизором, то, пожалуй оно и ни к чему. Но в остальных случаях, которых большинство, его однозначно нужно ставить.

image009.png

Третья ступень нужна во-первых на линии телефона и интернет, а во-вторых, на компьютер. Для слаботочки лучше всего организовать отдельную секцию в распределительном щите, очень удобные варианты есть у фирмы ABB, где и разместить кросс-панели с разрядниками (рис. справа). Для компьютера достаточно сетевого фильтра, только нужно брать хороший, например Pilot-GL, потому как более дешевые модели никакой реальной защиты не обеспечивают.

Учитывая тенденцию к усложнению бытовой аппаратуры и бытовой автоматики, вложение в защиту от перенапряжений можно без лукавства назвать вложением в будущее вашего дома. Каким оно будет — решать вам и только вам. Удачи!

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *