Устройство защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП) для частного дома

Устройство защиты от импульсных перенапряжений: как правильно выбрать и установить модуль

Представьте картинку, когда накопленная энергия статического электричества между движущимися на больших расстояниях облаками разряжается молниеносным ударом по зданию или питающей его ЛЭП.

Усредненная форма импульса тока приведена ниже. Она вначале круто возрастает примерно за 10 микросекунд, а затем, достигнув своего апогея, начинает плавно снижаться. Причем спад до середины максимального значения тока происходит через 350 мкс и продолжается дальше до нуля.

Этот импульс грозового разряда создает перенапряжение в сети, которое примерно повторяет форму тока, но может отличаться за счет работы ограничителей перенапряжения, установленных на воздушной ЛЭП.

Форма такого импульса, обработанного разрядниками, показана чуть правее, а обычная синусоида частотой 50 герц для сравнения ниже.

Ограничители перенапряжения ЛЭП работают за счет пробивания калиброванного воздушного зазора повышенным импульсом разряда. В обычном состоянии его сопротивление исключает протекание токов от напряжения нормальной величины.

У высоковольтных линий электропередач ограничители имеют довольно внушительные размеры.

На воздушных ЛЭП 0,4 кВ их габариты значительно меньше. Они располагаются на опоре рядом с изоляторами.

Ограничители перенапряжения ВЛ способны погасить очень высокое напряжение разряда молнии только до 6 киловольт. Такой импульс имеет измененную форму нарастания и спада напряжения с характеристикой 8/20 мкс. Он поступает на вводные устройства вашего дома.

Защита перенапряжения ЛЭП его сильно урезала и преобразовала. Но этого явно недостаточно для обеспечения безопасности оборудования и жильцов.

Бытовая проводка 220/380 вольт выпускается с изоляцией, способной противостоять импульсам 1,5÷2,5 кВ. Все, что больше, ее пробивает. Поэтому требуется использовать дополнительное устройство защиты от импульсных перенапряжений для частного дома.

Ассортимент таких конструкций обширен. Их необходимо уметь правильно выбирать и монтировать.

УЗИП для сети 0,4 кВ выпускаются на 2 режима возможной аварии для гашения:

тока разряда с формой 10/350мкс, который не претерпел изменений от ОПН воздушной ЛЭП;
импульса перенапряжения с характеристикой 8/20мкс.

По этим факторам удобно при выборе УЗИП пользоваться алгоритмом, который я показал картинкой ниже.

Однако следует представлять, что практически нет устройств, способных разово погасить импульс 6 киловольт до безопасной для бытовой проводки величины в 1,5 кВ.

Этот процесс происходит в три этапа. Под каждый из них используется свой класс УЗИП, хотя есть небольшие исключения из этого правила.

Модули класса 1 способны снизить импульс перенапряжения с 6 до 4 кВ, который проникает:

после ограничителей ЛЭП;
или наводится от тока разряда молнии, стекающего по молниеотводу;
либо ее удара в близко расположенные строения, деревья, почву.

УЗИП класса 1 устанавливают во вводном щиту здания внутри отдельной герметичной пожаробезопасной ячейки. Пренебрегать этим правилом опасно.

При монтаже следует правильно прокладывать защищаемые кабели. Они не должны пересекаться с отводом аварийных токов на контур земли и приходящими, не подвергнутыми защите магистралями.

От сверхтоков модули спасают силовыми предохранителями с плавкими вставками.

Автоматические выключатели для этих целей не приспособлены. Их контакты не выдерживают создаваемые импульсные перегрузки. Они привариваются, а повреждение продолжает развиваться.

Следующий класс УЗИП №2 снижает импульс перенапряжения с четырех до 2,5 кВ. Его ставят в следующем по иерархии распределительном щите, например, квартирном. Он дополняет работу предшествующего модуля, но может использоваться и автономно.

Класс №3 устройства защиты от импульсных перенапряжений может выполняться модулями, устанавливаемыми на DIN-рейку или комплектами, встраиваемыми в бытовые приборы, удлинители, сетевые фильтры.

УЗИП класса 3 способен обеспечивать безопасность только после срабатывания защиты класса №2. Он ставится последовательно за ней потому, что от 4-х киловольт сгорает.

Производители побеспокоились о сложности выбора правильной конструкции УЗИП и предлагают комплексное решение этого вопроса общим модулем, называемым 1+2+3.

Он ставится в отдельном боксе. Однако, цена такой разработки не всем по карману.

Что такое УЗИП: классификация и применение

Понятием «импульсное перенапряжение» обозначают кратковременное (длящееся несколько десятков миллисекунд) и резкое увеличение напряжение.

