Устройство защиты от импульсных перенапряжений узип – советы электрика

Устройство защиты от импульсных перенапряжений

Содержание:

Каждое современное жилище буквально насыщено различной бытовой техникой. Вся эта техника защищена автоматическими выключателями от коротких замыканий и перегрузок. Однако такая защита не гарантирует полной безопасности электронной аппаратуре частного дома.

Иногда в результате грозы, при нарушениях коммутации и аварийном перехлесте фаз в сети может возникнуть кратковременное импульсное напряжение, многократно превышающее номинал. В подобных случаях вся техника выходит из строя и не подлежит восстановлению.

Во избежание негативных последствий рекомендуется использовать устройство защиты от импульсных перенапряжений.

Принцип работы УЗИП

Устройства защиты этого типа предназначены для электроустановок напряжением до 1 кВ частного дома. Независимо от класса, они имеют одинаковые конструктивные элементы и отличаются только техническими характеристиками. Основными деталями служат неподвижное основание и съемный модуль. Крепление прибора, рассчитанное под DIN-рейку, расположено на основании, в задней части корпуса.

Ножевые контакты съемного модуля вставляются в основание, что дает возможность легко заменять неисправные нелинейные элементы. Такими элементами являются варисторы и различные типы разрядников. Конструкция устройства бывает с одним, двумя или тремя полюсами, в зависимости от количества проводников в данной электросети.

В некоторых моделях зарубежного производства установлены индикаторы, реагирующие на срабатывание. Они предназначены для визуального определения работоспособности. Дорогостоящие УЗИП оборудуются тепловыми расцепителями, препятствующими продолжительному течению токов, способных вызвать перегревание нелинейных деталей.

Этот показатель обязательно учитывается при составлении проекта на защиту сетей частного дома до 1 кВ от перенапряжения.

В свою очередь, защитные качества УЗИП разделяются на три ступени, каждая из которых реагирует на обозначенные импульсные токи и другие параметры:

• 1-й класс. Такая аппаратура используется в качестве вводных устройств и устанавливается на входе дома. Они служат первоначальной ступенью защиты от перенапряжений, функционируют в наиболее тяжелых и сложных условиях. Выдерживают импульсные токи в пределах 25-100 кА.
• 2-й класс. Применяются при распределении сетей и защищают от излишних напряжений, связанных с переходными процессами. Относятся ко второй ступени и могут работать с импульсными токами в диапазоне 15-20 кА.
• 3-й класс. Защищает электросети от проявлений остаточного характера, связанных с перенапряжением. Устанавливается после приборов 1 и 2 классов рядом с защищаемым оборудованием, применяется в виде фильтрующего элемента для высокочастотных помех.

Основные типы защитных устройств

Кроме классификации по степени защиты, существует разделение на типы, где учитываются конструктивные особенности и принцип работы тех или иных приборов.

До недавних пор использовались различные виды вентильных и искровых разрядников. Основным принципом их работы является эффект искровых промежутков. Соединение фазы ЛЭП и контура защитного заземления осуществляется посредством перемычки, входящей в состав разрядника. В такой перемычке обязательно предусмотрен воздушный зазор.

Если величина напряжения в данной цепи находится на уровне номинального значения, этот зазор будет находиться в разорванном состоянии.

Когда под действием грозовых факторов в сети возникает значительное повышение напряжения, промежуток воздушного зазора в перемычке оказывается пробитым.

Из-за этого начинается замыкание цепи между фазным проводником и заземлением, после чего энергия импульса утекает прямо в землю.

В разряднике вентильного типа устанавливается резистор, который непосредственно гасит высоковольтный импульс. Данные устройства чаще всего используются для защиты сетей, работающих под высоким напряжением.

Более современными считаются ограничители перенапряжения, сменившие крупногабаритные разрядники предыдущих старых конструкций. Каждое из них представляет собой устройство защиты от импульсных перенапряжений.

Они изготавливаются на основе оксида цинка и соединений других металлов, в результате образуется сборка с р-п-переходом.

При напряжении электрической сети номинального значения, ток варистора будет иметь почти нулевые показатели.

На следующем этапе варисторный элемент вновь находится в непроводящем состоянии и не оказывает какого-либо воздействия на функционирование прибора.

Широкий ассортимент и небольшие размеры ограничителей сделали возможным их широкое использование не только на производстве, но в различных видах жилья, в том числе и для частного дома. Существенным недостатком этих устройств является ограниченный рабочий ресурс из-за встроенной тепловой защиты.

Как подключить УЗИП

Перед установкой нужно обязательно сделать заземление, иначе вся схема подключения теряет смысл. Защитить электросеть от слишком высокого напряжения можно лишь путем преднамеренного соединения специальных деталей с нелинейными вольтамперными характеристиками и заземляющего контура.

Если устройство защиты от импульсных перенапряжений – УЗИП будет использоваться вместе с электроустановками, рассчитанными на напряжение до 1 кВ, в этом случае должен использоваться проводник заземления РЕ, обладающий нормируемым, то есть постоянным сопротивлением.

Хотя эти приборы и рассчитаны на работу с высокими импульсными токами и напряжениями, они не могут выдерживать токовые утечки и высокое напряжение в течение длительного периода времени.

Классическим вариантом является трехступенчатая защита, когда между устройствами соблюдается определенное расстояние. Между 1 и 2 классом минимальное расстояние составляет 15 м и определяется длиной проводов.

