Как работает узип – ГОСТ Р МЭК 61643-12-2011 Устройства защиты от импульсных перенапряжений низковольтные. Часть 12. Устройства защиты от импульсных перенапряжений в низковольтных силовых распределительных системах. Принципы выбора и применения — groupnk.ru — Группа НК — комплексные поставки электрооборудования в Москве и регионах

Содержание

Что такое УЗИП

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.

По принципу действия УЗИП разделяются вентильные и искровые разрядники, нередко применяемые в сетях высокого напряжения, и ограничители перенапряжения с варисторами.

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.

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 включает	Где 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 60364.

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.

УЗИП – устройство защиты от импульсных перенапряжений

Содержание:

Назначение
Конструкция
Принцип работы
Виды УЗИП
Классы защиты
Характеристики
Особенности подключения

Обычное перенапряжение представляет собой превышение граничного показателя напряжения в сторону увеличения в конкретной сети. Что касается импульсного перенапряжения, то здесь все процессы происходят в виде резкого скачка напряжения на участке между фазой и землей, занимающего доли секунд. Подобные перепады наносят вред не только самой сети, но и оказывают разрушающее воздействие на все подключенные приборы. Защититься от подобных ситуаций поможет УЗИП – устройство защиты от импульсных перенапряжений.

Назначение

Основной функцией УЗИП является защита сетей и подключенного оборудования от высоких импульсных напряжений, возникающих в результате непосредственного или косвенного влияния разрядов грозы и прочих негативных факторов, происходящих в этой сети.

Подобные аномалии могут появиться не только вблизи, но и при попадании молнии в ЛЭП на значительном расстоянии от объекта. Помимо грозы, причинами импульсов нередко становятся мощные агрегаты и оборудование, запускаемые в той же самой сети. Как правило, это сварочная аппаратура, электродвигатели, конденсаторы и другие аналогичные устройства.

Приборы категории УЗИП актуальны не только в частном секторе, но и среди владельцев квартир многоэтажных домов. Все они до предела насыщены тонкой электронной аппаратурой с повышенной чувствительностью, и сильный кратковременный импульс может просто вывести ее из строя без возможности восстановления. Следует помнить, что от этого явления не спасают автоматы, УЗО, УЗМ и другие традиционные защитные средства.

Таким образом УЗИП способны защитить от многих негативных явлений:

Разряды молний, поражающие электросети и приборы, вызывающие сильные скачки напряжения под прямым или косвенным воздействием.
Импульсные перенапряжения, возникающие из-за переходных процессов коммутации при включении-выключении мощного оборудования.
Короткие замыкания, возникающие на удалении, способные вызвать перенапряжение в домашней сети.

Данные устройства могут называться по-разному. Кроме УЗИП, они называются ОПС – ограничители перенапряжений сети, или ОИН – ограничители импульсных напряжений. Все они выполняют одни и те же функции, действуя совершенно одинаково.

Конструкция

УЗИП изготавливаются по стандартным размерам в модульном исполнении. Поэтому они легко монтируются на обычную ДИН-рейку, шириной 35 мм. В соответствии с классом защиты, в конструкцию прибора может входить от 1 до 4 модулей. Отработанные секции, выполнившие свою защитную функцию, легко заменяются новыми. Для этого центральная часть корпуса оборудована специальными направляющими под новые модули. Таким образом, замена выполняется быстро, поскольку не требуется отключать провода и демонтировать все устройство.

Основным защитным компонентом служит варистор, представляющий собой разновидность полупроводников. Для его изготовления применяется керамическая смесь и окись цинка. К ним добавляются специальные примеси, создающие уникальные запирающие свойства готового элемента, на котором основан принцип действия всего прибора. Кроме того, каждый модуль отдельно защищен от повышенных токовых нагрузок.