Импульсные разряды могут нанести серьезный ущерб электрическому оборудованию и сетям, поэтому в системы внутренней молниезащиты включают специальные устройства, предназначенные для защиты от резких перепадов напряжения, устройства защиты от импульсных перенапряжений (сокращенно УЗИП). Они позволяют обеспечить комплексную защиту электротехнических приборов, зданий, промышленных конструкций.

Использование внутренней молниезащиты вообще и УЗИП в частности позволяет защитить дорогостоящую и чувствительную к перепадам напряжений технику, которая есть в любом офисе или промышленном предприятии: серверы, источники питания (включая бесперебойные), компьютерные и низковольтные сети, системы мониторинга и управления, системы управления вентиляцией и т.п.

УЗИП, как правило, размещаются в обычных электрощитах, в щитах молниезащиты, либо непосредственно на линиях электрических сетей. В зависимости от технических характеристик и исполняемых функций, УЗИП классифицируют на несколько видов.

Классификация УЗИП

УЗИП класса 1 используются для защиты от прямого удара молнии в молниезащитную систему здания либо линию электропередач.

Их устанавливают на входе в здание, в специальном вводно-распределительном устройстве (сокращенно — ВРУ) либо в главный распределительный щит (ГРЩ).

УЗИП первого класса нормируют импульсным током Iimp, форма волны – 10/350 мкс. Устройство соответствует стандарту МЭК 61643-1.

УЗИП класса 2 используются для предотвращения возникновения в сети коммутационных помех, либо в качестве резервной ступени при прямом ударе молнии. Форма волны 8/20 мкс.

УЗИП второго класса состоят из сменных модулей с сигнальными индикаторами (зеленый для нормального состояния, оранжевый – необходима замена кассеты) и основания.

УЗИП-2 могут оснащаться дополнительными сигнальными контактами для передачи сигнала о статусе устройства на расстоянии.

УЗИП класса 1+2 используются для обеспечения защиты отдельных жилых домов, в которых установлена молниезащита или внешние теле- и радиоантенны, либо домов, имеющих воздушный ввод для линий электропередач.

УЗИП 230-400В используются для защиты оборудования, питаемого воздушными ЛЭП. Они устанавливаются непосредственно за автоматическим выключателем на вводе. Их подключают к клемме «земля» электрощита.

Такие УЗИП оборудованы встроенной тепловой защитой, конструктивно не отличаются от УЗИП класса 2 – имеют основание и сменный блок с индикатором (возможна и дистанционная передача сигнала). Используются в сетях с напряжением 230/400 вольт.

Частота 50 или 60 Гц.

УЗИП для защиты телефонных линий применяют для контроля напряжения в линиях, подключенных к телефонам, модемам, факсам. Эти устройства ориентированы, прежде всего, на борьбу с перенапряжениями, возникающими в результате атмосферных явлений.

Их монтируют в электрический шкаф, и, кроме того, в щит кат. № 011-95. Устройства подключают непосредственно к телефонным линиям и оснащены индикатором – зеленый цвет – разрядник в рабочем состоянии, оранжевый – необходимо заменить модуль.

УЗИП для защиты телефонных линий соответствуют нормативу IEC 61643-21.

Что такое перепады напряжения

Приборы для защиты от импульсных напряжений

В соответствии с определением, которое приведено в ГОСТе, перепады напряжения или перенапряжение – это внезапное кратковременное понижение или повышение амплитуды напряжения с последующим восстановлением до номинальных параметров.

Объясняется природа происхождения данного явления тем, что несколько десятков лет назад проектировщики и строители даже представить не могли, что в современности в каждой квартире будет сосредоточено такое количество электрического оборудования. Максимальное потребление электричества утром и вечером отрицательно сказывается на работе всей электросети.

Электричество, которое течет по кабелю, попросту неспособно выдерживать такие нагрузки, что способствует аномальному их перегреву. С течением времени это приводит к ослабеванию контактов в распределительном щитке. Также нулевые провода часто отгорают, что может стать причиной скачка напряжения, например, от 110 до 360 вольт.

Коммутационное перенапряжение

Когда наблюдается момент перепада напряжения в электрических магистралях, за короткий промежуток времени их амплитуда изменяется. После этого они быстро возвращаются к параметрам, которые были вначале.

