Москва, 123007, Хорошевское шоссе, дом №38, корпус 1, офис №522, тел. +7-495-727-8131; 8(495)940-1730,. Защита узип предохранителями

Подбор УЗИП

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 (Транснефть, Газпром, ФСК ЕЭС). Если ваш объект попадает под действие этих документов, то ставить надо однозначно, если нет, то можно перейти ко второму, неформальному, подходу и продолжить анализ ситуации.

Так как УЗИП защищает в основном электронное оборудование, 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 датчика приводит к остановке всего техпроцесса и многомиллионным потерям.

Далее надо попытаться понять, насколько велика вероятность попадания импульса на ваше оборудование, а также характер и величину этого импульса. Так, если объект расположен в городе и вокруг стоят более высокие дома, то вероятность попадания к вам серьёзного импульса 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 (Рис.1). А если вы ещё и питаетесь от воздушной линии, то вероятность такого исхода значительно увеличивается.

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.

Итак, в результате длительных размышлений вы пришли к выводу, что выгоднее поставить внутреннюю молниезащиту, чем потом разгребать последствия экономии. Теперь предстоит выбор конкретных УЗИП и размещение их на объекте.

Если решено защищать целиком всё здание и оборудование в нём, то необходимо 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 рис. 2.

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 мощность УЗИП определяется именно этой частью. Есть определённые сомнения в точности приведённых расчетов, т.к. вряд ли по силовому кабелю и телефонному проводу пойдут одинаковые токи. Да и по СНиПу водопроводные и отопительные трубы на вводе в здание должны иметь изолирующие вставки. Поэтому более правильным было бы считать, что те 50% тока молнии, которые попадают на ГЗШ, идут по силовому кабелю питания.

Учитывая, что 99% ударов молний в России имеют амплитуду менее 100кА, в расчетах можно исходить из этой цифры. И тогда при наличии УЗИП по каждому проводу питания пойдёт около 50% 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 приблизительности всех этих расчетов, лучше брать УЗИП с током не менее 20кА (10/350) на фазу. Примером такого устройства может служить DS253E-300 производства CITEL c Iimp =25кА на фазу (рис. 3).

Если же вероятность попадания части прямого тока молнии исключена, то можно ставить УЗИП 2-го класса. Рассчитать, даже приблизительно, мощность наведённого импульса довольно сложно, поэтому для этих устройств наиболее ходовыми являются типовые параметры In=20kA (8/20) и Imax=40kA (8/20). Наиболее типичным представителем таких устройств является DS43S-230 производства CITEL (рис. 4).

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 15 м.

Если вас не интересует весь объект целиком, а 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 (рис. 5).

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

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 (рис.6). При таком подключении сечение ваших рабочих проводников не должно превышать максимально допустимого для УЗИП сечения.

Типовая схема параллельного подключения УЗИП 1+2 класса в сеть TNC-S приведена на рис. 7.

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.

С другой стороны, номинал входного защитного устройства ВА должен быть больше, чем номинал плавких предохранителей FU 1-3, чтобы в случае к.з. в цепи УЗИП сгорели плавкие вставки, а питание основного потребителя не прерывалось. Если это условие соблюсти нельзя, то лучше вообще обойтись без этих предохранителей, т.к. в случае к.з. входное защитное устройство всё равно отработает. При V-образном и последовательном соединении эти дополнительные предохранители отсутствуют в принципе.

Ещё одна особенность параллельного монтажа УЗИП заключается в том, что соединительные провода 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. Оно очень маленькое, примерно 1 мкГн/м при сечении провода 16 кв.мм, и на промышленной частоте им обычно пренебрегают. Но при крутизне фронта тока (dI/dt) 1кА/мкс на каждом метре провода падает 1кВ. И это напряжение складывается с остаточным напряжением УЗИП и прикладывается к оборудованию (Рис.8). При этом амплитуда импульса может значительно превысить допустимые для данного оборудования значения.

Именно по этой причине нельзя ставить вместо предохранителей FU 1-3 автоматические выключатели. Каждый автоматический выключатель содержит катушку индуктивности, стоящую последовательно в рабочей цепи и имеющую индуктивность значительно большую, чем метр прямого провода. И в случае его использования при приходе импульса всё напряжение упадёт на автоматическом выключателе, а УЗИП при этом почти не будет работать.

Ещё один вопрос, который обычно встает перед инженером - нужно ли ставить УЗИП 2 или 3 класса после устройства типа 1+2, установленного во вводном щите? Ведь уровень напряжения защиты у этого устройства (Up) не более 1,5кВ, что не превышает уровень, характерный для 3 класса. 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 ставить очень желательно, а иногда и просто необходимо, т.к. ситуация может развиваться, как на рис.9. 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 5 м.

www.artterm-m.ru

УЗИП -Устройства защиты от импульсных перенапряжений

2016-04-23 Статьи

УЗИП (Устройства защиты от импульсных перенапряжений), или как их еще называют, ограничители импульсных перенапряжений применяются для защиты сетей от грозовых, коммутационных и электростатических импульсных перенапряжений.

Попадание грозового разряда в сеть способно вызвать пробой изоляции даже на значительных расстояниях от места разряда, что соответственно повлечет за собой выход из строя электробытовых приборов (компьютеров, телевизоров, стиральных машин и т.д.). Чтобы уберечь технику от таких фатальных последствий и применяют УЗИП, который благодаря своему устройству гасит импульсы перенапряжений до безопасной величины. Конечно, помимо УЗИП, для полной защиты в доме должно быть выполнено защитное заземление по системе TN-C-S, TN-S или ТТ с разделёнными нулевым и защитным проводниками, система молниезащиты, система уравнивания потенциалов.

Для эффективной защиты рекомендуется применять трехступенчатую схему включения защитных устройств:

Ограничители класса В – предназначены для защиты объектов от непосредственного удара молнии, атмосферных и коммутационных перенапряжений. Устанавливают на вводе в здание во вводно-распределительном устройстве (ВРУ) или главном распределительном щите (ГРЩ). Номинальный разрядный ток 30-60 кА.
Ограничители класса С – предназначены для защиты электрооборудования объектов от остатков атмосферных и коммутационных перенапряжений, прошедших через ограничители класса В. Устанавливают в распределительных щитах. Защищают внутреннюю проводку, автоматику и т.д. Номинальный разрядный ток 20-40 кА.
Ограничители класса D – предназначены для защиты потребителей от остатков атмосферных перенапряжений, фильтрации высокочастотных помех, защиты от дифференциальных (несимметричных) перенапряжений.Устанавливаются непосредственно возле потребителя. Номинальный разрядный ток 5-10 кА.

Конструктивно большинство УЗИП класса C и D выполнены на базе варисторов, УЗИП класса B на основе разрядников.

Варисторы обычно выполнены в виде сменного модуля. Помимо этого, УЗИП оснащен механическим предохранителем, который является по сути тепловой защитой и цветовым индикатором состояния. Зеленый цвет индикатора сигнализирует об исправности элемента, оранжевый — о необходимости замены элемента.