На передней панели имеется окно с дисплеем, где отображается состояние и работоспособность устройства. Подключение проводников осуществляется через клеммы, предназначенные для входа и выхода. Надежность контактов повышается за счет насечек, существенно увеличивающих площадь соприкосновения и снижающих сопротивление самих контактов. Подключая провода, нужно обязательно соблюдать полярность. Во избежание путаницы, каждая клемма промаркирована в соответствии со своим предназначением.

Принцип работы

Устранение перенапряжения выполняется в двух основных режимах:

Несимметричный или синфазный. Используются схемы фаза-земля и нейтраль-земля, при которых вся избыточная энергия отводится в землю.
Симметричный или дифференциальный. Здесь используются варианты фаза-фаза и фаза-нейтраль, где вся энергия перенаправляется для отвода по другому активному проводнику.

То, как работает УЗИП, полностью зависит от исполнения и конструкции аппаратуры. Первый вариант предполагает использование вентильных и искровых разрядников, особенно эффективных в сетях с высоким напряжением. Когда на них воздействует грозовой разряд, под влиянием перенапряжения в перемычке пробивается воздушный зазор. Поскольку она соединяет фазу и контур заземления, то высокое импульсное напряжение уйдет в землю.

Если вместо воздушного используется искровой промежуток, то для гашения импульса применяется резистор. УЗИП с газонаполненными разрядниками рекомендуется устанавливать на объектах, где имеется внешняя система молниезащиты или подача электроэнергии осуществляется при помощи воздушных линий.

Второй вариант представляет собой ограничитель перенапряжения, сконструированный на основе варистора, подключаемого параллельно с оборудованием, находящимся под защитой. В обычном рабочем режиме через варистор проходит ток очень малой величины, приближенной к нулю. Однако, при возникновении перенапряжения, его сопротивление резко снижается и высокий ток свободно проходит через защитный компонент, рассеивая при этом всю полученную энергию. После этого напряжение снижается до номинального и варистор вновь работает в непроводящем режиме.

Все приборы оборудуются встроенной тепловой защитой, предупреждающей выгорание в конце срока эксплуатации. Неоднократные срабатывания приводят к потере полезных качеств варистора, и он превращается в постоянный проводник тока. Такое состояние определяется индикатором, а информация об этом выводится на дисплей.

Виды

Рассматриваемые защитные устройства имеют один или два ввода и условно разделяются на следующие типы УЗИП:

Коммутирующая аппаратура. Отличается высоким сопротивлением, мгновенно падающим до нуля при сильном импульсе. Типичными представителями является разрядник.
Ограничивающие устройства. К ним относятся ОПН – ограничители сетевого перенапряжения с таким же высоким сопротивлением. В отличие от коммутирующей аппаратуры, сопротивление здесь снижается постепенно. Основой конструкции является варистор, плавно сглаживающий высокие импульсы, а затем возвращающийся в исходное состояние.
Приборы комбинированного типа соединяют в себе разрядник и варистор, выполняя функции обоих компонентов.

Классы защиты

УЗИП классифицируются по защитным свойствам и подразделяются на такие классы:

1-й класс. Соответствует 4-й категории перенапряжения. Непосредственно защищает от прямых попаданий разрядов, монтируется в ГРЩ или ВРУ. Обязательно устанавливается при расположении объекта на открытой территории или в окружении высоких деревьев.
2-й класс. Рассчитан на 3-ю категорию перенапряжения и дополняет УЗИП класса 1. То есть, УЗИП 1 и 2 класса используются вместе. Защищает сети от внутренних перенапряжений, вызванных коммутационными воздействиями. Устанавливается в обычный распределительный щит.
3 класс. Работает со 2-й категорией перенапряжения, нейтрализует остаточные коммутационные и атмосферные импульсы. Устраняет помехи высокой частоты, преодолевшие защиту 2-го класса. Устройства III класса монтируются в розетки, распределительные коробки или непосредственно в защищаемые устройства.

Данные устройства дополнительно разделяются по степени токовых разрядов:

Класс В. Состоит из воздушных или газовых разрядников, выдерживающих ток 45-60 кА. Монтируются на вводе объекта, в главных щитах или ВРУ.
Класс С. Устройства на основе варисторов с токами разрядки 40 кА. Монтируются в типовых электрощитах.
Класс D. Используется вместе с классом С при оборудовании кабельных вводов под землей.