Продолжительность подобного импульса не превышает нескольких миллисекунд, его образование может быть обусловлено одной или несколькими причинами:

При подключении мощного электрического оборудования, например, электрической сварки, коллекторного электродвигателя, наблюдается явление электростатической индукции.
Перенапряжение, которое было вызвано коммутируемыми процессами. Они, в свою очередь, наблюдаются в момент отключения или включения электрических приборов с высокой мощностью.
Грозовые разряды. Это природное явление способно стать причиной скачков напряжения до нескольких киловольт. Такие изменения в сети неспособен выдержать ни один прибор, также грозы становятся часто причинами пожара и отключения сети.

В роли проводников выступают газы, которые заполняют все образованные пустоты. С течением времени, если не устранить поломку, ток постепенно нарастает, а защитная автоматика своевременно не определит аварийную ситуацию. Это приводит к выведению из строя почти всей проводки в помещении.

Для чего нужно подключение УЗИП?

Для того чтобы защитить электрическую сеть и подключаемые к ней приборы от мощных импульсов тока и резких перепадов напряжения, устанавливается устройство для защиты линии и оборудования от импульсных напряжений (сокращенное обозначение – УЗИП). Оно включает в себя один или несколько нелинейных элементов. Подключение внутренних компонентов защитного устройства может производиться как в определенной комбинации, так и различными способами (фаза-фаза, фаза-земля, фаза-ноль, ноль-земля). В соответствии с требованиями ПУЭ установка УЗИП для защиты сети частного дома или другого отдельного здания производится только после вводного автомата.

Наглядно про УЗИП на видео:

Способы защиты от скачков напряжения

В зависимости от характеристик скачка напряжения и природы его возникновения используются различные устройства защиты. Рассмотрим основные из них:

Сетевой фильтр

Простое и доступное решение для защиты маломощного оборудования. Обычно представляет собой удлинитель или моноблок с вилкой, розеткой (или розетками) и выключателем с индикацией подачи питания. Следует отличать сетевые фильтры от обычных удлинителей, которые не имеют защиты, но очень похожи по виду. Защищает от скачков до 400 — 500 вольт, а ток нагрузки не может превышает 5 — 15 А.

Реле защиты РКН и УЗМ

Устройство прерывает подачу электроэнергии, если напряжение выходит за пределы допустимых значений. После возвращения напряжения в установленные рамки подача восстанавливается (автоматически или в ручную в зависимости от модели). Устройство подключается после входного автомата.

Основные достоинства РКН и УЗМ:

Скорость срабатывания в несколько миллисекунд;
Выдерживает нагрузку от 25 до 60 А;
Небольшие размеры и удобный монтаж;
Достаточные диапазоны максимального и минимального напряжения;
Отображение показателей электрического тока в реальном времени;

Прибор эффективен для защиты от разрыва нулевого провода и умеренных скачков напряжения. Однако реле не могут обеспечить стабильное напряжение и защитить от импульсного скачка, вызванного ударом молнии.

Расцепитель минимального-максимального напряжения (РММ)

Устройство защищает от высокого и низкого напряжения. Эффективен в случае разрыва нулевого провода и перекоса фаз в трехфазной сети, но не защищает от высоковольтных импульсов.

Прибор отличается небольшими размерами, простотой установки и доступной ценой.

Стабилизаторы

Приборы используются для «сглаживания» подачи электроэнергии в сетях, склонных к нестабильной работе. Эффективны в случае падения мощности, но могут не справиться с высоким напряжением.

К достоинствам прибора относятся: длительный срок эксплуатации; быстрое срабатывание; поддержание напряжения на стабильном уровне. Главным недостатком стабилизаторов является высокая цена.

Устройства защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП)

Используются для защиты от быстрых мощных скачков напряжения, как правило вызываемых ударом молнии в линию электропередач. Выделяют два вида подобных устройств:

Вентильные и искровые разрядники. Устанавливаются в сетях высокого напряжения. В случае импульсного перенапряжения в устройстве происходит пробой воздушного зазора, фаза замыкается на заземление, разряд уходит в землю;
Ограничители перенапряжения (ОПН). В отличие от разрядников имеют небольшой размер и используются в частных домах. Внутри установлен варистор. При обычном напряжении ток через него не течет, но в случае скачка происходит возрастание тока, что позволяет снизить напряжение до нормальной величины.

Используется вместе с УЗО (устройство защитного отключения) или дифференциальным автоматом. ДПН определяет превышение установленной нормы напряжения, после чего УЗО размыкает цепь.

Конструкция

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

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

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

Схема прибора серии VC-122

Устройство защиты от импульсных перенапряжений и помех указанной серии подходит для понижающих трансформаторов. Также модель активно используется в щитках серии РС

В первую очередь важно отметить, что у модели применяется высоковольтный модулятор. Параметр выходной проводимости у него равен 2 мк. Для щитков РС19 модель подходит

Модулятор в данном случае подсоединяется через обкладку

Для щитков РС19 модель подходит. Модулятор в данном случае подсоединяется через обкладку.