Рис.1 1 - Корпус 2 - Варисторный модуль 3 - Индикатор работы устройства 4 - Предохранитель в виде металлической пластины

При отсутствии импульсных напряжений ток через варистор пренебрежимо мал и поэтому варистор в этих условиях представляет собой изолятор. При возникновении импульса перенапряжения варистор в силу нелинейности своей характеристики резко уменьшает свое сопротивление и шунтирует нагрузку, защищая ее и рассеивая поглощенную энергию в виде тепла. Тепловой излишек сбрасывается в землю, через защитный проводник РЕ (заземление). Через варистор кратковременно может протекать ток, достигающий нескольких тысяч ампер. Так как варистор практически безынерционен, то после прохождения импульса тока он вновь приобретает очень большое сопротивление.

При выборе защитных устройств обращайте внимание на следующие параметры:

Номинальное рабочее напряжение. (Un) Это номинальное действующее напряжение сети, для работы в которой предназначено защитное устройство.
Максимальное рабочее напряжение. (Uc) Это наибольшее действующее значение напряжения переменного тока, которое может быть длительно приложено к выводам защитного устройства.
Классификационное напряжение. Это действующее значение напряжения промышленной частоты, которое прикладывается к варисторному ограничителю для получения классификационного тока (обычно значение классификационного тока принимается равным 1,0 мА).
Номинальный разрядный ток. (In) Это пиковое значение испытательного импульса тока формы 8/20 мкс, проходящего через защитное устройство. Ток данной величины защитное устройство может выдерживать многократно. Используется для испытания УЗИП класса II. При воздействии данного импульса определяется уровень защиты устройства.
Максимальный разрядный ток. (Imax) Это пиковое значение испытательного импульса тока формы 8/20 мкс, который защитное устройство может пропустить один раз и не выйти из строя. Используется для испытания УЗИП класса II.
Уровень напряжения защиты. (Up) Это максимальное значение падения напряжения на защитном устройстве при протекании через него импульсного тока разряда. Параметр характеризует способность устройства ограничивать появляющиеся на его клеммах перенапряжения. Обычно определяется при протекании номинального разрядного тока (In).
Время срабатывания. Для оксидно-цинковых варисторов его значение обычно не превышает 25 нс. Для разрядников разной конструкции время срабатывания может находиться в пределах от 100 наносекунд до нескольких микросекунд.

electric-blogger.ru

Узип принцип работы - Всё о электрике в доме

Принцип работы

Внешняя молниезащита

Внешняя молниезащита (External Lightning Protection) предназначена для защиты здания от пожара и разрушения при прямом попадании молнии.

Молниеприёмник (Lightning Rod) — громоотвод, который перехватывает разряд молнии:
- Пассивный громоотвод (металлический стержень, сетка)
- Активный молниеприёмник во время грозы ионизирует воздух вокруг себя, что увеличивает зону защиты
Тоководы (спуски) – отводят ток от молниеприёмников к заземлителю
Заземлитель – заглублённый в почву металлический проводник, по которому ток молнии стекает в землю.

Внутренняя молниезащита

Внутренняя молниезащита предназначена для защиты людей и электрооборудования внутри зданий от электромагнитного влияния близлежащего удара молнии (косвенного воздействия), которое передаётся по входящим в здание электрическим сетям, информационным кабелям и трубопроводам.

Защита от перенапряжений (Surge Protection)
Заземление (Grounding).

Зоны молниезащиты

Зона 0AНезащищённая зона прямого воздействия молнии вне здания, экранирования импульсных электромагнитных помех от грозовых разрядов нет
Зона 0BЗащищённая молниеотводом зона вне здания, экранирования импульсных электромагнитных помех от грозовых разрядов нет
Зона 1Область внутри здания, где возможно частичное влияние разряда молнии
Зона 2Область внутри здания, где возможны незначительные перенапряжения
Зона 3Область внутри здания, где отсутствуют перенапряжения и импульсные помехи

Чтобы поэтапно снизить перенапряжения до безопасного уровня на переходах между зонами устанавливаются соответствующие (по классу) устройства защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП).

Устройства защиты от импульсных перенапряжений

УЗИП в сетях электропитания

УЗИП класса I (B)Грозозащитные разрядники (Lightning Current Arresters) устанавливаются во вводном щитке (на переходе из зоны 0B в зону 1) и служат для защиты от перенапряжений при прямом попадании молнии в молниеотвод здания или ЛЭП.
УЗИП класса II (C)Ограничители перенапряжений (Surge Arresters) устанавливаются в распределительных щитках (на переходе из зоны 1 в зону 2) и служат для защиты от перенапряжений при удалённом разряде молнии и коммутационных перенапряжений в электросетях.
УЗИП класса III (D)Устройства защиты от импульсных перенапряжений (Surge Protection Devices) устанавливаются в непосредственной близости от конечного оборудования (на переходе из зоны 2 в зону 3) и служат для защиты от коммутационных перенапряжений оконечных приборов (сетевые фильтры).

УЗИП в информационных сетях

В информационных сетях УЗИП выбираются как по принципу зонирования, так и по применениям:

Полевые коммуникационные шины
Локальные вычислительные системы
Системы измерения и регулирования (сигнальные кабели PLC)
Цифровые интерфейсы (RS-232, RS-422, RS-485, TTY)
Телекоммуникационное оборудование
ТВ, видео, спутниковые системы, радио.

Искровые разрядники

Искровые разрядники используются для выравнивания потенциалов (Equipotential Bonding) тех элементов конструкции, которые по условиям эксплуатации не могут быть соединены друг с другом.

Контур заземления силового оборудования и контур заземления IT оборудования
Металлоконструкции и газовые трубы
Металлическая кровля (как элемент молниезащиты) и воздушная линия низкого напряжения

При возникновении большой разности потенциалов между этими элементами искровый разрядник срабатывает и на короткое время соединяет эти элементы конструкции («если очень нужно, то можно»).

Импульсные разделительные дроссели

Используются для координации работы УЗИП разных классов:

УЗИП класса I (разрядников) и УЗИП класса II (варисторов)
УЗИП класса I и II (варисторов)
УЗИП класса II и III (варисторов)

так, чтобы сначала срабатывали УЗИП класса I, потом – УЗИП класса II и, наконец, — УЗИП класса III.

Как выбрать

Устройства защиты от импульсных перенапряжений

Наружная установка
Внутренняя установка.

Режим с общей точкой (Common Mode)
- Между фазой и землёй
- Между нейтралью и землёй
Дифференциальный режим (Differential Mode)
- Между фазой и нейтралью
- Между фазами.

Коммутирующие напряжение (разрядники)
Ограничивающие напряжение (ограничители: варисторы, диодные разрядники)
Комбинированного типа.

Максимальное рабочее напряжение Uc
Номинальный разрядный ток In
Максимальный разрядный ток Imax (8/20 — для УЗИП классов II и III) или максимальный импульсный ток Iimp (10/350 — для УЗИП класса I).Пояснение. Форма волны 8/20: фронт — 8 мкс (время подъёма от 10% до 90% пикового значения), полупериод – 20 мкс.
Уровень напряжения защиты Up
Время срабатывания.

Тепловая защита
Защитные предохранители.

Литература

ГОСТ Р МЭК 61643-12-2011. Устройства защиты от импульсных перенапряжений низковольтные. Часть 12. Устройства защиты от импульсных перенапряжений в низковольтных силовых распределительных системах. Принципы выбора и применения.