Между каждым типом УЗИП длина проводки соблюдается от 10 метров и более.

Характеристики

Выбор защитной аппаратуры во многом зависит от знания его параметров и технических характеристик. Показатели по каждой модели отображаются в ее документации, важно знать сам перечень и что представляет собой каждая позиция.

Для всех УЗИП общие характеристики будут такими:

Величина номинального напряжения (Un) в данной сети, для которой предназначено защитное устройство. Как правило, находится в пределах 230-440 вольт.
Максимально допустимое по продолжительности рабочее напряжение Uc. Эту величину устройство должно периодически выдерживать на протяжении всего срока эксплуатации.
Величина импульсного тока (Iimp). Рассчитывается по заряду и пиковому значению импульса при испытании. Этим током испытывается устройство защиты от импульсных перенапряжений УЗИП 1-го класса.
Значение номинального импульсного разрядного тока. Применяется для испытаний приборов 2-го класса, которые должны выдерживать его многократные воздействия.
Величина максимального импульсного разрядного тока, который УЗИП 2-е классы может пропустить через себя один раз без выхода из строя.
Максимальное падение напряжения, определяющее уровень защиты прибора во время прохождения импульса. Определяется его способность к ограничению перенапряжения, появляющегося на клеммах.
Напряжение защищаемых линий в среднем составляет 1-2 кВ.
Максимальный разряд, выдерживаемый аппаратурой в зависимости от степени защиты – от 10 до 60 кА.
Время срабатывания защитного устройства не превышает 25 нс.

Особенности подключения

Монтаж УЗИП будет разным в одно- или трехфазных электросетях. Применяемая схема направляется по выбору пользователя на бесперебойную или безопасную работу. В одном случае потребуется временное отключение от молниезащиты, чтобы исключить перебои в электроснабжении. В другом – запрещается отключать молниезащиту даже на незначительное время.

Когда устройство подключается к однофазной сети с заземляющей системой TN-S, тогда задействуются проводники фазы, нулевые рабочий и защитный. В начале в нужные клеммы подключается фаза и ноль, а затем через общий шлейф выполняется соединение с линией оборудования. Защитный проводник соединяется с заземляющим проводом. Установка прибора осуществляется сразу же за вводным автоматическим защитным устройством. Промаркированные контакты исключают возможные ошибочные действия при монтаже.

При соединении с трехфазной сетью с такой же системой заземления TN-S, используется уже пять проводников. Три из них являются фазными, а два нулевых выполняют функции рабочего и защитного проводников. С клеммами соединяются только три фазы и ноль. Подключение защитного проводника производится на корпус электрооборудования и на землю, играя роль своеобразной перемычки.

Таким образом, в обоих вариантах подключения высокий ток перенапряжения будет уходить в землю, не причиняя вреда подключенным электронным устройствам.

УЗИП так ли он нужен — 3 класса защиты от импульсных перенапряжений.

Классы или типы УЗИП — чем отличаются?

Все УЗИП подразделяются на три класса или три типа. Эти классы подсказывают в каких местах нужно ставить, то или иное устройство.

1 класс

Защищает от перенапряжения, спровоцированного прямым попаданием молнии в здание или молниеотвод.

Этот тип рассчитан на пиковое значение тока с фронтом 10/350мс.

Что это означает? Это значит, что рост тока до максимального значения происходит в течение 10мс. Далее его значение падает на 50% через 350мс.

Такое наблюдается именно при прямом ударе молнии. Это очень малое время воздействия, на которое остальные защитные аппараты зачастую не успевают среагировать. А при достаточном импульсном токе, просто выходят из строя, никак не защищая подключенное оборудование.

А вот УЗИП при максимальных величинах данного параметра гарантированно защитит цепь хотя бы один раз.