Фильтры разрешается использовать лишь проходного типа. Если рассматривать щитки серии РС20, то у них имеется демпфер. Расширитель для подключения используется магнитного типа

Также важно отметить, что понижающие трансформаторы на 200 В применяться не могут

Подробности Опубликовано: 29 Сентябрь 2015 Просмотров: 25575

Здесь привожу несколько типовых схем подключения устройств защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП). Ниже вы найдете однофазные и трехфазные схемы для разных систем заземления: TN-C, TN-S и TN-C-S. Они наглядные и понятные для простого человека.

Сегодня существует большое количество производителей УЗИП. Сами устройства бывают разных моделей, характеристик и конструкций. Поэтому перед его монтажом обязательно изучите паспорт и схему подключения. В принципе, суть подключения у всех УЗИП одинаковая, но все же рекомендую сначала прочитать инструкцию.

Во всех выложенных схемах присутствуют УЗО и групповые автоматические выключатели. Их я указал для наглядности и полноты распределительного щитка. Эта «начинка» щитка у вас может быть совсем другая.

1. Схема подключения УЗИП в однофазной сети системы заземления TN-S.

На данной схеме представлен УЗИП серии Easy9 производителя Schneider Electric. К нему подключаются следующие проводники: фазный, нулевой рабочий и нулевой защитный. Здесь он устанавливается сразу после вводного автомата. Все контакты на любом УЗИП обозначены. Поэтому куда подключать «фазу», а куда «ноль» можно легко определить. Зеленый флажок на корпусе указывает на исправное состояние, а красный флажок сигнализирует о неисправной касете.

Представленное устройство относится к классу 2. Оно одно самостоятельно не способно защитить от прямого удара молнии. Грамотный выбор УЗИП это сложная и уже отдельная тема.

Также рекомендуется защищать устройства УЗИП с помощью предохранителей.

Думаю тут все понятно.

Ниже представлена аналогичная схема подключения УЗИП, но уже без электросчетчика и с использованием общего УЗО.

2. Схема подключения УЗИП в трехфазной сети системы заземления TN-S.

На схеме также изображен УЗИП производителя Schneider Electric серии Easy9, но уже для 3-х фазной сети. На рисунке изображено 4-х полюсное устройство с подключением нулевого рабочего проводника.

Еще существует 3-х полюсное УЗИП этой же серии. Оно применяется в системе заземления TN-C. В нем нет контакта для подключения нулевого рабочего проводника.

3. Схема подключения УЗИП в трехфазной сети системы заземления TN-C.

Здесь изображен УЗИП фирмы IEK. Данная схема представляет собой обычный вводной щит для частного дома. Он состоит из вводного автомата, электросчетчика, УЗИП и общего противопожарного УЗО. Также на схеме показан переход с системы заземления TN-C на TN-C-S, что требуется современными нормами.

На первом рисунке изображен 4-х полюсный вводной автомат, а на втором 3-х полюсный.

Нет постояннее соединения, чем временная скрутка!

Вот здесь нужно быть очень внимательным. Неправильный выбор автоматического выключателя по номиналу может привести к возгоранию проводки или автомат будет срабатывать на отключение по пять раз.

У вас дома в квартирном щитке сработал автоматический выключатель. В итоге какая-то часть квартиры обесточилась. В такой ситуации оказывался практически каждый. Какие ваши дальнейшие действия.

Лампочки перегорали, перегорают и будут перегорать иначе не выгодно их производить. Сами подумайте завод изготовил одну лампочку, человек ее купил, вкрутил у себя дома и она работает положенны.

Кабели и провода играют одну из самых важных ролей в электропитании вашего дома. Не правильный выбор сечения может привести к перегреву изоляции, ее пробою, короткому замыканию и к серьезным п.

Друзья, уважайте чужой труд и при копировании материалов, пожалуйста, ставьте открытую ссылку на источник sam-sebe-electric.ru, а то свет отключу. |

Устройство защиты от импульсных перенапряжений: как правильно выбрать и установить модуль

Представьте картинку, когда накопленная энергия статического электричества между движущимися на больших расстояниях облаками разряжается молниеносным ударом по зданию или питающей его ЛЭП.

Усредненная форма импульса тока приведена ниже. Она вначале круто возрастает примерно за 10 миллисекунд, а затем, достигнув своего апогея, начинает плавно снижаться. Причем спад до середины максимального значения тока происходит через 350 мс и продолжается дальше до нуля.