Определение и подключения УЗИП

В любой цепи могут случиться скачки напряжения. При большом значении тока возможен выход оборудования из строя. Чтобы предотвратить это, используется УЗИП.

Что это такое

Приборы для защиты от перенапряжений сетей и электрооборудования с напряжением до 1 кВ называются УЗИП. Они предназначены для предотвращения порчи электрооборудования при скачках напряжения, а также в различных непредвиденных ситуациях. Они используются для ограничения переходных перенапряжений и устранения импульсов тока, чтобы снизить величину перенапряжений до уровня, который безопасен для электрических приборов. УЗИП используются на промышленных предприятиях и
в гражданском строительстве.

Основным российским положением, дающим определение УЗИП, является ГОСТ Р 51992-2002 «Оборудование для предотвращения скачков напряжения в низковольтных распределительных сетях».
SPD стремится обеспечить молниезащиту для систем молниеотводов и заземления зданий (сооружений) или воздушных линий электропередачи (LEP) для защиты высокочувствительного оборудования и устройств от скачков напряжения и скачков импульсного напряжения. Широкий ассортимент УЗИП с возможностью быстрого монтажа, который можно установить на DIN-рейку.

Принцип работы

Принцип действия данных приборов может быть основан на возникновении искрового разряда между двумя проводниками при прохождении тока высокого напряжения. Также имеются устройства, которые собраны на основе нелинейных резисторов. Оба варианты защищают оборудование от перенапряжения путем перенаправления тока в цепь заземления.

Виды

В зависимости от устройства и принципа действия УЗИП делятся на несколько видов.

Коммутирующие защитные аппараты

Также называются искровыми разрядниками. Принцип работы разрядника основан применении явления искрового промежутка. Конструкция имеет воздушный зазор в перемычке, которая соединяет каждую из линий электропередачи с контуром заземления. Цепь в перемычке разомкнута при номинальном напряжении. Если происходит разряд молнии из-за перенапряжения в линии электропередачи, произойдет пробой воздушного зазора, цепь между фазой и землей будет замкнута, а импульс высокого напряжения будет напрямую заземлен. Конструкция разрядника клапана в цепи с искровым разрядником обеспечивает резистор, на котором подавляются импульсы высокого напряжения. В большинстве случаев разрядники используются в высоковольтных сетях.

Ограничители сетевого перенапряжения (ОПН)

Эти устройства заменили устаревшие, громоздкие разрядники. Чтобы понять принцип работы ограничителя, необходимо рассмотреть характеристики нелинейного резистора, так как принцип работы разрядника основан на его вольтамперной функции. Варисторы используются в качестве нелинейных резисторов в данных устройствах. Основным материалом для изготовления варистора является оксид цинка. В смеси с другими оксидами металлов образуется компонент, образующий p-n-переход с вольтамперными характеристиками. Когда напряжение в сети соответствует номинальному параметру, ток в цепи варистора близок к нулю. Когда в p-n-переходе возникает перенапряжение, ток резко увеличивается, что приводит к падению напряжения до номинального значения. После стандартизации параметров сети варистор возвращается в непроводящий режим, не влияя на работу устройства.

Комбинированные УЗИП

Комбинированные приборы работают по принципу разрядника, но также имеют в конструкции резистор. С помощью данной конструкции напряжение не только заземляется, но и параллельно стабилизируется в основной цепи.

Классы

Такие устройства которые можно разделить на несколько категорий:

• Класс I. Предназначен для предотвращения прямого воздействия молнии. Эти устройства должны быть оснащены входным распределительным оборудованием (АСУ) для административных и промышленных зданий и жилых многоквартирных домов.
• Класс II. Они обеспечивают защиту распределительной сети от перенапряжений, вызванных процессом переключения, и выполняют функцию вторичной защиты, чтобы предотвратить воздействие ударов молнии. Они установлены и подключены к сети в щитке.
• Класс III. Они используются для защиты оборудования от импульсов напряжения, вызванных остаточными скачками и асимметричным распределением напряжения между фазовой и нейтральной линиями. Такие устройства также могут работать в режиме фильтра высокочастотных помех. Наиболее удобным для частных домов или квартир является то, что они подключены и установлены непосредственно потребителями. Особенно популярным является изготовление устройства в виде модуля, который можно быстро монтировать на DIN-рейку, или конфигурации с сетевой розеткой или штепсельной вилкой.

Как выбрать

При выборе УЗИП с любым рабочим элементом (варистор, искровой разрядник, пробойный диод) следует учитывать следующие факторы:

• Параметры сети (номинальный ток, напряжение, параметры передачи), эффекты защиты (пропускная способность и уровень напряжения защиты).
• Факторы, влияющие на установку (конструкция, условия подключения).

Принцип защиты силовой цепи заключается в установке УЗИП в соответствии с концепцией области, и при выборе типа важно надежно оценить его текущую нагрузку. Система защиты цепи управления и измерения основана на типе защищаемого сигнала и выборе УЗИП. Сначала необходимо определить параметры защищаемой цепи. В соответствии с номинальным выдерживаемым напряжением, сеть низкого напряжения 380/220 В подразделяется на 4 категории (I — IV) с нормированными значениями 1,5; 2,5; 4,0 и 6,0 кВ. Класс УЗИП соответствует уровню защиты: уровень I-≤4 кВ; уровень II-1,3 … 2,5 кВ; уровень III-0,8 … 1,5 кВ. Уровень защиты выбранного УЗИП не должен превышать выдерживаемое напряжение электросети.