УЗИП 1 класса устанавливаются непосредственно на вводных щитовых промышленных и административных зданий.

Тип 1 используется при наличии системы молниезащиты – молниеотвод, металлическая сетка на здании.

Кстати, устройства класса 1 соответствующей конструкции, при воздушном вводе проводом СИП и наличии хорошего контура заземления, можно легко установить непосредственно на опоре через специальные прокалывающие зажимы и арматуру.

2 класс

Обеспечивает защиту от импульсных скачков напряжения, которые появляются при включении-отключении очень мощного оборудования, либо при непрямом попадании молнии.

Они рассчитаны на пиковое значение тока с фронтом 8/20мс. То есть, максимум тока достигается за 8мс, а спадает он наполовину за 20мс.

Автоматы, УЗО, реле опять же пропускают такой импульс, не успевая среагировать вовремя.

УЗИП 2 класса должны монтироваться в вводных распредустройствах многоквартирных жилых зданий или в уличных ВРУ частных коттеджей и домов.

При воздушном вводе в здание это условие прямо регламентируется правилами ПУЭ.

Получается, что УЗИП Т-2 должны использоваться практически всегда.

3 класс

Защищает от остаточных импульсных перенапряжений, образующихся при коротких замыканиях, либо после гашения основного импульса, первыми двумя классами УЗИП.

Третий класс часто встраивают в сетевые фильтры и удлинители.

Эта защита нужна очень чувствительному электронному оборудованию. Например, дорогостоящим медицинским приборам, компьютерам и т.п.

Третий класс применяют только как дополнительную защиту к Т-2, и он имеет более низкую разрядную способность.

Тип Т-3 обязательно устанавливается, если приборы расположены далее 30 метров от вводного УЗИП Т-2.

Обратите внимание, что для обеспечения селективности защиты, нельзя устанавливать УЗИП разных классов параллельно один за другим в одном месте. Иначе максимальный ток молнии изначально пойдет совсем не через то устройство и элементарно сожгет его.

Чтобы этого не произошло, между УЗИП разного класса должен быть развязывающий элемент – индуктивность. Роль этой индуктивности выполняет обычный кабель или провод.

Рекомендуемое расстояние между разными УЗИП – не менее 10 метров.

Принцип работы

Как работает УЗИП? Очень просто. При кратковременном превышении напряжения от заданного значения, происходит резкое падение сопротивления варистора, встроенного в корпус.

Вот наглядная схема принципа работы такого прибора. Через автомат 220В подключена однофазная нагрузка. В этой же цепочке присутствует УЗИП.

Один его контакт сидит на фазе, другой на заземлении. Подключение в цепь параллельное!

При этом всегда обращайте внимание на длину проводников, которыми подключено УЗИП. Они играют существенную роль.

Так на кабеле длиной всего 1 метр, от молнии может генерироваться перенапряжение в 1000В.

Для эффективной защиты приходится уменьшать расстояние по кабелю. Поэтому общая длина всей цепочки, через которую подключается УЗИП (провод на фазу + провод до заземления) не должна превышать 50см!

А сечение самого кабеля для типа-2 должно быть от 4мм2 и выше, для класса 1 от 16мм2 и выше. Более подробно о всех нюансах подключения и ошибках при выборе правильной схемы читайте в отдельной статье.

Но вернемся к принципу работы. При нормальном однофазном напряжении в пределах 220В, встроенный варистор имеет большое сопротивление. Соответственно ток через него не течет.

Если же происходит кратковременный импульс, во много раз превышающий пороговое напряжение, варистор резко меняет внутреннее сопротивление, вплоть до нулевых значений.

Вследствие чего фаза через него спокойно устремляется на заземляющий контур. И все перенапряжение, грубо говоря, сливается в землю.

Как только импульс проходит, варистор автоматически возвращается в нормальное (закрытое) состояние.

При достаточно длительном воздействии импульса создается искусственное короткое замыкание, на которое срабатывает автомат, отключая всю цепочку.

