Устройство защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП) – это устройство защиты от импульсных перенапряжений, которое обеспечивает защиту электроустановок до 1 кВ. Устройство защищает от перенапряжений в электросети, а также от грозовых воздействий посредством отвода импульсов тока на землю. УЗИП применяют только в низковольтных силовых распределительных системах. Данное устройство подходит как для промышленных предприятий, так и для жилых строений.
УЗИП конечно вещь хорошая и нужная, но ее использование в электропитании дома не является обязательным. В случае подключения данного устройства стоит помнить, что оно подбирается индивидуально для каждой системы заземления. Именно по этой причине непосредственно перед покупкой рекомендуется воспользоваться услугами опытного электрика, дабы избежать неприятностей.
Помимо аббревиатуры УЗИП можно встретить и другие распространенные названия. Например, ОПС – ограничитель перенапряжения сети или ОИН – ограничитель импульсных напряжений.
Несмотря на разные названия, функциональное назначение у всех этих устройств одинаковая. Они должны выполнять две главные задачи:
При кратковременном превышении напряжения от заданного значения, происходит резкое падение сопротивления варистора, встроенного в корпус.
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.
УЗИП имеет два вида защиты:
Устройства защиты от импульсных перенапряжений бывают с одним и двумя вводами, и подразделяются на:
ОПН основывается на работе варистора (резистора), который используется в его конструкции. Сопротивление варистора находится в нелинейной зависимости от воздействующего на него напряжения. При резком увеличении напряжения происходит также резкое увеличение силы тока, который проходит непосредственно через варистор и таким образом сглаживаются электрические импульсы, после чего ограничитель сетевого напряжения возвращается в первоначальное состояние.
УЗИП конечно вещь хорошая и нужная, но ее использование в электропитании дома не является обязательным. В случае подключения данного устройства стоит помнить, что оно подбирается индивидуально для каждой системы заземления. Именно по этой причине непосредственно перед покупкой рекомендуется воспользоваться услугами опытного электрика, дабы избежать неприятностей.Помимо аббревиатуры УЗИП можно встретить и другие распространенные названия. Например, ОПС – ограничитель перенапряжения сети или ОИН – ограничитель импульсных напряжений.
Несмотря на разные названия, функциональное назначение у всех этих устройств одинаковая. Они должны выполнять две главные задачи:
- защищать оборудование от последствий удара молнии
Причем не обязательно от прямого попадания, но и от возникающих “наводок” и импульсных разрядов при грозе. От них выйти из строя могут не только работающие приборы, но и "спящие", т.е. те, которые просто воткнуты в розетку – TV, холодильники, зарядки. - защищать от перенапряжений при коммутациях
Достаточно кому-то в этой же самой сети (0,38-6-10кВ) включить конденсаторные батареи, запустить мощный электродвигатель или сварочный аппарат.
Принцип действия устройства защиты от импульсных перенапряжений
Принцип работы УЗИП заключается в применении варисторов – нелинейный элемент в виде полупроводникового резистора сопротивления от приложенного напряжения.При кратковременном превышении напряжения от заданного значения, происходит резкое падение сопротивления варистора, встроенного в корпус.
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.
УЗИП имеет два вида защиты:
- Несимметричный (синфазный) – при перенапряжении устройство направляет импульсы на землю (фаза – земля и нейтраль – земля)
- Симметричный (дифференциальный) – при перенапряжении энергия направляется на другой активный проводник (фаза – фаза или фаза – нейтраль).
Виды устройств защиты от импульсных перенапряжений
- коммутирующие
- ограничивающие
- комбинированные
Коммутирующие УЗИП
Характерной особенностью коммутирующих устройств является высокое сопротивление, которое при возникновении сильного импульса в напряжении мгновенно падает до нуля. Принцип работы коммутирующих устройств основывается на разрядниках.Ограничители сетевого перенапряжения (ОПН) (огриничивающие УЗИП)
Для ограничителя сетевых напряжений также характерно высокое сопротивление. Его отличие от коммутирующего аппарата только в том, что снижение сопротивления происходит постепенно.ОПН основывается на работе варистора (резистора), который используется в его конструкции. Сопротивление варистора находится в нелинейной зависимости от воздействующего на него напряжения. При резком увеличении напряжения происходит также резкое увеличение силы тока, который проходит непосредственно через варистор и таким образом сглаживаются электрические импульсы, после чего ограничитель сетевого напряжения возвращается в первоначальное состояние.
