Типы УЗИП
Дающие защиту от скачка напряжения приборы разделяются на два вида, отличающиеся конструкцией и принципом действия.
Искровые и вентильные разрядники
Функционирование таких приборов, применяющихся преимущественно в линиях с повышенным напряжением, основывается на применении принципа искровых интервалов.
Особенностью устройства можно назвать наличие воздушного промежутка в перемычке, объединяющей контур заземления с фазой линии передачи электроэнергии. При нормальном значении напряжения в перемычке цепь находится в разомкнутом состоянии. При разряде молнии в ЛЭП наблюдается перенапряжение, возникает нарушение воздушного интервала, замыкание цепи в системе земля-фаза. Импульс перенапряжения направляется в почву.
В приборах вентильного типа в цепи с искровым интервалом дополнительно установлен резистор, посредством которого выполняется погашение высоковольтного импульса.
ОПН
Ограничители перенапряжения в последнее время вытесняют массивные и постепенно устаревающие разрядники.
Принцип функционирования ОПН основывается на задействовании вольтамперных свойств нелинейных резисторов, в роли которых в устройствах применяется варистор.
Для производства этих элементов используется оксид цинка. При смешении с оксидами иных металлов образуется уникальная система, которую составляют несколько р-n переходов с вольтамперными характеристиками. При соответствии напряжения в сети рабочим показателям ток в варисторной цепи равен нулю. При образовании перенапряжения ток на переходах внезапно возрастает, ведя к понижению напряжения до безопасного значения. После возвращения к норме характеристик сети, варистор вновь переходит в непроводящее состояние и не влияет на нормальное функционирование прибора.
Основные достоинства ОПН следующие:
- компактные размеры;
- огромный ассортимент;
- высокие технические характеристики.
Благодаря своим преимуществам ограничители перенапряжения широко используются для защиты квартир и частных домов. Несмотря на большое количество достоинств, ОПН обладают и одним существенным недостатком — ограниченностью ресурса службы.
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.
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:
Более доступное объяснение:
Причины возникновения импульсного перенапряжения
ИП может происходить как по технологическим, так и по природным причинам. В первом случае резкий перепад разности потенциалов происходит, когда на трансформаторной подстанции, откуда идет питание конкретной линии, возникает коммутационная перегрузка. Импульсное перенапряжение, вызванное природными причинами, случается, когда во время грозы мощный разряд бьет в молниезащиту сооружения или линию электрической передачи. Независимо от того, чем вызван скачок напряжения, он может быть очень опасен для домашней электросети, поэтому для эффективной защиты от него требуется подключить УЗИП.
Технические характеристики
Вот базовые технические характеристики, на которые следует обращать внимание при выборе УЗИП. Они обычно прописаны на корпусе устройства
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.
УЗИП — это не обязательно одноразовое устройство, как некоторые считают.
уровень защитного напряжения или классификационное напряжение
Максимальное U на клеммах устройства, когда варистор начинает открываться при протекании через него определенного тока.
класс устройства
Защита от импульсного перенапряжения: частный дом с однофазным питанием
Монтаж электропроводки в частном доме, особенно выполненном из древесины и горючих материалов, требует тщательного соблюдения правил электрической безопасности.
Необходимо учесть, что здание может быть запитано по разным схемам заземления:
- типовой старой TN-C;
- либо современной, более безопасной TN-S или ее модификациям.
На картинке ниже представлена развернутая схема с защитой комбинированного класса 1 2, которое используется для установки после вводного автоматического выключателя.
Варистор ограничителя перенапряжения встроен в корпус модуля, защищает электрическую схему от прямых или удаленных атмосферных разрядов молний.
Традиционный для всех УЗИП сигнальный флажок имеет два цвета:
- зеленое положение свидетельствует об исправности устройства и готовности к работе;
- красное — о необходимости замены в случае срабатывания или перегорания.