Получается, что УЗИП “повреждается” раньше, чем защищаемое оборудование. Тем самым, оно его и спасает. При этом нельзя сказать, что УЗИП одноразовое устройство.

Все будет зависеть от величины импульса, его продолжительности, грозового разряда и силы тока.

Остаточное напряжение, которое все равно в некоторой степени доходит до эл.приборов в этот кратковременный промежуток времени, получается сглаженным до безопасной величины и не оказывает негативных последствий.

Есть модели УЗИП моноблочные, а есть картриджные, со съемным варисторным блоком.

При его выходе из строя вам не придется менять целиком все устройство, достаточно будет заменить один элемент. Это все равно что поменять сгоревший предохранитель.

Как узнать, что УЗИП вышло из строя? По цветному индикатору на передней панели.

Он должен поменять свою раскраску с зеленого на красный.

Не путайте, индикатор выпадает и сигнализирует не просто о срабатывании, а о выходе из строя элемента!

Автомат или предохранитель перед УЗИП

Обязательным условием установки УЗИП является наличие аппарата защиты перед ним – автомата или предохранителя.

Причем специалисты рекомендуют ставить именно предохранитель.

В любом автоматическом выключателе есть катушка, обладающая индуктивностью. А вы эту самую катушку, состоящую из множества витков, устанавливаете последовательно в цепь с УЗИП. Помните, что мы ранее говорили про максимальные расстояния проводников для подключения устройства?

Так вот, выставив перед УЗИП автомат, у вас получится ситуация, когда ток молнии, помимо самого ОПС, вынужден будет пройти через всю катушку, образуя на ней дополнительное напряжение. Иногда эта величина может доходить до 100кВ!

Поэтому и ставят перед УЗИП предохранители с плавкой вставкой, длина которой всего пару сантиметров.

Кстати, есть модели УЗИП, в которых плавкая вставка встроена в корпус устройства.

Только не путайте назначение всех этих предохранителей или автоматов. Они не нужны для защиты самого ОПС. Их обязанность — отсоединить после срабатывания поврежденный элемент цепи.

УЗИП выполнив свою главную задачу, остается фактически “закороченным”, и подать напряжение на все остальное оборудование с короткозамкнутым элементом внутри цепи вы не сможете.

При этом у данной защиты, когда она стоит непосредственно перед самим аппаратом, а не на главном вводе, есть один существенный недостаток. Дело в том, что большинство молний многокомпонентные и их разряд вызывает не один импульс, а несколько.

Причем импульсы эти достигают устройства одномоментно. Представьте себе такую картину – пришла первая волна максимальной величины и заставила не просто сработать УЗИП, но и вывела из работы сменный модуль (выпал красный индикатор) с аппаратом защиты до него.

И тут же за первым импульсом накатывает второй (всего через 60-80мс), а защиты то уже нет! Поэтому иногда лучше защиту в виде автоматов или предохранителей размещать на главном вводе. Она после первого срабатывания будет гасить всю сеть 220В.

УЗИП чаще всего выходят из строя (срабатывают без возможности восстановления параметров варистора) по двум причинам:

слишком большое напряжение или разряд, который превышает рабочий диапазон (неправильно выбрали или установили не там, где надо)

длительное перенапряжение (не кратковременный импульс)

Например, при обрыве нейтрали или при длительном однофазном КЗ.

Источник

Поделиться новостью в соцсетях

Аккумулятор для шуруповерта: новые возможности для эффективной работы

« Предыдущая запись

Деревянная стремянка: секреты изготовления надежной конструкции своими руками

Следующая запись »

Популярное

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.