Что такое УЗИП и как он работает

Многие бытовые приборы в своих конструкциях имеют защитные блоки, так сказать, уже встроенные, которые защищают от импульсных перенапряжений. Это опасный вид напряжения, которое может быть вызвано грозой, при проведении ремонта сетей, при коммутации больших нагрузок и так далее. В общем, причин немало. Так вот встроенные блоки имеют очень небольшой ресурс. И если импульсная разновидность напряжения бывает часто, то приходит один момент, когда блок перестает работать и подвергает бытовую технику опасности. То есть, от перенапряжения техника просто начнет выходить из строя. Поэтому для предотвращения этих неприятностей надо установить в питающую сеть устройство защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП). Итак, давайте разбираться: УЗИП – что это такое?

Как работает УЗИП

Принцип работы УЗИП очень простое, потому что в нем несложная схема отвода перенапряжения. Так вот в схеме прибора установлен шунт, по которому электроэнергия движется к нагрузке. Конечно, которая через прибор подключена к питанию. Между шунтом и заземляющей линией устанавливается перемычка (мост), состоящая из варистора или разрядника.

Так вот, если напряжение в сети нормальное, то сопротивление варистора определяется мегаомами. Как только на линии появляется перенапряжение, то варистор тут же переходит в категорию проводников и начинает через себя пропускать ток, который устремляется в заземление. Вот так все просто.

Разновидности УЗИП

Существует три класса, обозначаемые римскими цифрами.

Класс I используется в сетях, где импульс (волна) имеет характеристику 10/350 мкс. Как понять это? По сути, это время, в течение которого импульс достигнет своего максимума, и оно равно 10 микросекунд. А 350 мкс – это время падения напряжения до номинального. При этом УЗИП данного класса может выдерживать токи краткосрочного типа в пределах 25-100 кА. Это соответствует, например, удару молнии в линию электропередачи, если место удара удалено от потребителя на 1,5 км.
Класс II. Обозначим сразу показатели: 8/20 мкс, 10-40 кА. В этом приборе используются только варисторы. А так как эти элементы имеют незначительный ресурс, то в схему подключения между ними и шунтом впаивается предохранитель, он механический. Как только сопротивление варистора станет, так сказать, неадекватным в плане необходимой безопасности, предохранитель размыкает цепь. Он просто отпаивается. Если посмотреть на это с точки зрения физического принципа работы, то это в точности тепловая защита. Кстати, производители позаботились о том, чтобы предупреждать о снижении сопротивления варистора. Он связан с индикатором, который выведен на панель УЗИП.
Класс III. Приборы этого класса в точности повторяют предыдущий. Есть одно отличие – это сила тока, которую варистор должен выдерживать, ее значение не превышает 10 кА.

Кстати, необходимо отметить, что защитные блоки, встраиваемого типа, имеют точно такую же схему, и они работают точно также по этому принципу. Но как было сказано выше, у них слишком низкий ресурс эксплуатации. Поэтому добавляя в сеть УЗИП третьего класса, вы решаете проблемы с преждевременным отказом бытовой техники, связанными с перенапряжением в питающей сети.

Правда, надо быть до конца честными, разбираясь с прибором этого типа. Высокую надежность могут гарантировать сразу все три класса, установленные в распределительный щит. Почему? Все дело в разных импульсах. К примеру, УЗИП первого класса не сработает, если импульс напряжения будет коротким. Да и сама величина перенапряжения будет незначительной. Потому что это устройство относится к группе малочувствительных. А вот прибор с малой пропускной способностью по мощности просто не справиться с большой силой тока.

Добавим, что схема подключения данного устройства достаточно проста. По сути, он подключается как обычный автоматический выключатель.

Разбираемся как проверить варистор мультиметром

Разбираемся что лучше – сетевой фильтр или стабилизатор напряжения

Автоматические выключатели – технические характеристики и правильный выбор по ним

Классификация устройств защиты от импульсных перенапряжений

Современный человек, стараясь идти в ногу со временем, насыщает свой дом электроприборами самого различного назначения. Но не каждый домовладелец задумывается о том, что в случае возникновения в сети даже очень кратковременного импульсного напряжения в разы превышающего номинальное, весь его дорогостоящий парк электротехники и электроники может выйти из строя. Что примечательно, воздействие перенапряжения на электрические потребители пагубно тем, что пораженная техника, как правило, становится не пригодной для ремонта. Данный форс-мажор пусть не часто, но гарантировано может быть следствием перенапряжения в сетях, вызванного воздействием грозы, аварийным перехлестом фаз или коммутационных процессов. Защитить электрооборудование призваны так называемые устройства защиты от импульсных перенапряжений. Принцип работы УЗИП, классы и разницу между ними мы рассмотрели ниже.

Классификация УЗИП

Аппараты защиты от импульсных напряжений являются широким и обобщенным понятием. В эту категорию устройств входят приборы, которые можно подразделить на классы:

I класс. Предназначены для защиты от непосредственного воздействия грозового разряда. Данными устройствами в обязательном порядке должны укомплектовываться вводно-распределительные устройства (ВРУ) административных и промышленных зданий и жилых многоквартирных домов.
II класс. Обеспечивают защиту электрических распределительных сетей от перенапряжений, вызванных коммутационными процессами, а также выполняющие функции второй ступени защиты от воздействия удара молнии. Монтируются и подключаются к сети в распределительных щитах.
III класс. Применяются, чтобы обезопасить аппаратуру от импульсных перенапряжений, вызванных остаточными бросками напряжений и несимметричным распределением напряжения между фазой и нулевым проводом. Устройства данного класса работают также в режиме фильтров высокочастотных помех. Наиболее актуальны для условий частного дома или квартиры, подключаются и устанавливаются непосредственно у потребителей. Особой популярностью пользуются устройства, которые изготавливаются, как модули, оснащенные быстросъемным креплением для установки на din-рейку. либо имеют конфигурацию электрических штепсельных розеток или сетевых вилок.

Типы устройств

Все устройства, обеспечивающие защиту от импульсных перенапряжений, подразделяются на два типа, которые отличаются по конструкции и принципу действия. Рассмотрим, как работает УЗИП разных видов.

Вентильные и искровые разрядники. Принцип действия разрядников основан на использовании эффекта искровых промежутков. В конструкции разрядников предусмотрен воздушный зазор в перемычке, соединяющей фазы линии электропередач с заземляющим контуром. При номинальной величине напряжения цепь в перемычке разорвана. В случае воздействия грозового разряда в результате перенапряжения в ЛЭП происходит пробой воздушного зазора, цепь между фазой и землей замыкается, импульс высокого напряжения уходит напрямую в землю. Конструкция вентильного разрядника в цепи с искровым промежутком предусматривает резистор, на котором происходит гашение высоковольтного импульса. Разрядники в большинстве случаев находят применение в сетях высокого напряжения.