Это обеспечивает селективность и надежное гашение всех токовых возмущений. Между аппаратами 2 и 3 классов следует оставлять 5 метров.

В случае невозможности соблюдения этих расстояний, компенсация сопротивления проводов осуществляется с помощью специального согласующего дросселя.

Источник: https://electric-220.ru/news/ustrojstvo_zashhity_ot_impulsnykh_perenaprjazhenij/2018-03-30-1483

Устройства защиты от импульсных перенапряжений

Систематизация и применение УЗИП

Броски напряжения в полосы электропередачи могут быть вызваны разными причинами. К примеру, грозы, перехлесты проводов, паразитные токи при включении и выключении реактивной нагрузки, аварии и ремонтные работы и т.д.

Для защиты домашней электрики и электроники существует особый класс устройств. Устройства такового типа именуют двойственно: устройства защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП) либо ограничитель импульсных перенапряжений (ОПС).

Как защищаться?

Для надежной защиты домашней проводки нужно выстроить многоуровневую (по последней мере, трехступенчатую) систему защиты из УЗИП различных классов. Их применение регламентирует ГОСТ Р 51992-2002 (МЭК 61643-1-98). Согласно этому ГОСТУ есть три класса таких устройств.

УЗИП класса I(B)

Созданы для защиты от прямых ударов молнии в систему молниезащиты строения либо воздушную линию электропередач. Инсталлируются на вводе в здание во вводно-распределительном устройстве (ВРУ) либо главном распределительном щите (ГРЩ). Нормируются импульсным током I imp с формой волны 10/350 мкс. Номинальный разрядный ток 30-60 кА.

УЗИП класса II(C)

Такие устройства защиты от импульсных перенапряжений предназначены для защиты токораспределительной сети объекта от коммутационных помех либо как 2-ая ступень защиты при ударе молнии. Инсталлируются в распределительные щиты. Нормируются импульсным током с формой волны 8/20 мкс Номинальный разрядный ток 20-40 кА.

УЗИП класса III(D)

Такие устройства защиты от имупльсных перенапряжений предназначены для защиты потребителей от остаточных бросков напряжений, защиты от дифференциальных (несимметричных) перенапряжений (к примеру, меж фазой и нулевым рабочим проводником в системе TN-S), фильтрации высокочастотных помех.

Инсталлируются конкретно около потребителя. Могут иметь самую различную конструкцию (в виде розеток, сетевых вилок, отдельных модулей для установки на DIN-рейку либо навесным монтажом). Нормируются импульсным током с формой волны 8/20 мкс. Номинальный разрядный ток 5-10 кА.

Устройство УЗИП

Устройства защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП) построены на базе разрядников либо варисторов и нередко имеют индикаторные устройства, сигнализирующие о выходе УЗИП из строя. Недочетом УЗИП на базе варисторов будет то, что сработав один раз им нужно остыть, чтоб опять придти в рабочее состояние. Это усугубляет защиту при неоднократном ударе молний.

Обычно УЗИП на базе варисторов делаются с креплением на DIN рейку. Спаленный варистор можно поменять обычным извлечением модуля из корпуса УЗИП и установкой нового.

Практика внедрения УЗИП

Последующим шагом должна стать установка защитных устройств. При установке УЗИП нужно, чтоб расстояние меж примыкающими ступенями защиты было более 10 метров по кабелю электропитания. Выполнение этого требования очень принципиально для правильной последовательности срабатывания защитных устройств.

Если для подключения применяется воздушная линия, во входном щите на столбе лучше использовать УЗИП на базе разрядников и плавкие вставки. В основном щите строения ставятся варисторные УЗИП класса I либо II, а в щитках на этажах ставятся УЗИП III класса. Если нужно дополнительно защитить оборудование, то в розетки врубаются УЗИП в виде вставок и удлинителей.

Выводы

В заключении следует сказать, что все перечисленные меры, естественно, понижают возможность поражения РЭА и людей завышенным напряжением, но не являются панацеей. Потому в случае грозы лучше отключать более ответственные узлы, если это естественно может быть.

Школа для электрика

Источник: http://elektrica.info/ustrojstva-zashhity-ot-impul-sny-h-perenapryazhenij/

Устройства защиты от перенапряжений

Обычно в любых электрических сетях напряжение находится в пределах, определяемых техническими нормативами, но иногда оно отклоняется от допустимых значений. Предельно допустимое напряжение находится в пределах ±10 % от номинального значения напряжения, т. е.

для однофазной сети в диапазоне 198—242 В, а для трехфазной — 342—418 В. Отклонения от указанных значений называются перенапряжениями. Перенапряжения имеют различную природу и в зависимости от этого отличаются длительностью и величиной.

Длительные перенапряжения (свыше 0,01 с) обычно возникают из-за неисправности понижающего трансформатора на подстанции или обрыва нулевого провода в питающей сети.

Такие перенапряжения имеют сравнительно небольшие значения (от 230 В до величины междуфазного напряжения — 380 В), но действуют длительное время и представляют вполне реальную угрозу и для человека, и для оборудования.

Длительное повышение напряжения может произойти и в случае неравномерного распределения нагрузок по фазам во внешней сети. Тогда возникает перекос фаз, при котором на самой загруженной фазе напряжение становится ниже, а на незагруженной — выше номинального.

Кратковременные всплески напряжения могут произойти и в результате переключений в энергосети или во время включения мощных реактивных нагрузок.