Комбинированные УЗИП
УЗИП комбинированного типа объединяют в себе разрядники и варисторы, и могут выполнять как функцию разрядника так и ограничителя.Классы устройств защиты от импульсных перенапряжений
По степени защиты УЗИП делятся на:- устройство I класса (категория перенапряжения IV) – защищает систему от прямых ударов молнии в систему внешней молниезащиты и попадание молнии в линию электропередач вблизи объекта.
Устанавливается в главном распределительном щите (ГРЩ) или в вводно-распределительном устройстве (ВРУ). Такое УЗИП нужно использовать если здание находится на открытой местности и окружено множеством высоких деревьев, что увеличивает риск грозового воздействия.
Этот тип рассчитан на пиковое значение тока с фронтом 10/350 мс. Это значит, что рост тока до максимального значения происходит в течение 10 мс. Далее его значение падает на 50% через 350 мс. 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.
Тип 1 используется при наличии системы молниезащиты – молниеотвод, металлическая сетка на здании.
- устройство II класса (категория перенапряжения III) – используется как дополнение к устройству I класса для защиты сети от ударов молнии в ЛЭП и от переключений в системе электроснабжения, т.е. от импульсных скачков напряжения, которые появляются при включении-отключении очень мощного оборудования, либо при непрямом попадании молнии.
Устанавливается в вводных распредустройствах многоквартирных жилых зданий или в уличных ВРУ частных коттеджей и домов (при воздушном вводе в здание это требует ПУЭ, пункт 7.1.22. Получается, что УЗИП Т-2 должны использоваться в частном секторе практически всегда.).
Они рассчитаны на пиковое значение тока с фронтом 8/20мс. То есть, максимум тока достигается за 8мс, а спадает он наполовину за 20мс.
- устройство III класса (категория перенапряжения II) – защищает от остаточных импульсных перенапряжений, образующихся при коротких замыканиях, либо после гашения основного импульса, первыми двумя классами УЗИП. Также работают в качестве фильтров высокочастотных помех.
Используются для защиты чувствительного электронного оборудования, поблизости от которого и устанавливаются.
Эта защита нужна очень чувствительному электронному оборудованию. Например, дорогостоящим медицинским приборам, компьютерам и т.п. Также актуальны для частного дома или квартиры - подключаются и устанавливаются непосредственно у потребителей.
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.
Если у вас нет желания выстраивать всю эту трехступенчатую защиту, приобретайте УЗИП, которые изначально идут с расчетом работы в трех зонах 1+2+3 или 2+3... Такие модели тоже выпускаются. И будут наиболее универсальным решением для применения в частных домах. Однако стоимость их конечно отпугнет многих.
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.
В итоге должно получиться что-то типа такого
В маркировке УЗИП может быть указан класс В (см. I класс выше), класс С (см. II класс выше), класс D (см. III класс выше)/
В связи с положением, при котором возникла необходимость установки УЗИП, выбирается подходящий класс (I, II, III).
Также важно учитывать выдерживаемое устройством напряжение. Для устройств I-го класса этот показатель не превышает 4 кВ. Устройство II класса выдерживает уровень напряжения до 2,5 кВ, а устройство III класса до 1,5 кВ.
Еще одним важным параметром при выборе УЗИП является максимальное длительное рабочее напряжение – действующее значение переменного или постоянного тока, которое длительно подаётся на УЗИП. Этот параметр должен быть равен номинальному напряжению в сети. Подробно можно ознакомиться с информацией в стандарте МЭК 61643 – 1, приложение 1.
При подключении УЗИП для защиты оборудования важно учитывать его номинальный постоянный или переменный ток, который может поддаваться нагрузке.
В некоторых УЗИП можно менять блок с варистором, оставив колодку на месте.
Схема подключения может быть направлена на бесперебойность или на безопасность, нужно определить приоритеты. В первом случае может временно отключиться молниезащиты для того, чтобы не допустить перебоя в снабжении потребителей. Во втором же случае недопустимо отключение молниезащиты, даже на несколько секунд, но возможно полное отключение снабжения.
Рекомендуется использовать предохранители для дополнительной защиты УЗИП, которые ставятся непосредственно на само устройство.