Ограничители перенапряжения (ОПН). Данные устройства пришли на смену устаревшим и громоздким разрядникам. Для того чтобы понять, как работает ограничитель, надо вспомнить свойства нелинейных резисторов, принцип работы ОПН построен на использовании их вольтамперных характеристик. В качестве нелинейных резисторов в УЗИП используется варистор. Для людей не искушенных в тонкостях электротехники, немного информации, из чего состоит и как он работает. В качестве основного материала для изготовления варисторов служит оксид цинка. В смеси с окислами других металлов создается сборка, состоящая из p-n переходов, обладающая вольтамперными характеристиками. Когда величина напряжения в сети соответствует номинальным параметрам, ток в цепи варистора близок к нулю. В момент возникновения перенапряжения на p-n переходах происходит резкое возрастание тока, что приводит к снижению напряжения до номинальной величины. После нормализации параметров сети варистор возвращается в непроводящий режим и влияние на работу устройства не оказывает.

Компактные размеры ОПН и обширный диапазон разновидностей данных приборов позволили значительно расширить область применения этих устройств, появилась возможность использования УЗИП, как средства защиты от перенапряжений для частного дома или квартиры. Однако ограничители импульсных напряжений, собранные на варисторах, несмотря на все свои преимущества по сравнению с разрядниками, имеют один существенный недостаток – ограничение ресурса работы. Вследствие встроенной в них тепловой защиты, прибор после срабатывания остается некоторое время неработоспособным, по этой причине на корпусе УЗИП предусмотрено быстросъемное устройство, позволяющее произвести быструю замену модуля.

Более подробно о том, что такое УЗИП и какое у него назначение, вы можете узнать из видео:

Как обустроить защиту?

Прежде чем приступить к установке и подключению средств защиты от импульсных перенапряжений, необходимо сделать заземление в доме. иначе все работы по обустройству УЗИП потеряют весь смысл. Классическая схема предусматривает 3 уровня защиты. На вводе устанавливаются разрядники (УЗИП класс I). обеспечивающие грозозащиту. Следующее защитное устройство класс II, как правило, ОПН подключается в распределительном щите дома. Степень его защиты должна обеспечивать снижение величины перенапряжения до параметров безопасных для бытовых приборов и сети освещения. В непосредственной близости электронных изделий, чувствительных к колебаниям по току и напряжению желательно подключить УЗИП класса III.

При подключении УЗИП необходимо предусмотреть их токовую защиту и защиту от коротких замыканий вводным автоматическим выключателем или плавкими предохранителями. Подробнее о монтаже данных защитных устройств мы расскажем в отдельной статье.

Напоследок рекомендуем просмотреть полезное видео, в котором подробно рассмотрена классификация устройств защиты от перенапряжений, принцип действия и советы по выбору подходящего аппарата:

Вот мы и рассмотрели принцип работы УЗИП, классы и разницу между ними. Надеемся, предоставленная информация была для вас полезной!

Будет интересно прочитать:

Источники: http://www.maxplant.ru/article/surge_protection.php, http://onlineelektrik.ru/eprovodka/zashhita/uzip-chto-eto-takoe-kakov-princip-ego-raboty-i-klassifikaciya-pribo.html, http://samelectrik.ru/klassifikaciya-ustrojstv-zashhity-ot-impulsnyx-perenapryazhenij.html

electricremont.ru

Вопросы по УЗИП

Чем грозозащита отличается от молниезащиты?

Что такое внутренняя молниезащита и чем она отличается от внешней?

Что является источником импульсных перенапряжений и помех?

Чем импульсное перенапряжение отличается от временного перенапряжения?

Как опасное импульсное перенапряжение может попасть в мою сеть и нарушить работу оборудования?

Почему проблема защиты от импульсных перенапряжений остро встала именно в последнее время?

Что такое Типы и Классы УЗИП ?

Чем УЗИП тип 1 отличается от УЗИП тип 2?

Где применяется УЗИП Типа 3 ?

Зачем нужен согласующий дроссель?

Зачем ставить УЗИП, если на вводе уже стоит автомат защиты и УЗО?

Какое устройство лучше защитит от грозы: УЗИП или ОПН ?

Как сравнить УЗИП разных производителей?

Что такое сопровождающий ток?

Что такое ток утечки?

Надо ли заменять или проверять УЗИП после грозы?

Нужно ли устанавливать УЗИП, если на объекте выполнена по всем правилам система молниезащиты и имеется отличное заземление?

Как устанавливать УЗИП, до электросчётчика или после?

Я решил поставить на вводе коттеджа УЗИП. Внешней молниезащиты нет. Обязательно ли при этом мне делать заземление?

Надо ли соединять между собой контур заземления коттеджа и заземление молниеприёмника?

Как избежать попадания удара молнии в здание или сооружение?

Что такое активный молниеприёмник?

ВОПРОС: ЧЕМ ГРОЗОЗАЩИТА ОТЛИЧАЕТСЯ ОТ МОЛНИЕЗАЩИТЫ?

Гроза – это природное явление, состоящее из нескольких элементов. Наиболее опасный из них – молния. Защита от молнии и её возможных последствий и называется молниезащитой. Термины "грозозащита" и "громоотвод" являются общеупотребительными, обиходными. Термины "молниезащита" и "молниеотвод" являются профессиональными и отражают суть явления и предназначение устройства.

ВОПРОС: ЧТО ТАКОЕ ВНУТРЕННЯЯ МОЛНИЕЗАЩИТА И ЧЕМ ОНА ОТЛИЧАЕТСЯ ОТ ВНЕШНЕЙ?

Защита зданий, сооружений и коммуникаций от прямых ударов молнии называется Внешней Молниезащитой. Система внешней молниезащиты включает молниеприёмник, молниеотводы и контур заземления и служит для перехвата молнии и отвода тока молнии в землю. Внутренняя Молниезащита служит для защиты внутренней электропроводки, различного рода электрооборудования от вторичных проявлений молнии, связанных с электромагнитными наводками и заносом части тока молнии в здание через систему заземления или по воздушным линиям электропередач. Одним из основных элементов системы внутренней молниезащиты является УЗИП, которое обеспечивает ограничение импульcных перенапряжений.

ВОПРОС: ЧТО ЯВЛЯЕТСЯ ИСТОЧНИКОМ ИМПУЛЬСНЫХ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ И ПОМЕХ?

Основных источников импульсов перенапряжений - всего два. 1. Переходные процессы в электрической цепи, возникающие вследствии коммутации электроустановок и мощных нагрузок. 2. Атмосферный явления - разряды молнии во время грозы.

ВОПРОС: ЧЕМ ИМПУЛЬСНОЕ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЕ ОТЛИЧАЕТСЯ ОТ ВРЕМЕННОГО ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЯ?

Импульсные (микросекундные) перенапряжения вызваны переходными электромагнитными процессами природного и технологического происхождения. Характеристики и способность УЗИП к гашению импульсных перенапряжений указываются в паспорте изделия. Временные и длительные перенапряжения (от нескольких секунд до нескольких часов) являются параметрами качества электроснабжения. Эти параметры необходимо учитывать для правильного подбора УЗИП.

ВОПРОС: КАК ОПАСНОЕ ИМПУЛЬСНОЕ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЕ МОЖЕТ ПОПАСТЬ В МОЮ СЕТЬ И НАРУШИТЬ РАБОТУ ОБОРУДОВАНИЯ?