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.
По принципу действия УЗИП разделяются вентильные и искровые разрядники, нередко применяемые в сетях высокого напряжения, и ограничители перенапряжения с варисторами.
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.
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 включает

Где 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 60364.
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.
Нужно ли вам устройство для защиты от импульсных перенапряжений
Импульсные перенапряжения в электрических сетях — не редкость. Возникают они при прямых или близких ударах молний, из-за переключений в высоковольтных сетях, а также из-за различных аварийных процессов. При этом особой опасности подвергаются частные домовладения, которые получают питание по воздушной линии электропередачи (ВЛ).
Молния — это электрический разряд атмосферного происхождения, который развивается между грозовым облаком и землей или между грозовыми облаками. Считается, что ток прямого удара молнии, составляет примерно 100 тысяч Ампер, а напряжение до 1 миллиарда Вольт. Форма импульса перенапряжения при ударе молнии показана на рисунке ниже.
Очевидно, что воздействие напряжения в десятки тысяч вольт на электроприборы, рассчитанные на 220В приведет как минимум к выходу их из строя, а чаще — к их возгоранию.
Когда нужно применять УЗИП
Защита зданий и сооружений от возгораний при прямом попадании молнии осуществляется молниеотводами. Для жилых зданий он представляет собой сваренную сетку из стали диаметром 8 мм на плоской кровле, с шагом ячейки 15х15 или трос, протянутый на коньке кровли, если она скатного типа.
Защита техники и электропроводки от воздействий молнии осуществляется специальными аппаратами — устройствами защиты от импульсных перенапряжений. Применение УЗИП при вводе в здание воздушной линией является обязательным. Такое требование предъявляет ПУЭ п.7.1.22. УЗИП могут выглядеть как модули, устанавливаемые на DIN-рейку, или как устройства, встраиваемые в вилки или розетки.

Стоит отметить, что автоматические выключатели и АВДТ не защищают электрооборудование от импульсных перенапряжений и реагируют только на ток КЗ, перегрузки или утечки на землю.
В случае питания дома по КЛ (кабельной линии), что характерно для многоэтажных домов, удар молнии в питающую сеть невозможен. Однако молния способна навести напряжение на больших расстояниях от места удара в землю с формой импульса 8/20 мкс, что менее опасно, но все равно способствует ускоренному старению изоляции электрооборудования. Поэтому применение УЗИП в кабельных сетях является рекомендуемым.
Функции УЗИП
УЗИП используется для защиты электрооборудования от коротких импульсов перенапряжения с фронтом волны 10/350 и 8/20 мкс (Т1/Т2), снижая напряжение до допустимых величин.
Т1 в дроби означает время, за которое импульс достигнет максимального значения в микросекундах. Т2 — время, за которое напряжение импульса снизится до половины от максимального значения. Естественно, что форма волны 10/350 мкс является более опасной, так как перенапряжение дольше воздействует на изоляцию электроустановок, вызывая ее ускоренное старение.
Конструкция и принцип работы УЗИП
УЗИП изготавливаются из оксидно-цинковых варисторов, разрядников или их комбинации. 90% стоимости УЗИП составляют именно эти элементы. В дешевых УЗИП варисторы имеют очень маленькие разрядные токи и часто выходит из строя.
Варисторы — это резисторы с нелинейным сопротивлением. В нормальном режиме сети варисторы имеют бесконечно большое сопротивление, через них ток не течет. При превышении напряжения, сопротивление варистора плавно падает, УЗИП пропускает через себя энергию перенапряжения.
Разрядники представляют собой трубку, наполненную инертным газом, с двумя или тремя электродами. При достижении напряжения определенного значения наступает пробой газового промежутка и срабатывание разрядника. Разрядники срабатывают медленнее, чем варисторы, поэтому их устанавливают между N и PE проводами на малые значения пробивного напряжения, так как в нормальном режиме напряжение между N и PE вовсе отсутствует.
УЗИП может пропустить через себя определенный ток без разрушения конструкции. Эти параметры называются:
импульсный ток (если УЗИП рассчитан на форму импульса 10/350 — класс I)

максимальный ток разряда (при форме импульса 8/20 — класс II)