Во всех трех вариантах подключения при перенапряжении ток направляется на землю через кабель заземления или же через общий защитный провод, что не дает импульсу навредить всей линии и оборудованию.
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 50 см. А сечение самого кабеля для типа-2 должно быть от 4 мм2 и выше, для класса 1 от 16 мм2 и выше.
Обязательным условием установки УЗИП является наличие аппарата защиты перед ним – автомата или предохранителя. Причём многие рекомендуют именно предохранитель, т.к. в любом автоматическом выключателе есть катушка, обладающая индуктивностью. И может получиться ситуация, когда ток молнии, помимо самого УЗИП, вынужден будет пройти через всю катушку, образуя на ней дополнительное напряжение.
Только не путайте назначение предохранителей или автоматов!.. Они не нужны для защиты самого УЗИП. 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.
Большинство молний многокомпонентные и их разряд вызывает не один импульс, а несколько и эти импульсы достигают УЗИП одномоментно. Представьте себе такую картину – пришла первая волна максимальной величины и заставила не просто сработать УЗИП, но и вывела из строя с аппаратом защиты до него. И тут же за первым импульсом накатывает второй (всего через 60-80мс), а защиты уже нет! Поэтому иногда лучше защиту в виде автоматов или предохранителей размещать на главном вводе. Она после первого срабатывания будет гасить всю сеть 220В/380В.
В общем виде установка УЗИП будет выглядеть вот так
или, если вам удобно, то как то так
Ниже приведены основные схемы подключения УЗИП в зависимости от исполнения систем заземления на примере моделей от Schneider Electric
Как выбрать устройство защиты от импульсных перенапряжений
- Первое, что нужно сделать при выборе УЗИП это определить систему заземления, которая используется в здании. Т.к. производители выпускают УЗИП на разные схемы заземления
- выдерживаемая температура при приобретении устройства. Большинство УЗИП рассчитано на работу при температуре до -25. Если в вашем регионе очень холодный климат, и зимы бывают суровыми, тогда электрощит не должен находиться на улице, иначе устройство выйдет из строя.
- номинальное и максимальное напряжение сети. Это напряжение, при котором устройство будет нормально работать не срабатывая. При его превышении УЗИП становится активным.
- номинальный и максимальный разрядный ток. Это ток, который УЗИП может пропустить через себя несколько раз без последствий и риска выхода их строя
- уровень защитного напряжения или классификационное напряжение. Максимальное напряжение на клеммах устройства, когда варистор начинает открываться при протекании через него определенного тока.
- класс устройства (Т1, Т2 и т.п.)
- значимость защищаемого оборудования
- риск воздействия на объект: местность (город или пригород, равнинная открытая местность), зона с особым риском (деревья, горы, водоем), зона особых воздействий (молниеотвод на расстоянии от здания менее 50 метров, который представляет опасность).
В связи с положением, при котором возникла необходимость установки УЗИП, выбирается подходящий класс (I, II, III).
Также важно учитывать выдерживаемое устройством напряжение. Для устройств I-го класса этот показатель не превышает 4 кВ. Устройство II класса выдерживает уровень напряжения до 2,5 кВ, а устройство III класса до 1,5 кВ.
Еще одним важным параметром при выборе УЗИП является максимальное длительное рабочее напряжение – действующее значение переменного или постоянного тока, которое длительно подаётся на УЗИП. Этот параметр должен быть равен номинальному напряжению в сети. Подробно можно ознакомиться с информацией в стандарте МЭК 61643 – 1, приложение 1.
При подключении УЗИП для защиты оборудования важно учитывать его номинальный постоянный или переменный ток, который может поддаваться нагрузке.
В некоторых УЗИП можно менять блок с варистором, оставив колодку на месте.
Как подключать устройство защиты от импульсных перенапряжений
Установка УЗИП производится в зависимости от показателя напряжения: 220В (одна фаза) и 380В (три фазы).Схема подключения может быть направлена на бесперебойность или на безопасность, нужно определить приоритеты. В первом случае может временно отключиться молниезащиты для того, чтобы не допустить перебоя в снабжении потребителей. Во втором же случае недопустимо отключение молниезащиты, даже на несколько секунд, но возможно полное отключение снабжения.