Такой модуль может применяться во всех системах заземления, а не только TN-S. Он имеет 3 клеммы подключения:
- сверху слева L — фазный провод;
- сверху справа PE — защитный проводник заземления;
- снизу N — нулевой провод.
На очередной схеме показан вариант использования защиты с УЗО. После него создается дополнительная шинка рабочего нуля N1, от которой запитаны все потребители квартиры.
Схема вроде понятна, вопросов не должно возникнуть.
Для дополнительных систем заземления TN-C-S и ТТ предлагаю к изучению и анализу еще две схемы. У них УЗИП монтируется тоже во вводном устройстве.
Цепи подключения счетчика, реле контроля напряжения РКН и УЗО, а также потребители подробно не показываю. Но принцип понятен: используется защитная шина PE.
Отсутствие шины РЕ диктует необходимость подключения УЗИП только между потенциалами фазного провода и PEN. Других вариантов просто нет.
Слева показан способ монтажа защиты для однофазной проводки, а справа — трехфазной.
Импульс перенапряжения снимается по принципу создания искусственного короткого замыкания в питающей цепи.
Защита проводки возложена на:
- трехполюсный вводной автоматический выключатель;
- однополюсные и трехполюсные автоматы отходящих линий;
- устройство защиты от импульсных перенапряжений комбинированного типа 1 2 3.
Учетом электроэнергии занимается трехфазный электросчетчик. После него в цепях рабочего нуля образована дополнительная шинка N1. От нее запитываются все потребители.
Шинки N и РЕ, модуль УЗИП подключены стандартным образом.
При раздельном использовании защит классов №1, 2, 3 следует распределять их по зонам I, II, III.
В предлагаемой разработке показан не чистый вариант подключения защит под систему заземления TN-C, а рекомендуемая современными требованиями модификация перехода на TN-C-S с выполнением повторного заземления.
Проводник PEN по силовому кабелю от питающей трансформаторной подстанции подается на свою шинку, которая подключается перемычкой к сборке рабочего нуля и шине повторного заземления.
Трехполюсный УЗИП, включенный после вводного автомата, защищает электрический счетчик и все его цепи, включая УЗО, от импульсов перенапряжения. Напоминаю, что он должен монтироваться в отдельном несгораемом боксе.
При отсутствии повторного заземления нижняя клемма модуля УЗИП подключается на шину PEN проводника отдельной жилой, а проводка работает чисто по старой системе TN-C.
Еще одна методика снижения нарастающего фронта броска импульса перенапряжения показана ниже. Здесь работают специальные реактивные сопротивления — дросселя LL1-3 с индуктивностью от 6 до 15 микрогенри, подбираемые расчетным путем.
Их монтируют в отдельном защитном щитке совместно с УЗИП. Так проще выполнять настройки и периодические обслуживания, профилактические работы.
Считаю, что необходимо указать еще на один вариант использования ограничителей перенапряжения и разрядников, которым иногда пренебрегают владельцы сложной электронной техники.
В отдельных ситуациях, как было у меня в электротехнической лаборатории на подстанции 330 кВ. Настольный компьютер подвергался различным видам облучения электромагнитных полей с частотами низкого и высокого диапазонов. Это сказывалось на отображении информации и даже быстродействии.
Однако при ударе молнии в рядом расположенную почву или молниезащиту такой путь может стать источником опасности. Исправить ситуацию позволяет метод создания дополнительной гальванической развязки.
Ее создают подключением разрядника. У меня использовалась разработка компании Hakel, как показано на картинке выше.
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.
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:
Более доступное объяснение:
Схема электрощита с УЗИП
Схема качественно укомплектованного с точки зрения защиты от всех скачков и перепадов напряжения распределительного щита, должна выглядеть примерно следующим образом.
На вводе перед счетчиком – вводной автоматический выключатель, защищающий прибор учета и цепи внутри самого щитка. Далее счетчик.