Для надежной защиты домашней электропроводки от перенапряжений рекомендуется создание многоуровневой (по крайней мере, трехступенчатой) системы защиты из УЗИП разных классов. УЗИП класса В (тип 1) рассчитано на номинальный разрядный ток 30— 60 кА, УЗИП класса С (тип 2) — на ток 20—40 кА.

Но в первую очередь необходимо создать эффективную систему заземления.

Мощные импульсные перенапряжения (с токами до 100 кА) могут возникать при воздействии грозовых разрядов. При этом напряжение может достигать десятков киловольт.

Такие импульсы длятся в течение максимум сотни микросекунд, и защитные автоматы не успевают на них среагировать, так как самые современные типы автоматов имеют время срабатывания единицы миллисекунд, что может стать причиной пробоя и повреждения изоляции между фазой и нейтралью или между фазой и землей. Как правило, это не приводит к короткому замыканию и не нарушает работу сети, но в месте повреждения изоляции возникает небольшой ток утечки. И если он проходит между фазой и нейтралью, то не фиксируется УЗО и автоматами защиты, но зато приводит к повышенному нагреву изоляции и ускорению процесса ее старения. С течением времени сопротивление изоляции на этом участке уменьшается, а ток утечки возрастает.

Последствия воздействия этих негативных факторов на электронное оборудование и электропроводку могут быть фатальными, поэтому домашняя сеть требует комплексной защиты от перенапряжений с использованием различных типов устройств (УЗИП, ОП, PH и т. д.).

Уровень напряжения защиты U является важнейшим параметром, характеризующим УЗИП. Он определяет значение остаточного напряжения, появляющегося на выводах УЗИП вследствие прохождения разрядного тока.

Для УЗИП 1-го класса Up не должен превышать 4 кВ, для устройств 2-го класса — 2,5 кВ, для 3-го класса УЗИП устанавливается Up не более 1,5 кВ — тот уровень микросекундных импульсных перенапряжений, который должна выдерживать бытовая техника.

Максимальный разрядный ток Imax — величина импульса тока, которую должно выдержать УЗИП однократно, сохранив при этом работоспособность.

Максимальное длительное рабочее напряжение Uc — действующее значение напряжения переменного или постоянного тока, которое длительно подается на выводы УЗИП. Оно равно номинальному напряжению с учетом возможного завышения напряжения при различных нештатных режимах работы сети.

Номинальный ток нагрузки Ii( — 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.

При необходимости дополнительной защиты конкретных приборов используются устройства, выполненные в виде вставок и удлинителей, — сетевые фильтры. В их конструкцию включены варисторы, подавляющие импульсные скачки напряжения.

Варисторы — это полупроводниковые резисторы, в работе которых используется эффект уменьшения сопротивления полупроводникового материала при увеличении приложенного напряжения, за счет чего они являются наиболее эффективным (и дешевым) средством защиты от импульсных напряжений любого вида. Варистор включается параллельно защищаемому оборудованию и при нормальной эксплуатации находится под действием рабочего напряжения защищаемого устройства. В рабочем режиме ток через варистор пренебрежимо мал, и он в этих условиях представляет собой изолятор. При возникновении импульса напряжения сопротивление варистора резко уменьшается до долей ома. В этом случае через него кратковременно может протекать ток, достигающий нескольких тысяч ампер. После гашения импульса напряжения он вновь приобретает очень большое сопротивление.

Выбор УЗИП производится в соответствии с принятой системой защиты. При этом обязательно учитываются технические характеристики устройств, которые должны быть приведены в каталоге и нанесены на лицевой части корпуса прибора.

При установке УЗИП необходимо, чтобы расстояние между соседними ступенями защиты было не менее 10 м по кабелю электропитания. Выполнение этого требования очень важно для правильной последовательности срабатывания защитных устройств. Первая ступень защиты класса В монтируется за пределами дома во входном щите.

УЗ-6/220, УЗ-18/380 предназначены для защиты сети от кратковременных (до 12 кВ) и длительных перенапряжений, вызванных коммутационными, индуктивными и грозовыми процессами.

Устройства относятся к УЗИП 2-го и 3-го классов и выполнены на варисторах. Для надежной защиты от длительных перенапряжений, вызванных авариями в сети, прибор нужно подключать после УЗО и заземлять.

Только при таком подключении создается ток утечки и обеспечивается срабатывание УЗО.

Они, как правило, изготовлены на базе разрядников или варисторов и часто имеют индикаторные устройства, сигнализирующие о выходе их из строя. Обычно УЗИП на базе варисторов изготавливаются с креплением на DIN-рейку.

Сгоревший варистор можно заменить простым извлечением модуля из корпуса УЗИП и установкой нового.

В зависимости от защищаемой зоны ограничители перенапряжений подразделяются на классы или типы.

Приборы класса В (тип 1) защищают объекты от атмосферных и коммутационных перенапряжений, прошедших через разрядники класса А внешних сетей.

Они устанавливаются на вводном устройстве дома и ограничивают величину перенапряжений до 4,0 кВ, защищая вводные счетчики и электрическое оборудование распределительного щита.

Ограничители класса С (тип 2) защищают электрооборудование от перенапряжений, прошедших через ограничители класса В, и ограничивают величину перенапряжения до 2,5 кВ. Они устанавливаются в распределительных щитках внутри дома или квартиры и осуществляют защиту автоматических и дифференциальных выключателей, внутренней проводки, контакторов, выключателей, розеток и др.