Импульс перенапряжения может пройти непосредственно по электрическим проводам или шине заземления - это кондуктивный путь проникновения.Электромагнитное поле, возникающее в результате импульса тока, индуцирует наведенное напряжение на всех металлических конструкциях, включая электрические линии - это индуктивный путь попадания опасных импульсов перенапряжения на защищаемый объект.

ВОПРОС: ПОЧЕМУ ПРОБЛЕМА ЗАЩИТЫ ОТ ИМПУЛЬСНЫХ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ ОСТРО ВСТАЛА ИМЕННО В ПОСЛЕДНЕЕ ВРЕМЯ?

Эта проблема приобрела актуальность в связи с интенсивным внедрением чувствительной электроники во все сферы жизни. Учитывая возросшее количество информационных линий (связь, телевидение, интернет, ЛВС и т.д.) как в промышленности, так и в быту, становится понятно, почему защита от импульсных перенапряжений и приобрела сейчас такую актуальность.

ВОПРОС: ЧТО ТАКОЕ ТИПЫ И КЛАССЫ УЗИП ?

Согласно классификации ГОСТ, МЭК а также немецкого стандарта DIN, Устройства Защиты от Импульсных Перенапряжений УЗИП делятся на разные категории по методу испытаний и месту установки.

Класс 1 испытаний соответствует Типу 1 и Классу Требований B
Класс 2 испытаний соответствует Типу 2 и Классу Требований C
Класс 3 испытаний соответствует Типу 3 и Классу Требований D

ВОПРОС: ЧЕМ УЗИП ТИП 1 ОТЛИЧАЕТСЯ ОТ УЗИП ТИП 2?

УЗИП тип 1 устанавливаются на вводе в здание при воздушном вводе питания или при наличии системы внешней молниезащиты. УЗИП в схеме включения предназначен для отвода части прямого тока молнии. В соответствии с ГОСТ Р 51992-2002, УЗИП 1-го класса испытаний (тип 1) испытываются импульсом тока с формой волны 10/350 мкс.УЗИП тип 2 служат для защиты от наведённых импульсов тока и устанавливаются либо после УЗИП тип 1, либо на вводе в здание при отсутствии вероятности попадания части тока молнии. УЗИП 2 класса испытаний (тип 2) испытываются импульсом тока с формой 8/20 мкс.

ВОПРОС: ГДЕ ПРИМЕНЯЕТСЯ УЗИП ТИПА 3 ?

Устройства для Защиты от Импульсных Перенапряжений Типа 3 предназначены для "тонкой" защиты наиболее ответственного и чувствительного электрооборудования, например медицинской аппаратуры, систем хранения данных и пр. УЗИП Типа 3 необходимо устанавливать не далее 5 метров по кабелю от защищаемого оборудования. Модификации УЗИП Типа 3 могут быть выполнены в виде адаптера сетевой розетки или смонтированы непосредственно в корпусе или на шасси защищаемого прибора. Для бытового применения доступна версия MSB06 скрытого монтажа, за обычной сетевой розеткой.

ВОПРОС: ЗАЧЕМ НУЖЕН СОГЛАСУЮЩИЙ ДРОССЕЛЬ?

Для правильного распределения мощности импульса между ступенями защиты ставят линию задержки в виде дросселя индуктивностью 15 мкГн или отрезок кабеля длиной не менее 15м, имеющего аналогичную индуктивность. В этом случае сначала сработает УЗИП 1-го класса и возьмёт на себя основную энергию импульса, а затем устройство 2-го класса ограничит напряжение до безопасного уровня.

ВОПРОС: ЗАЧЕМ СТАВИТЬ УЗИП, ЕСЛИ НА ВВОДЕ УЖЕ СТОИТ АВТОМАТ ЗАЩИТЫ И УЗО?

Вводной автомат (например на 25, 40, 63 Ампер) защищает систему электроснабжения от перегрузки и коротких замыканий со стороны потребителя. Устройство защитного отключения УЗО (например, с током отсечки 30 или 100мА) защищает человека от случайного поражения электрическим током. Но ни одно из этих устройств не может защитить электрическую сеть и оборудование от микросекундных импульсов большой мощности. Такую защиту обеспечивает только Устройство Защиты от Импульсных Перенапряжений УЗИП со временем срабатывания в наносекундном диапазоне.

ВОПРОС: КАКОЕ УСТРОЙСТВО ЛУЧШЕ ЗАЩИТИТ ОТ ГРОЗЫ: УЗИП ИЛИ ОПН ?

УЗИП - это официальное (ГОСТ) наименование всего класса устройств для защиты от последствий токов молний и импульсных перенапряжений в сетях до 1000 Вольт. В литературе, в публикациях в интернете до сих пор встречаются названия - ОПН (Ограничитель перенапряжения), Разрядник, Молниеразрядник, Грозоразрядник - которые применительно к сетям до 1000 Вольт означают по сути одно устройство - это УЗИП. Для организации эффективной молниезащиты необходимо обращать внимание не на название устройства, а на его характеристики.

ВОПРОС: КАК СРАВНИТЬ УЗИП РАЗНЫХ ПРОИЗВОДИТЕЛЕЙ?

Все УЗИП, продаваемые на территории России, должны производиться и испытываться в соответствии с ГОСТ Р 51992-2002 (аналог международного стандарта МЭК 61643-1-98). ГОСТ Р 51992-2002 предусматривает наличие у каждого устройства ряда характеристик, которые производитель обязан указать в паспорте и на самом изделии.

Класс испытаний (Тип) 1, 2 или 3
Импульсный ток Iimp (10/350 мкс) для УЗИП 1 класса
Номинальный импульсный ток In (8/20 мкс)
Максимальный импульсный ток Imax (8/20 мкс)
Уровень напряжения защиты Up , измеренный при In

По этим характеристикам и происходит сравнение. Замечание: некоторые производители указывают значения импульсных токов на фазу (модуль), а другие - на устройство в целом. Для сравнения их надо приводить к одному виду.

ВОПРОС: ЧТО ТАКОЕ СОПРОВОЖДАЮЩИЙ ТОК?

Сопровождающий ток – это ток, возникаемый после прохождения импульсного перенапряжения, и поддерживаемый источником тока. Сопровождающий ток протекает через УЗИП после разрядного токового импульса. Сопровождающий ток является нежелательным побочным явлением, возникающим только в УЗИП на базе газовых и искровых разрядников, в результате их срабатывания на опасный импульс перенапряжения. Все УЗИП, производимые компанией Citel избавлены от этого эффекта и полностью гарантируют защиту электросетей от сопровождающих токов.

ВОПРОС: ЧТО ТАКОЕ ТОК УТЕЧКИ?

Ток утечки – это ток, протекающий через УЗИП, при номинальном напряжении сети, когда УЗИП находится в ждущем режиме (режиме ожидания). Значение тока утечки не превышает 1 миллиампера. Ток утечки характерен только для устройств на базе варисторов. В УЗИП, созданных на базе VG технологии CITEL, он отсутствует.

ВОПРОС: НАДО ЛИ ЗАМЕНЯТЬ ИЛИ ПРОВЕРЯТЬ УЗИП ПОСЛЕ ГРОЗЫ?