Между счетчиком и вводным автоматом – УЗИП со своей защитой. Электроснабжающая организация конечно может запретить такой монтаж. Но вы можете обосновать это необходимостью защиты от перенапряжения и самого счетчика.
В этом случае потребуется смонтировать всю схемку с аппаратами в отдельном боксе под пломбой, дабы предотвратить свободный доступ к оголенным токоведущим частям до прибора учета.
Однако здесь остро встанет вопрос замены сработавшего модуля и срыва пломб. Поэтому согласовывайте все эти моменты заранее.
После прибора учета находятся:
реле напряжения УЗМ-51 или аналог
УЗО 100-300мА – защита от пожара
УЗО или дифф.автоматы 10-30мА – защита человека от токов утечки
простые модульные автоматы
Если с привычными компонентами при комплектации такого щитка вопросов не возникает, то на что же нужно обратить внимание при выборе УЗИП?
На температуру эксплуатации. Большинство электронных видов рассчитано на работу при окружающей температуре до -25С. Поэтому монтировать их в уличных щитках не рекомендуется.
Второй важный момент это схемы подключения. Производители могут выпускать разные модели для применения в различных системах заземления.
Например, использовать одни и те же УЗИП для систем TN-C или TT и TN-S уже не получится. Корректной работы от таких устройств вы не добьетесь.
Нормативная база применения УЗИП
Что такое УЗИП? Основной российский документ, определяющий, что такое УЗИП, это ГОСТ Р 51992-2002 «Устройства для защиты от импульсных перенапряжений в низковольтных силовых распределительных системах».
Согласно этому ГОСТу «Устройство для защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП): устройство, которое предназначено для ограничения переходных перенапряжений и отвода импульсов тока. Это устройство содержит, по крайней мере, один нелинейный элемент». Стандарт распространяется на устройства для защиты электрических сетей и электрооборудования при прямом или косвенном воздействии грозовых или иных переходных перенапряжений. Данные устройства предназначены для подсоединения к силовым цепям переменного тока частотой 50-60 Гц на номинальное напряжение до 1000В (действующее значение) или 1500В постоянного тока.
В зависимости от класса испытаний УЗИП делятся на 3 типа.
Испытания класса I предназначены для имитации частично направленных грозовых импульсов тока. УЗИП, подвергаемые таким испытаниям, рекомендуются для установки на линейных вводах в здания, защищённые молниезащитными системами, а также при воздушном вводе питания. Характерной особенностью данного класса является испытание импульсным током Iimp c формой волны 10/350 мкс (1). Важнейшим параметром, характеризующим УЗИП, является уровень напряжения защиты Up, который измеряется при In. Это «параметр, характеризующий УЗИП в части ограничения напряжения на его выводах, который выбран из числа предпочтительных значений». Его значение всегда выше остаточного напряжения Ures , т.е. пикового значения, появляющегося на выводах УЗИП вследствие прохождения разрядного тока заданной амплитуды. Up не должен превышать стойкость электрооборудования к импульсному напряжению, определённому в ГОСТ Р 50571.19-2000. Поэтому принято, что для УЗИП 1-го класса Up не превышает 4 кВ.
Стандартный испытательный импульс
Испытания класса II предназначены для имитации наведённого в проводниках под действием электромагнитного поля импульса. УЗИП, подвергаемые таким испытаниям (УЗИП 2-го класса), предназначены для установки после УЗИП 1-го класса в промежуточные шкафы, либо во вводной шкаф, если отсутствует вероятность попадания части прямого тока молнии в систему электроснабжения. Испытания проводятся номинальным разрядным током In и максимальным разрядным током Imax . Оба импульса имеют форму волны 8/20 мкс, но разную амплитуду. При этом Imax > In. Импульс In УЗИП должен выдержать многократно при условии его остывания до комнатной температуры в промежутке между импульсами. Обычно количество выдерживаемых импульсов от 5 до 15 (по ГОСТу количество не установлено и определяется производителем, по МЭКу – 15 импульсов). Импульс Imax УЗИП должен выдержать однократно, при этом его дальнейшая работа в соответствии с заявленными параметрами не гарантируется (но возможна). Уровень напряжения защиты Up для устройств 2-го класса не должен превышать 2,5 кВ.