Ограничители класса D (тип 3) являются защитой от перенапряжений, прошедших через приборы класса С, и ограничивают их величину до 13 кВ. Такие ограничители устанавливаются в распределительные коробки, розетки и могут встраиваться в само оборудование.

Ограничитель перенапряжений серии 0П-101 на основе варистора предназначен для защиты электрооборудования от импульсных перенапряжений, вызванных ударами молнии или коммутационными перенапряжениями.

При возникновении скачка перенапряжения варисторы прибора переходят в проводящее состояние, ток возрастает на несколько порядков, достигая сотен и тысяч ампер и ограничивая при этом дальнейшее нарастание напряжения на выводах.

После прохождения волны перенапряжения ограничитель возвращается в непроводящее состояние. Время срабатывания прибора составляет около 25 нс.

В распределительном щите внутри дома устанавливаются варисторные УЗИП класса С или D (тип 2 и 3).

Недостатком УЗИП на базе варисторов является то, что после срабатывания оно нуждается в охлаждении, чтобы снова прийти в рабочее состояние. Это ухудшает защиту при многократных разрядах.

Безусловно, использование УЗИП снижает вероятность выхода из строя оборудования или поражения людей, но лучше всего во время грозы отключать наиболее важные приборы.

Устройство защиты многофункциональное (УЗМ) предназначено для защиты оборудования (в доме, квартире или офисе и пр.

) от разрушающего воздействия мощных импульсных скачков напряжения, а также для отключения оборудования при выходе сетевого напряжения за допустимые пределы (170—270 В) в однофазных сетях.

Включение напряжения происходит автоматически при восстановлении его до нормального по истечении задержки повторного включения. Устройство представляет собой реле контроля напряжения с мощным электромагнитным реле на выходе, дополненное защитой на варисторах.

Реле напряжения (PH) — это прибор, сочетающий в себе электронное устройство контроля напряжения и электромагнитный расцепитель, собранные в одном корпусе. Реле напряжения серии PH — весьма эффективное устройство для защиты оборудования при возникновении длительных перенапряжений.

Реле может быть изготовлено на базе микропроцессора или простого компаратора и оснащено устройством регулировки верхнего и нижнего порога срабатывания.

Реле напряжения могут быть как однофазными, так и трехфазными. Трехфазные реле напряжения используются на трехфазном вводе для защиты трехфазного оборудования. Они, как правит, отключают сеть не напрямую, а через электромагнитный контактор. При отсутствии трехфазных потребителей лучше всего будет поставить на каждую фазу по однофазному реле напряжения.

В зависимости от способа подключения реле напряжения могут быть выполнены в виде переносного устройства типа «вилка—розетка» или для установки в распределительном шкафу на DIN-рейку.

Обычно такие реле имеют широкий диапазон регулировок и могут работать в нескольких независимых режимах: как реле напряжения, как реле минимального напряжения, как реле максимального напряжения или как реле времени с задержкой на включение.

Реле напряжения работают в диапазоне 100—400 В и делятся на устройства, имеющие свою контактную группу и управляющие нагрузкой самостоятельно, а также реле, которые управляют нагрузкой через более мощные контакторы.

Некоторые типы реле напряжения могут использоваться для самостоятельного отключения электрической сети при возникновении аварийного напряжения. Они обладают большей коммутационной способностью и управляют сетью с нагрузкой до 13 кВт, что вполне достаточно для квартиры или частного дома. Приборы устанавливаются на вводе после электросчетчика и УЗО на DIN-рейку.

Реле напряжения не имеет встроенной защиты от высоких токов, поэтому его нужно устанавливать после автоматического выключателя. При этом номинальный ток реле должен быть на 20—30 % выше номинального тока автомата. Реле напряжения также не защищают от высокого напряжения остаточных токов грозовых разрядов.

Он работает совместно с УЗО или дифференциальным автоматом с током утечки 30—300 мА Напряжение срабатывания ДПН 260 устанавливается в пределах 255—260 В, время срабатывания — 0,01 с.

Он выполнен в стандартном модуле на базе обычного варистора и предназначен для установки на DlN-рейку 35 мм. Следует отметить, что датчик создает ток утечки и вызывает срабатывание УЗО, которое не может включиться самостоятельно, что является его основным недостатком.

Контактор — это коммутационный аппарат дистанционного действия, коммутирующий нагрузки переменного или постоянного тока, который предназначен для частых включений и отключений. Они могут управлять осветительными, обогревательными и другими устройствами в силовых цепях постоянного и переменного тока с напряжением до 380 В и частотой 50 Гц.

Контакторы не обладают защитными функциями, но эффективно работают совместно с реле напряжения, обеспечивая своевременное отключение сети. Достоинством этих устройств является надежная контактная группа, способная выдержать большое число включений и отключений при значительной мощности управляемой нагрузки.

Контакторы могут использоваться, например, для управления режимом работы системы обогрева полов, когда мощность нагревательных кабелей превышает допустимую мощность терморегулятора.

Контактор, управляемый выключателем, импульсным реле, таймером или другим датчиком, позволяет включить (выключить) необходимую нагрузку, с которой электронные реле, рассчитанные на сравнительно небольшие токи, самостоятельно справиться не могут. Контакторы являются незаменимым элементом многофункциональной системы типа «Умный дам».