УЗИП является самовосстанавливающимся прибором и может неоднократно срабатывать при опасных перенапряжениях, обеспечивая защиту. Каждое изделие для защиты от импульсных перенапряжений по электропитанию имеет функцию индикации рабочего состояния.

ВОПРОС: НУЖНО ЛИ УСТАНАВЛИВАТЬ УЗИП, ЕСЛИ НА ОБЪЕКТЕ ВЫПОЛНЕНА ПО ВСЕМ ПРАВИЛАМ СИСТЕМА МОЛНИЕЗАЩИТЫ И ИМЕЕТСЯ ОТЛИЧНОЕ ЗАЗЕМЛЕНИЕ?

Да. Система внешней молниезащиты, даже выполненная по всем правилам, защищает только само здание от прямого удара молнии и никак не защищает электрооборудование внутри. Какое бы ни было хорошее заземление, при ударе молнии в систему внешней молниезащиты произойдёт резкий скачок потенциала на заземляющем устройстве (шине). К тому же ни одна система внешней молниезащиты не спасёт Ваше оборудование от наведённых импульсов, которые, в случае близкого удара молнии, обязательно появятся на всех металлических объектах.

ВОПРОС: КАК УСТАНАВЛИВАТЬ УЗИП, ДО ЭЛЕКТРОСЧЁТЧИКА ИЛИ ПОСЛЕ?

Для защиты как электросети, так и электросчетчика от импульсных перенапряжений УЗИП устанавливают до счётчика. При этом надо соблюсти два требования – у применяемого УЗИП не должно быть токов утечки и в его цепи должны стоять рекомендованные производителем УЗИП предохранители. Оптимально для этой цели подходят устройства, изготовленные по VG технологии СИТЕЛ, поскольку они не потребляют электрическую энергию в режиме ожидания. Такую схему установки необходимо согласовать в местном отделении Энергосбыта.

ВОПРОС: Я РЕШИЛ ПОСТАВИТЬ НА ВВОДЕ КОТТЕДЖА УЗИП. ВНЕШНЕЙ МОЛНИЕЗАЩИТЫ НЕТ. ОБЯЗАТЕЛЬНО ЛИ ПРИ ЭТОМ МНЕ ДЕЛАТЬ ЗАЗЕМЛЕНИЕ?

Правила Устройства Электроустановок 7-го издания (ПУЭ-7) требуют устройства повторного заземления на вводе в здание. Схема включения УЗИП также требует подсоединения заземляющего проводника.

ВОПРОС: НАДО ЛИ СОЕДИНЯТЬ МЕЖДУ СОБОЙ КОНТУР ЗАЗЕМЛЕНИЯ КОТТЕДЖА И ЗАЗЕМЛЕНИЕ МОЛНИЕПРИЁМНИКА?

Обязательно. Руководящие документы как по молниезащите (РД 34.21.122-87, СО 153-34.21.122-2003), так и по электроснабжению (ПУЭ издание 7), предписывают иметь на одном объекте единый контур заземления. Это позволяет уменьшить опасность неконтролируемого пробоя или искрения, а также повышает электробезопасность. Для защиты электрооборудования от импульсных перенапряжений, которые могут возникнуть при ударе молнии, необходимо применять УЗИП. При наличии системы внешней молниезащиты обязательно применение УЗИП Класса Защиты 1.

ВОПРОС: КАК ИЗБЕЖАТЬ ПОПАДАНИЯ УДАРА МОЛНИИ В ЗДАНИЕ ИЛИ СООРУЖЕНИЕ?

Системы молниезащиты (или грозозащиты) предназначены для перехвата разряда молнии и отведения опасного тока молнии в систему заземления. Ни одна из существующих систем молниезащиты не предотвращает возникновения и развития молнии. Предназначение систем молниезащиты - создание безопасного пути отвода импульсов перенапряжения в контур заземления.

ВОПРОС: ЧТО ТАКОЕ АКТИВНЫЙ МОЛНИЕПРИЁМНИК?

Активный молниеприёмник - это устройство, монтируемое на молниеприёмной мачте, и которое непосредственно перед близким ударом молнии ионизирует вокруг себя воздух, тем самым увеличивая его проводимость. Так как молния старается идти по пути наименьшего сопротивления, то она и попадает в активный молниеприёмник. В отличие от обычного штыревого молниеприёмника, он имеет значительно большую зону защиты LPZ.

www.artterm-m.ru

Особенности защиты от сверхтока - цепи подключения УЗИП. Часть 2 -Статьи

При очевидных достоинствах предохранителей значительная часть электроустановок оборудуется устройствами защиты от сверхтоков (УЗСТ) многократного действия, то есть автоматическими выключателями (АВ) либо их комбинацией с УЗО. Каким образом реагируют данные устройства на импульсные токи больших амплитуд и различной длительности (формы волны), необходимо разобраться отдельно.Вопросы применения АВ и УЗО совместно с УЗИП в полной мере не рассматриваются ни в одном из существующих отечественных или зарубежных стандартов. Приложение «Р» стандарта IEC 61643-12 (2008-11) [1] объясняет этот факт очень большим разнообразием технических и конструктивных решений, предлагаемых производителями данных устройств. Соответственно даже при кажущейся схожести параметров АВ из разных линеек продукции, предлагаемых одним производителем, устойчивость к импульсным токам у них будет существенно отличаться. Необходимо отметить, что решение проблемы защиты электроустановок от сверхтоков при аварийных режимах работы УЗИП достаточно разнообразно. Обычно производители, специализирующиеся исключительно на разработке УЗИП, предлагают в качестве УЗСТ использовать плавкие вставки в соответствии с рекомендациями [1]. Производители, имеющие в линейках своей продукции как УЗИП, так и АВ, в большинстве случаев рекомендуют различные комбинации их совместного применения при воздействии стандартными волнами импульсных токов. Но при этом они не публикуют каких-либо подтверждающих результатов контрольных испытаний, что в итоге приводит к варианту выбора способа защиты электроустановки от аварийных режимов работы УЗИП либо на основе инженерной интуиции проектировщика, либо на основе доверия потребителя к рекомендациям данного конкретного производителя.

Попытки разработать обобщенные рекомендации по выбору и правилам применения АВ и УЗО в схемах с УЗИП предпринимались и предпринимаются до сих пор. Материалы, описывающие различные исследования и испытания, неоднократно предлагались к обсуждению на крупнейших международных научных форумах. Примером тому является проводимая в разных странах с периодичностью раз в два года Международная конференция по молниезащите (International Conference on Lightning Protection, ICLP). Основные вопросы, которые ставятся исследователями при проведении экспериментов по координации УЗИП и АВ:

– Каким образом происходит срабатывание АВ при прохождении импульсного тока?– Подвергаются ли при этих токах плавлению или привариванию поверхности контактов?– Изменяются ли переходные сопротивления контактов?– Изменяется ли характеристика срабатывания АВ после воздействий импульсными токами разной длительности и амплитуды?– Каким может быть значение импульсного тока молнии, вызывающее повреждение или разрушение АВ?