Правильно выбрать эти параметры могут помочь специалисты техподдержки. В большинстве случаев типовым считается ток 12,5 кА для УЗИП класса I и 40 кА для класса II.
Классификация УЗИП
УЗИП делятся на три категории, в зависимости от класса испытания, а соответственно и места установки в сети — I, II, III. Согласно «Зоновой концепции» для полноценной защиты от перенапряжений следует устанавливать УЗИП разных классов каскадно, на стыке зон защиты:
1) В щите учета на опоре или на доме (снаружи) до счетчика следует устанавливать УЗИП класса I. Это устройство рассчитано на поглощение импульсов перенапряжения с формой волны 10/350 мкс и защищает от прямых ударов молнии в линию электропередачи или систему молниезащиты дома.
2) В распределительном щитке дома должен быть установлен УЗИП класса II. В функции этого аппарата будет входить гашение остаточного импульса, который прошел через УЗИП класса I, а также защита от перенапряжений, вызванных коммутацией в высоковольтных сетях.
3) В розетках, к которым подключается высокочувствительная цифровая техника, встраивается УЗИП класса III, которое будет выполнять функцию фильтрации высокочастотных помех.
При этом стоит иметь в виду, что между разными классами УЗИП должно выдерживаться расстояние не менее 15 метров кабеля, либо должен быть установлен специальный разделительный дроссель, иначе самая «слабая» ступень защиты примет на себя максимальную энергию импульса и выйдет из строя.
Исполнения УЗИП
УЗИП подключаются параллельно защищаемого оборудования и представляют собой корпус со сменными модулями или монолитную конструкцию.
В зависимости от системы заземления, принятой на объекте, УЗИП нужно подключать по разному. Самыми распространенными в жилом секторе являются системы TN-C, TN-S и TT.
Система заземления TN-C
однофазная — варистор между L-N

трехфазная — варисторы между L1…L3-PEN

Система заземления TN-S
однофазная — варистор между L-PE, варистор между N-PE

трехфазная — варистор между L1…L3-PE, варистор между N-PE

Система заземления TТ
однофазная — варистор между L-N, разрядник между N-PE

трехфазная — варистор между L1…L3-N, разрядник между N-PE

Защита УЗИП
Несмотря на то, что УЗИП является устройством защиты электросети, оно само должно быть защищено от повреждений, которое может возникнуть из-за разрушения элементов конструкции в момент поглощения энергии перенапряжения. Нередко бывали случаи, когда из-за неграмотной защиты, УЗИП сами становились причиной возгораний.
Класс I должен быть защищен предохранителями на ток до 160А

Класс II должен быть защищен предохранителями на ток до 125А

Если ток предохранителя больше указанного, то должен быть установлен дополнительный предохранитель, защищающий оборудование щита от разрушения УЗИП.
В случае воздействия длительного перенапряжения на УЗИП, варисторы начнут пропускать ток и сильно нагреваться. Встроенный терморасцепитель отключает устройство от сети в случае, если температура варистора достигнет критического значения.
Допускается защищать УЗИП автоматическими выключателями с предельной коммутационной способностью (ПКС) не менее 6кА. Но устройства I может быть защищены только предохранителями, так как они могут отключить намного большие токи КЗ при воздействии повышенного напряжения. Например, предохранитель на рисунке имеет отключающую способность 50 кА.
Таким образом, правильное применение устройств защиты от импульсных перенапряжений позволит эффективно защитить электрооборудование от повреждений, вызванных перенапряжениями в сети.