Контакторы могут быть как однофазными, так и трехфазными. Основными параметрами, по которым осуществляют выбор контакторов, являются следующие:

• Номинальное рабочее напряжение сети
• Номинальный рабочий ток
• Напряжение катушки управления
• Каличество/вид дополнительных контактов

Источник: http://profstroy.net/inzhenernye-sistemy/elektrika/107-ustrojstva-zashchity-ot-perenapryazhenij

Защита от перенапряжения сети для дома (220 и 380 вольт)

В современных бытовых приборах используется чувствительная электроника, что делает эти устройства уязвимыми перед перепадами напряжения. Поскольку устранить их не представляется возможным, необходима надежная защита.

К сожалению, ее организация не входит в сферу обязанностей службы ЖКХ, поэтому заниматься этим вопросом приходится самостоятельно. Благо защитные устройства приобрести сегодня не проблема.

Прежде чем перейти к описанию и принципу действия таких приборов, кратко расскажем о причинах, вызывающих скачки напряжения, и их последствиях.

Что такое перепад напряжения и его природа?

Под этим термином подразумевается краткосрочное изменение амплитуды напряжения электросети, с последующим восстановлением, близким к первоначальному уровню. Как правило, длительность такого импульса исчисляется я миллисекундами. Существует несколько причин для его возникновения:

1. Атмосферные явления в виде грозовых разрядов, они способны вызвать перенапряжение в несколько киловольт, что не только гарантированно выведет электроприборы из строя, а и может стать причиной пожара. В данном случае жителям многоэтажек проще, поскольку организация защиты от таких предсказуемых явлений входит в обязанности поставщиков электричества. Что касается частных домов (особенно с воздушным вводом), то их жильцы должны самостоятельно заниматься этим вопросом или обращаться к специалистам.
2. Скачки при коммутационных процессах, когда происходит подключение-отключение мощных потребителей.
3. Электростатическая индукция.
4. Подключение определенного оборудования (сварка, коллекторный электродвигатель и т.д.).

На рисунке ниже наглядно продемонстрирована величина грозового (Uгр) и коммутационного импульса (Uк) по отношению к номинальному напряжению сети (Uн).

Грозовой и коммутационный импульсы перенапряжения

Для полноты картины следует упомянуть и о долгосрочном повышении и понижении напряжения. Причиной первого является авария на линии, в результате которой происходит обрыв нулевого провода, что вызывает повышение до 380 вольт (если быть точным, то ). Нормализовать ситуации никакими приборами не получится, потребуется ждать устранения аварии.

Длительное снижение напряжения можно часто наблюдать в сельской местности или дачных поселках. Это связано с недостаточной мощностью трансформатора на подстанции.

В чем заключается опасность перепадов?

В соответствии с допустимыми нормами, допускается отклонение от номинала в диапазоне от -10% до +10%. При скачках напряжение может существенно выйти за установленные границы.

В результате блоки питания бытовой техники подвергаются перегрузке и могут выйти из строя или существенно сократить свой ресурс.

Пониженное напряжение также грозит неприятностями, особенно к этому критичны компрессоры холодильных установок, а также многие импульсные блоки питания.

Защитные устройства

Существует несколько видов защитных устройств различающихся как по функциональности, так и по стоимости, одни из них обеспечивают защиту только одному бытовому прибору, другие – всем имеющимся в доме. Перечислим хорошо зарекомендовавшие себя и наиболее распространенные защитные устройства.

Сетевой фильтр

Наиболее простой и доступный по деньгам вариант защиты маломощного бытового оборудования. Отлично зарекомендовал себя при бросках до 400-450 вольт. На более высокие импульсы устройство не рассчитано (в лучшем случае оно примет удар на себя, спасая дорогостоящую аппаратуру).

Фильтр удлинитель Swen Fort Pro

Основной элемент защиты у такого устройства – варистор (полупроводниковый элемент изменяющий сопротивление в зависимости от приложенного напряжения). Именно он выходит из строя при импульсе более 450 В.

Вторая важная функция фильтра – защита от высокочастотных помех (возникают при работе электродвигателя, сварки и т.д.) отрицательно влияющих на электронику. Третьим элементом защиты является плавкий предохранитель, срабатывающий при КЗ.

Стабилизатор

В отличие от предыдущего типа приборы этого класса позволяют нормализовать напряжение в соответствии с номинальным. Например, установив границу в пределах 110-250 В, на выходе устройства будет стабильные 220 В. Если напряжение выйдет за пределы допустимого, прибор отключит питание и возобновит его подачу после нормализации работы электросети.

Стабилизатор EDR-1000 от производителя Luxeon

В некоторых случаях (например, в сельской местности) установка стабилизатора является единственным способом повысить напряжение до необходимой нормы. Бытовые стабилизаторы выпускают двух модификаций:

• Линейные. Они предназначены для подключения одного или нескольких бытовых приборов.
• Магистральные, устанавливаются на входе электросети здания или квартиры.

И первые, и вторые следует подбирать исходя из мощности нагрузки.

Источники бесперебойного питания

Основное отличие от предыдущего типа является возможность продолжения подачи питания подключенного устройства после срабатывания защиты или полного отключения электричества. Время работы в таком режиме напрямую зависит от емкости аккумуляторной батареи и мощности нагрузки.

Бесперебойный блок питания APC, модель SC-420

В быту эти устройства в основном используются для подключения стационарных компьютеров, чтобы при проблемах с электросетью не потерять данные.

При срабатывании защиты ИБП будет продолжать подачу питания в течение определенного времени, как правило, не более получаса (зависит характеристик устройства).