Данные вопросы – лишь видимая часть огромной исследовательской работы. Вслед за ними появляется необходимость решения прикладных задач по выбору и применению УЗСТ из всего доступного модельного ряда (предохранители, АВ и их комбинации с УЗО). Главным вопросом при этом остается вопрос селективности при одновременном применении разных существующих типов УЗСТ и их координации с УЗИП различных классов. Так же исследователями рассматриваются варианты разработки совершенно новых «интеллектуальных» устройств, способных отличать тип воздействия (импульсный ток или ток КЗ) и в зависимости от этого отключать или не отключать защищаемую цепь с УЗИП. Часть предварительных ответов на сформулированные выше вопросы была дана в [2]. По результатам испытаний импульсными токами волны 10/350 мкс с разными амплитудными значениями моделей АВ нескольких производителей было определено, что процесс полного отключения АВ состоял из нескольких последовательных событий, укладывающихся в диапазон времени около 7÷8 мс. Очевидно, что этот временной интервал значительно превышает время действия стандартного импульса тока волны 10/350 мкс. В ходе эксперимента проводилась видеосъемка и фиксация осциллограмм токов и напряжений в контрольных точках схемы испытаний. Результаты контроля показали, что при прохождении импульсного тока через контакты АВ под воздействием возникающих электромагнитных сил происходило их незначительное движение в сторону расцепления с потерей непосредственного физического соприкосновения. При этом между поверхностями контактов возникало интенсивное дугообразование и искрение, что фиксировалось видеосъемкой. Степень этого процесса напрямую зависела от амплитудных и временных значений импульсного тока, длительность данной фазы процесса составляла около 1 мс. Приблизительно через 2 мс после окончания импульса тока контакты под пружинным воздействием механизма расцепления возвращались обратно в соприкосновение, но еще через 3–4 мс после этого за счет переданной в расцепитель энергии импульса происходило его механическое срабатывание и АВ отключался. В результате серии экспериментов было установлено, что контактные площадки АВ при воздействии импульсных токов могут оплавляться и деформироваться. Приваривания контак-тов друг к другу непосредственно при данных испытаниях не происходило. Результаты измерений переходного сопротивления между контактами исследованных АВ не показали его серьезного изменения ни в сторону уменьшения, ни в сторону увеличения. Времятоковые характеристики срабатывания АВ не изменялись. Один из главных выводов [2] заключается в том, что временной интервал фазы первичного размыкания контактов АВ при прохождении импульсного тока и последующее время, необходимое для полного отключения АВ, зависят от удельной энергии W/R поданного импульса тока и соответственно от особенностей конструкции и настройки расцепителя АВ на какое-то заранее рассчитанное значение удельной энергии. При значительном превышении энергии может произойти разрушение механизма расцепителя, корпуса и других узлов АВ непосредственно в момент протекания импульсного тока.

Характеристикой современного АВ, определяющей количество энергии, которую он способен пропустить через себя до момента отключения тока короткого замыкания, является интеграл Джоуля – I2 t, о котором уже упоминалось в первой части статьи при рассмотрении плавких вставок. Напомним, что значение интеграла Джоуля определяется по формуле:

где i – амплитудное значение тока КЗ в момент времени – t;t0 – время начала действия тока;t1 – время окончания действия тока.Таким образом, зная основные временные, амплитудные параметры ожидаемой волны импульсного тока и его удельную энергию W/R (или предельные аналогичные параметры УЗИП), теоретически можно подобрать соответствующий по параметру I2 t АВ, который будет пропускать эти импульсные токи без срабатывания расцепителя и тем более без разрушения. Вероятно, через значение интеграла Джоуля можно решать вопросы селективности АВ и предохранителей при их совместном применении в электроустановке, а также координировать их работу с УЗИП разных классов. Тем не менее данное предположение пока еще нуждается в тщательной проверке в условиях испытательных лабораторий. Исследования, описанные в [2], проводились в конце 90-х годов и были опубликованы на ICLP-2000. Но вплоть до момента издания стандарта [1] в 2008 году, какой-либо новой информации в стандартах МЭК по применению и выбору АВ так и не появилось. Новая редакция документа, по всей видимости, готовится к выходу в 2015 году. Будут ли там обновленные данные, пока не известно.

Российские исследования УЗИП

В ГОСТ Р МЭК 61643-12-2011 [3] координацию УЗИП с каким-либо УЗСТ или УЗО рекомендуется выполнять так, чтобы при протекании номинального импульсного разрядного тока In (волны 8/20 мкс) через цепочку «УЗСТ – УЗИП – земля» это устройство не срабатывало. Тем не менее стандартом допускается, что при токе, превышающем значение In, расцепитель УЗСТ может сработать. Взводимое устройство многократного действия (такое как АВ) не должно повреждаться импульсом, т.е. оно должно иметь возможность повторного включения. Благодаря тому что расцепители АВ или УЗО срабатывают только через определенное время, через них успевает пройти полностью весь импульс тока, даже если эти устройства далее отключаются. Этот факт был подтвержден серией экспериментов, проведенных в испытательной лаборатории на генераторах импульсных токов (ГИТ) с импульсами тока волны 8/20 и 10/350 мкс. Воздействиям подвергались АВ разных моделей и производителей с времятоковыми характеристиками «В», «С» и «D», различными номинальными токами, уставками и отключающими способностями. Целью испытаний было подтверждение данных, опубликованных в [1–4], по устойчивости УЗСТ разных типов и производителей к импульсным токам. Результаты показали, что практически все АВ модульного типа разных производителей (те, что иногда называют аппаратами бытовой серии) отключаются при прохождении импульсных токов Iimp волны 10/350 мкс в диапазоне от 1 до 2 кА. Значения отключающей способности Icu были взяты 6, 10 и 15 кА. Состояние внутреннего механизма расцепителя подобного АВ после нескольких импульсных воздействий током волны 10/350 мкс показано на фото 1. При этом механическая часть АВ продол-