Испытания класса III также имитируют наведённый импульс, но испытываются комбинированной волной напряжения 1,2/50 мкс и тока 8/20 мкс. При этом в параметрах указывается напряжение разомкнутой цепи Uoc и номинальный In и максимальный Imax токи. Уровень напряжения защиты Up для 3-го класса не должен превышать 1,5 кВ. Это тот уровень, который должна выдерживать техника, даже не проходившая испытаний на устойчивость к микросекундным импульсным перенапряжениям. Поэтому данные устройства рекомендуется использовать в непосредственной близости от защищаемого оборудования (желательно не далее 5-7 метров, а в общем, чем ближе, тем лучше).
Ещё несколько важных параметров, которые необходимо знать для подбора УЗИП.
Максимальное длительное рабочее напряжение Uc — действующее значение переменного или постоянного тока, которое длительно подаётся на выводы УЗИП. Оно равно номинальному напряжению с учетом возможного завышения напряжения при различных нештатных режимах работы сети.
Номинальный ток нагрузки IL — максимальный длительный переменный (действующее значение) или постоянный ток, который может подаваться к нагрузке, защищаемой УЗИП. Данный параметр важен для УЗИП, подключаемых в сеть последовательно с защищаемым оборудованием. Так как большинство УЗИП подключаются параллельно цепи, то данный параметр у них не указывается.
Классификация устройств
УЗИП разделяются на три класса, имеющих различное значение и область применения.
1 класс
Устройства 1 класса используются для сохранения электроприборов от резкого повышения напряжений, возникающих из-за прямого попадания в сеть электропередачи либо молниезащиты грозового разряда. Такие приборы, как правило, ставятся внутри ВРЩ либо в главном распределительном щитке. Характеризуется 1 класс УЗИП самым опасным значением волны импульсного электротока — 10/350 мкс.
УЗИП 1 класса марки CITEL защищают сеть от опасных напряжений при непосредственном попадании молнии
2 класс
УЗИП второго класса, монтирующиеся после устройств класса 1, используются как:
- защита от поражения молнией;
- защиты от повышения напряжений и помех.
В конструкцию приборов входят корпус в качестве основания, а также сменные модули, оснащенные подающими сигналы о работе УЗИП индикаторами. Зеленый показывает, что прибор работает в штатном режиме, оранжевый сигнализирует о том, что пора выполнить замену модулей.
В некоторых моделях УЗИП 2 класса дополнительно установлен электрический контакт, осуществляющий передачу данных о работоспособности прибора дистанционно, что повышает удобство обслуживания.
2 класс УЗИП характеризуется импульсным током с характеристикой волны 8/20 мкс.
3 класс
УЗИП 3 класса используются для обеспечения защиты отдельно расположенных жилых построек, устанавливается в непосредственной близости от электрооборудования. Применяются как последний рубеж, защищающий бытовую электротехнику от перенапряжений, носящих остаточный характер.
В качестве устройств такого класса производятся специальные электророзетки и вилки.
Информация о компании
АСБЕРГ АС, ООО
Компания «АСберг АС» – это один из крупнейших дистрибьюторов ABB, Schneider Electric, Klemsan, ABL SURSUM, LSIS. Компания сотрудничает с такими значимыми игроками рынка электротехники и промышленной автоматизации, как Rittal, Legrand, Finder, DKC, ОВЕН, MOXA и многими другими, осуществляя прямые поставки их продукции. «АСберг АС» занимается дистрибуцией низковольтного электрооборудования, а также поставкой, проектированием, монтажом и сервисным обслуживанием низковольтных и средневольтных комплектных устройств, оборудования и трансформаторных подстанций.
Как выполнить проверку?