Современные модели ИБП могут самостоятельно управлять работой компьютера через USB интерфейс, например, закрыть текстовый редактор (предварительно сохранив открытые документы), после чего произвести отключение. Это довольно полезная функция, если пользователь при срабатывании защиты не находился рядом.

Устройства защиты от импульсных перенапряжений

Все перечисленные выше приборы обладают общим недостатком, у них не реализована действенная защита от импульса высокого напряжения. Если таковой произойдет, он, практически гарантированно выведет такие устройства из строя.

Следовательно, защита должна быть организована таким образом, чтобы после срабатывания можно было оперативно привести ее в рабочее состояние. Этому требованию, как нельзя лучше отвечают УЗИП.

На их основе организуется многоуровневая система защиты внутренних линий частного дома.

Одна из принятых классификаций таких устройств показана в таблице.

Таблица 1. Классификация УЗИП

Категория	Применение
В (I)	Обеспечивают защиту при прямом попадании грозового разряда по системе молниезащиты. Место установки – вводно-распределительное устройство или главный распределительный щит. Основная нормирующая характеристика – величина импульсного тока.
С (II)	Защищают токораспределительную сеть от коммутационных импульсов, а также играют роль второго защитного уровня при грозовом разряде. Место установки – распределительный щит.
D (III)	Обеспечивают последний уровень защиты, при которой к потребителям не допускаются остаточные броски напряжения и дифференциальные перенапряжения. Помимо этого обеспечивается фильтрация высокочастотных помех. Установка производится перед потребителем. Могут быть выполнены в виде модуля под розетку, удлинителя и т.д.

Пример организации трехуровневой защиты продемонстрирован ниже.

Организация трехуровневой защиты от перенапряжения

Конструктивные особенности УЗИП.

Устройство представляет собой платформу (С на рис. 6) со сменным модулем (В), внутри которого находятся варисторы. При их выходе из строя индикатор (А) изменит цвет (в приведенной на рисунке модели на красный).

УЗИП Finder (категория II)

Внешне устройство напоминает автоматический выключатель, крепление – такое же (под DIN рейку).

Особенностью УЗИП является необходимость замены модулей при выходе варисторов из строя (что довольно просто).

Им необходимо время, чтобы остыть, многократное попадание грозового разряда существенно усложняет этот процесс.

Защитное реле

В завершении рассмотрим реле контроля напряжения (РКН), эти устройства способны обеспечить защиту бытовых приборов от коммутационных импульсов, перекоса фаз, а также пониженного напряжения.

С грозовыми импульсами они не справятся, поскольку на это не рассчитаны.

Их сфера применения – защита внутренней сети квартиры, то есть там, где обеспечение грозозащиты входит в обязанности электрокомпаний.

Приборы могут устанавливаться во входном щитке, непосредственно, после электросчетчика, для этого предусмотрено крепление под DIN рейку.

РКН можно подключать после счетчика

Помимо этого выпускаются модификации приборов в виде удлинителей питания и модулей под розетку.

РКН в виде удлинителя и розеточного модуля

Данные устройства могут произвести только защитное отключение сети, при выходе напряжения за указанные пределы (устанавливается кнопками управления), после нормализации электросети производится ее подключение. Стабилизация и фильтрация не производятся.

Предостережения

Не следует доверять защиту своего дома самодельным конструкциям, в бытовых условиях бывает проблематично настроить собранную схему и протестировать ее работу в критических режимах.

Все манипуляции с электрощитом, приборами и проводкой необходимо проводить только при отключенном электропитании.

Источник: https://www.asutpp.ru/zashhita-ot-perenapryazheniya.html

Устройство защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП)

Вводя в строку поиска фразу «УЗИП для частного дома купить», нужно понимать, как работает этот прибор и для чего он нужен. Расшифровка аббревиатуры дает устройство защиты от импульсных перенапряжений, хотя многие говорят помех. Путаница возникает именно из-за неоднозначности трактовки этого термина.

Нужно понимать, что речь идет не о кратковременных скачках потенциала сети, пусть даже кратно превышающих номинальное его значение и успешно нивелируемых реле напряжения, например, а об импульсах с амплитудой, достигающей нескольких киловольт. Разница налицо. Лишь осознав неоднозначность перевода, из поисковой раздачи браузера на запрос УЗИП для частного дома купить, можно удачно вычленить гарантированно полезные предложения.

Причины возникновения перенапряжений

Пенять лишь вездесущий в России человеческий фактор, основы которого заложены недобросовестным отношением к выполнению служебных обязанностей, не стоит. Хотя и он имеет место, не поспоришь. Максимальную же опасность возникновения колоссальных перенапряжений несут атмосферные явления.

Падающими от сильного ветра деревьями никого не удивишь, но лишь немногие задумываются о том, что падение может привести к повреждению нулевого провода воздушное линии. Между тем в однофазной сети появляется потенциал в 380 В. Без надежной защиты впору заказывать грузовичок для вывоза бытовой электротехники на свалку.

Не лучше дело обстоит и при грозовых разрядах. Напряжения молнии достаточно, чтобы вывести из строя домашнюю электрику на расстоянии десятков и даже сотен метров от места разряда.

Вызвать скачок напряжения слабо защищенных сетях способно резкое включение или выключение мощных нагрузок, а также электростатические явления.

Принцип работы УЗИП

В основе любого подобного прибора, модульного в том числе, находится резистор, обладающий нелинейной ВАХ (вольт-амперная характеристика). Это значит, что с ростом потенциала на выводах растет его проводимость – снижается сопротивление.