Рекомендуется использовать предохранители для дополнительной защиты УЗИП, которые ставятся непосредственно на само устройство.
Во всех трех вариантах подключения при перенапряжении ток направляется на землю через кабель заземления или же через общий защитный провод, что не дает импульсу навредить всей линии и оборудованию.
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 50 см. А сечение самого кабеля для типа-2 должно быть от 4 мм2 и выше, для класса 1 от 16 мм2 и выше.
Обязательным условием установки УЗИП является наличие аппарата защиты перед ним – автомата или предохранителя. Причём многие рекомендуют именно предохранитель, т.к. в любом автоматическом выключателе есть катушка, обладающая индуктивностью. И может получиться ситуация, когда ток молнии, помимо самого УЗИП, вынужден будет пройти через всю катушку, образуя на ней дополнительное напряжение.
Только не путайте назначение предохранителей или автоматов!.. Они не нужны для защиты самого УЗИП. 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.
Большинство молний многокомпонентные и их разряд вызывает не один импульс, а несколько и эти импульсы достигают УЗИП одномоментно. Представьте себе такую картину – пришла первая волна максимальной величины и заставила не просто сработать УЗИП, но и вывела из строя с аппаратом защиты до него. И тут же за первым импульсом накатывает второй (всего через 60-80мс), а защиты уже нет! Поэтому иногда лучше защиту в виде автоматов или предохранителей размещать на главном вводе. Она после первого срабатывания будет гасить всю сеть 220В/380В.
В общем виде установка УЗИП будет выглядеть вот так
или, если вам удобно, то как то так
Ниже приведены основные схемы подключения УЗИП в зависимости от исполнения систем заземления на примере моделей от Schneider Electric
Схема подключения УЗИП в однофазной сети системы заземления TT или TN-S
При использовании однофазной сети TN-S к УЗИП нужно подключить фазный, нулевой рабочий и нулевой защитный проводник. Фаза и ноль сначала подключаются к соответствующим клеммам, а затем шлейфом к линии оборудования. К защитному проводнику подключается заземляющий проводник. УЗИП устанавливается сразу после вводного автомата. Для облегчения процесса подключения все контакты на устройстве обозначены, поэтому сложностей не должно возникнуть. |
| Схема подключения УЗИП в однофазной сети системы заземления TN-S А, В, С – фазы электрической сети, N – рабочий нулевой проводник, PE – защитный нулевой проводник. |
Схема подключения УЗИП в трехфазной сети системы заземления TT или TN-S
Отличительной особенностью трехфазной сети TN-S от однофазной является то, что от источника питания исходит пять проводников, три фазы, рабочий нулевой и защитный нулевой проводники. К клеммам подключается три фазы и нулевой провод. Пятый защитный проводник подключается к корпусу электроприбора и земле, то есть служит некой перемычкой. |
| Схема подключения УЗИП в трехфазной сети системы заземления TN-S |
Схема подключения в трехфазной сети системы заземления TN-C
В системе подключения заземления TN-C рабочий и защитный проводник объединены в один провод (PEN), это и является главным отличием от заземления TN-S. |
| Схема подключения в трехфазной сети системы заземления TN-C |
Ошибки при подключении УЗИП
- Установка УЗИП в электрощитовую с плохим контуром заземления.
При допущении подобной ошибки можно лишиться не только всех электроприборов, но и самой щитовой при первом попадании молнии, так как от защиты с плохим контуром заземления не будет никакого толку, и соответственно никакой защиты. - Неправильно выбранное УЗИП, которое не подходит под используемую систему заземления.
Перед покупкой устройства обязательно узнайте какая система заземления используется в вашем доме, а при покупке тщательно ознакомьтесь с его техдокументацией во избежание ошибок. - Использование УЗИП не того класса.
Как уже разбирали выше, есть 3 класса устройств защиты от импульсного перенапряжения. Каждый класс соответствует определенной щитовой, и должен устанавливаться согласно правилам и нормам. - Установка УЗИП только одного класса.Часто бывает недостаточно установки УЗИП одного класса для надежной защиты.
- Перепутан класс устройства и место его назначения.
Бывает такое, что приборы класса B ставятся в распределительный щит квартиры, приборы класса С в ВРУ здания, а приборы класса D перед электронной аппаратурой.
Комментариев нет:
Отправить комментарий