Помимо этого, устройство имеет следующие параметры:

• Номинальное напряжение.
• Максимальное непрерывное рабочее напряжение (рабочее напряжение сети в течение длительного времени).
• Амплитуда импульсного тока, который может пройти, по крайней мере, один раз без повреждений цепи и устройства защиты (для класса I).
• Амплитуда импульса составляет 8/20 мкс, SPD, по крайней мере, один раз неразрушающий (для класса II).
• Амплитуда импульса тока, протекающего через УЗИП, который устройство защиты от перенапряжений может выдерживать многократно.
• Верхний уровень напряжения защиты — характеризует УЗИП, ограничивая напряжение на клемме при протекании тока.
• Допустимый сопутствующий ток (для разрядников).
• Время срабатывания.

Определение системы заземления

Тип системы заземления, используемой в доме, может быть определен тем, как разделены проводники PEN. Если все готово, проводка похожа на систему TN-C-S. В этом случае для трехфазной цепи пять главных проводов выходят из главного распределительного щита дома, а для однофазной цепи только три провода. PEN-проводники разделяются на PE и N компоненты.

Основываясь на описанных принципах, можно легко определить тип системы заземления. Во всех случаях, когда система TN-C используется в частных домах, рекомендуется перенести ее на схему TN-C-S, которая является более перспективной и безопасной.

Значение защищаемого оборудования

Защищаемые объекты делятся на несколько классов:

1. Специальные (критические) объекты вредные для окружающей среды, жизни человека и животных. Примеры: химическая и нефтехимическая продукция, биохимические и бактериологические центры, производство взрывчатых веществ, атомные электростанции и др. Надежность защиты от молниевого удара достигает 0,98 (для отдельных предметов в зонах категории A она может быть установлена ​​на более высоком уровне 0,995). Негативные последствия ударов молнии: пожары, взрывы, выбросы токсичных веществ, повышение радиации на больших площадях, экологические катастрофы, повлекшие за собой непоправимые материальные и человеческие жертвы
2. Виды специальных объектов, которые представляют опасность для окружающей среды. Примеры: нефтепереработка, АЗС, мукомольные заводы, деревообрабатывающие заводы, производство изделий из пластмасс и др.
   Надежность защиты гарантированно будет равна 0,95. Негативное воздействие ударов молнии: пожары, взрывы в районе и вокруг него. Стены и потолки могут рухнуть, получить серьезные травмы и даже смерть сотрудников и посетителей. В этом случае значительные финансовые потери будут зафиксированы.
3. Объект — специальная критическая инфраструктура. Типы объектов: предприятия связи и ИКТ, трубопроводный транспорт, линии электропередачи, оборудование центрального отопления, транспортная инфраструктура и др. Надежность защиты от удара гарантирована — 0,9. Негативные последствия ударов молнии: нарушение связи, частичная или полная потеря контроля, прерывание воды и отопления, временное снижение качества жизни и потеря материала.
4. Общие, промышленные и гражданские объекты и связанная с ними инфраструктура. Примеры: жилые дома, промышленные здания (до 60 м высотой), дома и хижины в селах, объекты социально-культурного назначения, учебные заведения, больницы и музеи, храмы, церкви. Гарантия от ударов молнии −0,8. Негативные последствия ударов молнии: сильные пожары, повреждения зданий, нарушение транспорта, нарушение систем связи, возможная потеря исторического и культурного наследия. Значительные материальные и финансовые потери. Может привести к травмам или смерти людей.

Риск воздействия объекта

Подключение УЗИП различной классности совместно с системой заземления снижает риск поломки оборудования из-за скачка напряжения в сети или удара молнии на 80-99%.

Подключение в частном доме

Подключение в частном доме может производиться в однофазную и трехфазную сеть. При этом могут для УЗИП схема подключения может быть различной.

Однофазная электрическая схема (TN-S)

На рисунке показан прибор серии Easy9 от Schneider Electric. Следующие проводники подключены: фаза, нулевой проводник и нулевой для защиты. Здесь он устанавливается сразу после включения автомата. Все контакты для подключения на любом приборе указаны. Следовательно, легко определить, где «фаза», а где «ноль». Зеленая отметка на корпусе указывает на хорошее состояние, а красная отметка указывает на неисправность.

Предоставленное оборудование относится к классу 2. Одно это устройство не может предотвратить прямые удары молнии. Также рекомендуется защитить оборудование с помощью предохранителя.

Схема трехфазного сетевого подключения (TN-S)

На этой схеме также показаны устройство серии Easy9, производимые Schneider Electric, но использовавшиеся в трехфазных сетях. На рисунке показано 4-полюсное устройство с нулевым рабочим проводником.

Существует также 3-полюсный прибор той же серии. Используется в системах заземления TN-C. Нет контактов для подключения нейтрального провода.

Схема трехфазного сетевого подключения (TN-C)

На рисунке показан переход от TN-C к системе заземления TN-C-S, что требуется по современным стандартам. На первом рисунке показан 4-полюсный входной автоматический выключатель, а на втором — 3-полюсный вход.

УЗИП — устройство необходимое для полноценной защиты электрического оборудования.

Конструкция может быть собрана на основе резисторов или использовать метод искровых промежутков. Подключение производится по различным схемам к одно- и трехфазной сети.