Проверка может производиться несколькими способами. Целесообразность выбора того или другого варианта осуществляется в зависимости от параметров электрической сети и задач, которые необходимо решить. Так чередование можно узнать при помощи фазоуказателя, мегаомметра, мультиметра или по расцветке изоляции кабеля. Рассмотрите каждый из вариантов более подробно.
С помощью фазоуказателя
Рисунок 3: Принципиальная схема работы ФУ-2
Как видите на рисунке 3, у указателя последовательности фаз присутствуют три обмотки, которые подсоединяются к одноименным фазам в сети или устройстве. Между обмотками находится вращающийся ротор Р, который приводит в движение диск фазоуказателя Д.
На практике, после подсоединения к зажимам фазоуказателя соответствующих проводов, работник нажимает кнопку К, которая замыкает цепь обмоток. В зависимости от порядка чередования фаз, диск Д начнет вращаться по часовой или против часовой стрелки.
На самом приборе имеется стрелка, показывающая прямое чередование. Если при нажатии кнопки диск вращается в том же направлении, что и показано стрелкой, то эта трехфазная нагрузка имеет прямое чередование. Если диск начнет крутиться в противоположную от стрелки сторону, то чередование фаз обратное. Следует отметить, что этот прибор не способен определить, какая фаза на каком проводе находится, он может определить лишь порядок их чередования.
С помощью мегаомметра
Как один из способов прозвонки жил широко используется прибор для измерения сопротивления – мегаомметр.
Рис. 4: Прозвонка кабеля мегаомметром
Посмотрите на рисунок 4, для реализации такой схемы, вам понадобится отключить кабель от сети и от потребителя. При этом, с одного конца кабеля фазы поочередно соединяются с землей З, как и металлическая оболочка у бронированных кабелей. С другой стороны присоединяется мегаомметр М, один из зажимов которого заземляется, а второй поочередно подводится к каждой из фаз. На той, где мегаомметр покажет нулевое сопротивление, и будет одним проводом.
На концах одноименного провода устанавливается соответствующая маркировка. Недостатком такого способа прозвонки является большой объем трудозатрат. Так как каждая жила заземляется поочередно, после чего выполняется проверка. При этом на обоих концах кабеля должны устанавливаться ответственные сотрудники. Между ними должна обеспечиваться связь, для согласования действий и предупреждения подачи напряжения на работников.
По расцветке изоляции жил
Если в каком-либо устройстве имеется подключение разноцветными жилами, то фазировку оборудования можно выполнять по цветам. Для определения нахождения одноименных напряжений тех или иных фаз необходимо добраться до каждой жилы кабеля. Если на каждом проводе присутствует изоляция разных цветов, то сравнив их с местом присоединения к трансформатору или распедустройству, можно определить, где какая фаза находится.
Недостатком такого метода следует отметить ложную цветовую маркировку, так как производитель кабеля не всегда обеспечивает один и тот же цвет для каждой жилы на всей протяженности провода. Поэтому предварительно его все равно рекомендуется прозванивать и маркировать.
При помощи мультиметра
Для этого метода используется обычный мультиметр. Он наиболее актуален в тех ситуациях, когда необходимо включить в параллельную работу два смежных устройства и их шины расположены поблизости.
Рис. 5: фазировка мультиметром
Необходимо выполнить сравнение фазных напряжений в соседних линиях, на рисунке 5 приведен пример для фаз А и А1. Коммутационная аппаратура при этом должна быть разомкнута. Перед тем как пользоваться мультиметром, на нем выставляется класс напряжения, для линии, на которой будет производиться замер. Щупы подводятся к выводам фаз, при этом их изоляция должна обеспечивать защиту от напряжения, а на руки надеваются диэлектрические перчатки.
Если при подключении щупов к выводам A — A1 стрелка останется на нулевой отметке, то это значит, что фазы одинаковые. Если стрелка отклонится на величину линейного напряжения, вы меряете разноименные фазы.