Конструктивно все несколько сложнее, но реализуемый принцип прост и эффективен.

УЗИП 3 фазный

Три однофазных устройства, помещенные в единый корпус, и составляют трехфазное.

Последнее оснащено согласующими элементами типа межфазных индуктивностей, виртуально разносящих отдельные блоки на десятки метров, и некоторыми другими конструктивными особенностями. Но, по сути своей, оно остается тремя отдельными УЗИП.

Трехфазность нужна для того, чтобы упростить применение приборов, сократить площадь монтажа и соблюсти принципы унификации. Покупая УЗИП 3 фазный, нужно учесть следующие его параметры:

• класс прибора определяет возможность защиты перенапряжений, вызванных теми или иными факторами (чаще других применяют классы B, C и D);
• максимальный уровень напряжения длительного воздействия;
• уровень защиты определяет максимально возможное падение напряжения на приборе.
• номинальное и максимальное значение импульсного тока (это отдельные характеристики);
• диапазон рабочих температур весьма важен в условиях РФ.

Можно услышать споры о целесообразности, экономической в том числе, покупки именно УЗИП. Противоречия вызваны возможностью заменой аппарата на реле напряжения. Но на надежной защите силовых линий, когда речь идет о частном доме, едва ли стоит экономить.

Источник: http://smogem-sami.ru/publikatsii/ustroystvo-zashhityi-ot-impulsnyih-perenapryazheniy-uzip.html

Защита электрооборудования от импульсных перенапряжений по цепям питания

25 августа 2011 г. в 10:04, 12882

В настоящей статье рассмотрены наиболее общие вопросы применения устройств защиты от импульсных перенапряжений, даны рекомендации по их подбору и монтажу.

Настоящий этап развития техники и технологии характеризуется тем, что электрооборудования, в том числе электронного, на объектах народного хозяйства и в быту становится всё больше и больше, а само оборудование становится всё сложнее и дороже. А чем сложнее оборудование, тем оно чувствительней к различным перенапряжениям и помехам.

В данной статье рассматриваются отдельные вопросы защиты оборудования от микросекундных импульсных перенапряжений большой мощности, приходящих по цепям питания. Защита от таких перенапряжений — вопрос комплексный и в рамках одной статьи неподъёмный, поэтому остановимся на одном аспекте этой защиты — применении Устройств Защиты от Импульсных Перенапряжений (УЗИП).

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.

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.

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.

Оценка необходимости использования УЗИП

Итак, применять или не применять УЗИП? Для ответа на этот вопрос имеются два подхода. Первый подход — формальный. Обязательность применения УЗИП прописаны в ПУЭ 7-е издание (п. 7.1.22), СП31-110-2003 (п. А5.2), ГОСТ Р 50571.

19-2000, а также в некоторых ведомственных документах (РД Транснефть, СТО Газпром, СТО ФСК ЕЭС, РЖД).

Если ваш объект попадает под действие этих документов, то применять надо обязательно, если нет, то можно перейти ко второму, неформальному, подходу и продолжить анализ ситуации.

Так как УЗИП защищает в основном электронное оборудование (или электронные блоки питания такого оборудования), надо понять, есть ли вам что защищать.

И здесь надо учитывать не только стоимость самого оборудования, но и возможные последствия выхода его из строя или даже просто сбоев в работе.

Иногда выход из строя копеечного прибора приводит к остановке всего техпроцесса и многомиллионным потерям.

Так, если объект расположен в городе и вокруг стоят более высокие дома, то вероятность попадания к вам серьёзного импульса перенапряжения достаточно мала.

Если же объект стоит в чистом поле рядом с мачтой связи, то есть реальная возможность словить не только наведённый импульс, но и часть тока молнии (2). А если вы ещё и питаетесь от воздушной линии, то вероятность такого исхода значительно увеличивается.

Возможные пути проникновения импульсов на объект

Существует стандарт МЭК 62305-2 по оценке рисков, связанных с молниезащитой. Российские федеральные стандарты не содержат методики расчета или чётких рекомендаций о необходимости применения специализированных защитных устройств. Поэтому приходится проводить эту оценку экспертно, основываясь на результатах комплексной оценки электромагнитной обстановки объекта.

Подбор типа УЗИП

Итак, в результате анализа потенциальных рисков Вы пришли к выводу, что выгоднее применить УЗИП, чем потом ликвидировать последствия экономии. Теперь предстоит выбор конкретных устройств защиты и размещение их на объекте.

Если решено защищать целиком всё здание и оборудование в нём, то прежде всего надо подобрать УЗИП для установки во вводной шкаф. Если на здании или в непосредственной близости от него есть молниеприемники или имеется воздушный ввод, то необходимо устанавливать УЗИП 1-го или 1+2 класса. Рекомендации МЭК по выбору мощности УЗИП показаны на 3.

Количественная и качественная оценка растекания токов молнии на объекте, оснащенном внешней молниезащитой.

Считается, что при попадании молнии в систему внешней молниезащиты половина тока молнии уходит в землю, а вторая половина попадает на главную заземляющую шину (ГЗШ). Далее эти 50% тока распределяются равномерно по всем присоединенным к ГЗШ коммуникациям.

Отсюда делается вывод, что минимальная мощность УЗИП определяется именно той частью тока молнии, которая попадёт в систему питания. Учитывая, что 99% ударов молний в России имеют амплитуду менее 100кА, в расчетах можно исходить из этой цифры.