Перейти в каталог
Что такое УЗИП: классификация и применение
Понятием «импульсное перенапряжение» обозначают кратковременное (длящееся несколько десятков миллисекунд) и резкое увеличение напряжение. Импульсные разряды могут нанести серьезный ущерб электрическому оборудованию и сетям, поэтому в системы внутренней молниезащиты включают специальные устройства, предназначенные для защиты от резких перепадов напряжения, устройства защиты от импульсных перенапряжений (сокращенно УЗИП). Они позволяют обеспечить комплексную защиту электротехнических приборов, зданий, промышленных конструкций.
Использование внутренней молниезащиты вообще и УЗИП в частности позволяет защитить дорогостоящую и чувствительную к перепадам напряжений технику, которая есть в любом офисе или промышленном предприятии: серверы, источники питания (включая бесперебойные), компьютерные и низковольтные сети, системы мониторинга и управления, системы управления вентиляцией и т.п.
УЗИП, как правило, размещаются в обычных электрощитах, в щитах молниезащиты, либо непосредственно на линиях электрических сетей. В зависимости от технических характеристик и исполняемых функций, УЗИП классифицируют на несколько видов.
Классификация УЗИП
УЗИП класса 1 используются для защиты от прямого удара молнии в молниезащитную систему здания либо линию электропередач. Их устанавливают на входе в здание, в специальном вводно-распределительном устройстве (сокращенно — ВРУ) либо в главный распределительный щит (ГРЩ). УЗИП первого класса нормируют импульсным током Iimp, форма волны – 10/350 мкс. Устройство соответствует стандарту МЭК 61643-1.
УЗИП класса 2 используются для предотвращения возникновения в сети коммутационных помех, либо в качестве резервной ступени при прямом ударе молнии. Форма волны 8/20 мкс. УЗИП второго класса состоят из сменных модулей с сигнальными индикаторами (зеленый для нормального состояния, оранжевый – необходима замена кассеты) и основания. УЗИП-2 могут оснащаться дополнительными сигнальными контактами для передачи сигнала о статусе устройства на расстоянии.
УЗИП класса 1+2 используются для обеспечения защиты отдельных жилых домов, в которых установлена молниезащита или внешние теле- и радиоантенны, либо домов, имеющих воздушный ввод для линий электропередач.
УЗИП 230-400В используются для защиты оборудования, питаемого воздушными ЛЭП. Они устанавливаются непосредственно за автоматическим выключателем на вводе. Их подключают к клемме «земля» электрощита. Такие УЗИП оборудованы встроенной тепловой защитой, конструктивно не отличаются от УЗИП класса 2 – имеют основание и сменный блок с индикатором (возможна и дистанционная передача сигнала). Используются в сетях с напряжением 230/400 вольт. Частота 50 или 60 Гц.
УЗИП для защиты телефонных линий применяют для контроля напряжения в линиях, подключенных к телефонам, модемам, факсам. Эти устройства ориентированы, прежде всего, на борьбу с перенапряжениями, возникающими в результате атмосферных явлений. Их монтируют в электрический шкаф, и, кроме того, в щит кат. № 011-95. Устройства подключают непосредственно к телефонным линиям и оснащены индикатором – зеленый цвет – разрядник в рабочем состоянии, оранжевый – необходимо заменить модуль. УЗИП для защиты телефонных линий соответствуют нормативу IEC 61643-21.
Устройство импульсной защиты — принцип работы, устройство конструкции защиты частного дома от перенапряжения (155 фото)
В квартире или в частном доме с большим количеством дорогостоящей бытовой техники необходимо предусмотреть защиту от импульсного перенапряжения сети питания. Если этого не сделать, то в случае удара молнии в грозу электроприборы, и даже вся проводка вполне могут выгореть.
Тема статьи – система защиты от импульсных перегрузок сети, с фото и примерами, правила ее монтажа, устройство и классы защиты.
Краткое содержимое статьи:
Источники появления импульсной перегрузки и ее действие на электросеть
Перед началом грозы предусмотрительные и осторожные люди отключают из сети мало-мальски ценную бытовую технику. Многие этим простым правилом пренебрегают, рассчитывая на систему защиты электроприборов. Это не очень предусмотрительно и чревато выходом их из строя.
Импульсное перенапряжение может иметь как природный, так и техногенный характер. В первом случае причиной перегрузки является удар молнии в линию электропередач, причем не обязательно находящуюся непосредственно рядом с домом. Достаточно ее попадания в ЛЭП на расстоянии в несколько километров от потребителя.
Также возможен подобный результат при попадании молнии в громоотвод или в антенну, если они соединены с заземлением. В этом случае перегрузка возникает из-за наводок в контуре.