жала функционировать, контактные группы при нескольких срабатываниях в роли искрового промежутка были значительно подгоревшими. Переходное сопротивление на момент выполнения данной серии тестов не проверялось. При повышении амплитуды импульсных воздействий волной тока 10/350 мкс выше 5 кА, образцы АВ некоторых производителей подвергались разрушению с внешними повреждениями корпуса. При прохождении импульсных токов In волны 8/20 мкс значения токов отключения колебались в диапазоне от 12 до 35 кА в зависимости от модели АВ и их производителя.Результаты тестов показали, что модульные (бытовые) АВ в подавляющем большинстве не могут быть использованы в электрических цепях, подверженных протеканиям импульсных токов при прямых попаданиях молнии в систему молниезащиты объекта или непосредственно во ввод электропитания, что особенно актуально для воздушного ввода в объект. Единственным допустимым вариантом их применения в качестве вводных автоматов является схема электроснабжения, в которой УЗИП соответствующего класса I или I+II включается ранее таких АВ по ходу электроэнергии. Вопрос защиты УЗИП от действия токов КЗ в данном случае должен решаться последовательным включением с ними либо плавкой вставки, либо АВ, которые устойчивы к ожидаемым импульсным токам. Как вариант, возможно решение, при котором функцию защиты УЗИП от сверхтока будет выполнять АВ, находящийся в начале линии электроснабжения и обеспечивающий защиту всей линии от токов КЗ. Такое решение допустимо для линий с очень низким током КЗ, которого не будет хватать для возникновения пожара или взрывного разрушения УЗИП, опасного для окружающего оборудования и людей.Промежуточным результатом исследований стал выбор АВ в литых корпусах, имеющих отключающую способность Icu не менее 40/25 кА для сетей 230/400 В соответственно. Они лучше всего показали себя при совместных испытаниях как с УЗИП класса I+II, так и без УЗИП. Отключение не происходило при воздействии на последовательную цепь из АВ и УЗИП импульсным током Iimp до 20 кА (10/350 мкс) включительно, что соответствует импульсным характеристикам УЗИП класса I+II в большей части их диапазона импульсных токов. В диапазоне импульсных токов до 25 кА (10/350 мкс) не отключались АВ с отключающей способностью Icu = 85/50 кА соответственно для сети 230/400 В. Искрение на токах до 5 кА (волны 10/350 мкс) практически не возникало, но с повышением значений тока до 20 кА контакты таких АВ также подвергались нагреву и частичному оплавлению (фото 2). Основной вывод при исследовании возможности использования АВ в цепях подключения УЗИП состоит в том, что на их устойчивость к импульсным токам влияет прежде всего конструкция электромагнитного расцепителя и массогабаритные показатели клемм, внутренних шин и особенно контактных групп втомата. Некоторые специалисты ставят вопросы о форме контактов, которая обязательно должна быть учтена с точки зрения распределения высокочастотных импульсных токов ближе к поверхности металлических проводников (так называемого скин-эффекта). Дальнейшие вопросы, связанные с применением АВ в цепях подключения УЗИП, в настоящее время находятся в стадии изучения.

Сложность данного процесса заключается в том, что каждый производитель имеет свои конструктивные решения и ноу-хау. Испытания, как правило, проводятся для конкретного заказчика, желающего подобрать для своих проектных решений

конкретные УЗИП и устройства защиты от сверхтоков, закладывая стоимость испытаний в свои сметные расчеты. Возможно, такие испытания могут быть интересны и производителям АВ для продвижения своей продукции на рынках.

Особенности работы УЗО в схемах с УЗИП.

Способность УЗО противостоять импульсным токам при использовании этих устройств в сетях совместно с УЗИП не задается, за исключением УЗО типа S, которые в соответствии с ГОСТ Р 51326.1 и ГОСТ Р 51327.1 должны выдерживать импульс 3 кА волны 8/20 мкс без расцепления. УЗИП классов I и II должны быть включены до УЗО (по ходу электроэнергии), как показано на рис. 1. Тогда их рабатывание не вызовет ложного отключения УЗО. Устройства защиты класса III могут быть установлены после УЗО (по ходу электроэнергии), если ожидаемые импульсные токи через них не превысят значения 3 кА волны 8/20 мкс.

ВЫВОДЫ

Рассмотрев разные комбинации включения автоматических выключателей и УЗО при их совместной работе с УЗИП, можно утверждать следующее: – Срабатывание АВ или УЗО при прохождении через них им-пульсных токов при совместной работе с УЗИП не должно рассматриваться как отказ УЗИП, поскольку электроустановка в момент воздействий импульсного тока и напряжения остается защищенной. Но сработавший автомат или УЗО должны быть повторно включены, что является достаточно большим недостатком такого схемного решения.– Возможные отключения вводных автоматических выключателей, включенных по аналогии с QF1 (рис. 1), вследствие прохождения импульсных токов через УЗИП, которые установлены после них по ходу электроэнергии, будут приводить к перерывам в электроснабжении потребителей.

Если такие режимы работы неприемлемы для электроустановки, нужно тщательно подбирать вводной автомат по его устойчивости к импульсным токам волны 10/350 мкс, не забывая об обеспечении селективности с ним по токам короткого замыкания автоматов QF3–QF5, которые включены непосредственно в цепи УЗИП и при этом должны обладать необходимой устойчивостью к импульсным токам волны 10/350 мкс.

– Как альтернативный вариант, можно использовать специальные схемотехнические решения по включению УЗИП с автоматами QF3–QF5 до вводного автомата QF1 (рис. 2). При этом автоматы QF3–QF5 должны быть устойчивы к ожидаемым импульсным токам волны 10/350 мкс и способны отключать токи КЗ данной линии электропитания в точке своей установки. Требования по импульсным токам к вводному автомату QF1 могут быть снижены до условий координации с УЗИП второй ступени, и скорее всего речь уже будет идти об устойчивости к импульсным токам волны 8/20 мкс (бытовая серия АВ)

– Применяя устройства защиты от сверхтока, необходимо учитывать, что при их последовательном подключении с УЗИП коммутирующего типа (разрядниками) в момент их срабатывания может возникать сопровождающий ток со значениями до нескольких кА (в зависимости от мощности источника и расчетного тока КЗ в точке установки разрядника). Сопровождающий ток будет вызывать отключение УЗСТ, если данное УЗИП не имеет конструктивного решения по самогашению дугового разряда сразу же после окончания импульсного тока.

В этой ситуации необходимо четко понимать, что если производителем указана способность данного УЗИП на основе разрядника гасить сопровождающий ток больших величин таким образом, что его протекание не успеет вызвать срабатывание АВ или предохранителя номиналом 25 А, это лишь указывает на способность разрядника быстро и хорошо гасить сопровождающий ток источника питания большой мощности. Но выбор АВ с точки зрения воздействия импульсных токов придется осуществлять с учетом всех изложенных выше критериев, связанных с параметром интеграла Джоуля – I2t, и каких-либо чудес от применения разрядника в данном случае ожидать не следует.

Примечание.

При испытаниях, согласно требованиям ГОСТ Р 51992-2011, сопровождающий ток может инициироваться воздействием на разрядник, находящийся под напряжением Uc, импульсным током In волны 8/20 мкс, который на самом деле не вызывает отключение у большинства модульных АВ с номинальным током 25А. Но это совершенно не означает того, что импульсный ток при реальном грозовом воздействии (волны 10/350 мкс) не отключит, а в некоторых случаях не разрушит данный автомат или предохранитель, что было четко подтверждено испытаниями, описанными выше.

Алексей Зоричев, технический директор, начальник испытательной лаборатории ЗАО «Хакель Рос», г. Санкт-Петербург

ЛИТЕРАТУРА

1. IEC 61643-12 (2008-11): Low-voltage surge protective devices – Part 12: Surge protective devices connected to low-voltage power distribution systems – Selection and application principles. Edition 2.0.2. Meppelink J., Ehrhardt R. A contribution to the behavior of low voltage circuit breakers under lightning impulse current 10/350 µs // Proceedings of the 25th International Conference on Lightning Protection (ICLP). Rhodes (Greece), 2000. Pp. 736–741. 3. ГОСТ Р МЭК 61643-12-2011 Устройства защиты от импульс-ных перенапряжений низковольтные. Часть 12. Устройства защиты от импульсных перенапряжений в низковольтных силовых распределительных системах. Принципы выбора и применения.4. Noack F., Schönau J., Reichert F. Lightning pulse current withstand of low-voltage fuses // Proceedings of the 26th International Conference on Lightning Protection (ICLP). Cracow (Poland), 2002. Pp. 556–561..

26.02.2015, 965 просмотров.

www.uziprov.ru