Если в объект входит только трёхфазное электропитание, тогда, при наличии УЗИП, по каждому проводу питания пойдёт около ¼ от тех 50кА, которые попадут на ГЗШ (при режиме нейтрали TNC), т.е. около 12,5кА. Это как раз та самая минимальная величина Iimp (10/350), допустимая для 1-го класса УЗИП.

С учетом неравномерности распределения токов, рекомендуется брать УЗИП с Iimp не менее 20кА (10/350) на фазу. Примером такого устройства может служить DS253E-300 производства CITEL c Iimp =25кА на фазу (4).

 
Устройство защиты от импульсных перенапряжений 1 класса.

Если же вероятность попадания части прямого тока молнии исключена, то можно применить УЗИП 2-го класса.

 
Устройство защиты от импульсных перенапряжений 2 класса

УЗИП 2-го или 3-го класса могут также применяться после 1-го класса для защиты наиболее ответственного и чувствительного оборудования, если расстояние между ними более 15м.

Если нужно защитить только одну комнату с сервером внутри, то принципы подбора УЗИП мало отличаются от вышеизложенного. Можно только добавить, что в этом случае целесообразно применить УЗИП со встроенным ВЧ-фильтром, который не только защищает от импульсных перенапряжений, но и фильтрует ВЧ помехи малой амплитуды, например DS HF (6).

 
Устройство защиты от импульсных перенапряжений со встроенным ВЧ-фильтром

Требования к монтажу УЗИП

А теперь, когда определено, какие УЗИПы и где применять, можно рассмотреть некоторые особенности их использования. Устройства для защиты по питанию могут иметь три типа подключения:

— Т-образный (параллельный), когда УЗИП подключается параллельно питающей цепи. Рабочий ток при этом через устройство защиты не идёт, т.е. вы можете его использовать при любой мощности системы электроснабжения. Сечение соединительных проводников должно выбираться в соответствии с рекомендациями производителя УЗИП.

— последовательный, когда УЗИП ставится в разрыв питающего провода. В этом случае устройство защиты должно иметь номинальный ток нагрузки IL больше максимального рабочего тока цепи, в которую оно установлено.

— V-образный тип подключения, когда рабочий ток цепи протекает по шунту, установленному внутри УЗИП (7). С точки зрения защиты от импульсных перенапряжений это оптимальная конфигурация.

V-образное подключение

Типовая схема Т-образного (параллельного) подключения УЗИП 1+2 класса в сеть TNC-S приведена на 8.

Т-образное подключение УЗИП

Здесь есть одна тонкость, связанная с применением плавких вставок FU 1-3. Существуют рекомендованные производителем УЗИП номиналы данных устройств, например, для УЗИП 1+2 ступени с импульсными токами 25кА (10/350) на фазу оптимальными являются вставки 125А по характеристике gG/gL.

При этом номинале через плавкую вставку может пройти импульс 25 кА (10/350) и она останется целой. Если взять вставку меньшего номинала, УЗИП будет недоиспользован, т.к. при приходе мощного импульса плавкая вставка сгорит и исключит из работы вполне исправный УЗИП. Т.е.

система защиты будет работать только при импульсах, значительно слабее тех, на которые рассчитан УЗИП. По рекомендациям МЭК номинал входного защитного устройства ВА должен быть на ступень больше, чем номинал предохранителей FU 1-3. В случае невозможности выполнения такого требования, предохранители FU 1-3 можно не устанавливать.

При V-образном и последовательном соединении эти дополнительные предохранители отсутствуют в принципе.

Ещё одна особенность Т-образного монтажа УЗИП заключается в том, что длина соединительных проводов между УЗИП и точкой присоединения к сети не должны превышать 0,5м (ГОСТ Р 50571.26-2002). Это связано с тем, что микросекундный импульс перенапряжения является высокочастотным сигналом и имеет очень крутой фронт. А любой проводник, кроме активного сопротивления, имеет ещё и индуктивное.

При этом амплитуда импульса может значительно превысить допустимые для данного оборудования значения.

Именно по этой причине нельзя устанавливать вместо предохранителей FU 1-3 автоматические выключатели. Каждый автоматический выключатель содержит катушку индуктивности, стоящую последовательно в рабочей цепи.

И в случае их использования при приходе импульса основное напряжение упадёт на автоматическом выключателе, а УЗИП при этом будет работать неэффективно.

В результате такое подключение не обеспечит защиту оборудования.

Ответ — не обязательно, если расстояние по кабелю от УЗИП 1+2 класса до защищаемого оборудования не более 15-20м и рядом нет источников сильных наводок. Если же расстояние более 20 метров, то устанавливать необходимо, т.к. ситуация может развиваться, как на 10.

Здесь пришедший импульс перенапряжения ограничивается УЗИП до 1,5кВ, а уже внутри здания на него накладывается помеха, наведённая от различного мощного электротехнического оборудования.

Сами по себе уровни этих помех не превышают допустимый для защищаемого оборудования, но вместе эти перенапряжения могут привести к сбоям и даже выходу оборудования из строя.

Стоит отметить, что для эффективной защиты от перенапряжений расстояние от места подключения УЗИП 2 или 3 класса до защищаемого оборудования не должно превышать 5м.

Источник: https://www.elec.ru/articles/zashita-elektrooborudovaniya-ot-impulsnyh-perenapr/