Классификация устройств защиты от импульсных перенапряжений

Нужно ли вам устройство для защиты от импульсных перенапряжений

Импульсные   перенапряжения   в   электрических   сетях   —   не   редкость. Возникают они при прямых или близких ударах молний, из-за переключений в высоковольтных сетях, а также из-за различных аварийных процессов. При этом особой опасности подвергаются частные домовладения, которые получают питание по воздушной линии электропередачи (ВЛ).

Молния   —   это   электрический   разряд   атмосферного   происхождения, который развивается между грозовым облаком и землей или между грозовыми облаками. Считается, что ток прямого удара молнии, составляет примерно 100 тысяч Ампер, а напряжение до 1 миллиарда Вольт. Форма импульса перенапряжения при ударе молнии показана на рисунке ниже.

Очевидно, что воздействие напряжения в десятки тысяч вольт на электроприборы, рассчитанные на 220В приведет как минимум к выходу их из строя, а чаще — к их возгоранию.

Когда нужно применять УЗИП

Защита техники и электропроводки от воздействий молнии осуществляется специальными аппаратами — устройствами защиты от импульсных перенапряжений.

Применение УЗИП при вводе в здание воздушной линией является обязательным. Такое требование предъявляет ПУЭ п.7.1.22.

УЗИП могут выглядеть как модули, устанавливаемые на DIN-рейку, или как устройства, встраиваемые в вилки или розетки.

Стоит отметить, что автоматические выключатели и АВДТ не защищают электрооборудование от импульсных перенапряжений и реагируют только на ток КЗ, перегрузки или утечки на землю.

В случае питания дома по КЛ (кабельной линии), что характерно для многоэтажных домов, удар молнии в питающую сеть невозможен.

Однако молния способна навести напряжение на больших расстояниях от места удара в землю с формой импульса 8/20 мкс, что менее опасно, но все равно способствует ускоренному старению изоляции электрооборудования. Поэтому применение УЗИП в кабельных сетях является рекомендуемым.

Функции УЗИП

УЗИП используется для защиты электрооборудования от коротких импульсов перенапряжения с фронтом волны 10/350 и 8/20 мкс (Т1/Т2), снижая напряжение до допустимых величин.

Конструкция и принцип работы УЗИП

УЗИП изготавливаются из оксидно-цинковых варисторов, разрядников или их комбинации. 90% стоимости УЗИП составляют именно эти элементы. В дешевых УЗИП варисторы имеют очень маленькие разрядные токи и часто выходит из строя.

Варисторы – это резисторы с нелинейным сопротивлением. В нормальном режиме сети варисторы имеют бесконечно большое сопротивление, через них ток не течет. При превышении напряжения, сопротивление варистора плавно падает, УЗИП пропускает через себя энергию перенапряжения.

Разрядники представляют собой трубку, наполненную инертным газом, с двумя или тремя электродами. При достижении напряжения определенного значения наступает пробой газового промежутка и срабатывание разрядника.

УЗИП может пропустить через себя определенный ток без разрушения конструкции. Эти параметры называются:

• импульсный ток (если УЗИП рассчитан на форму импульса 10/350 — класс I)
• максимальный ток разряда (при форме импульса  8/20 — класс II)

Правильно выбрать эти параметры могут помочь специалисты техподдержки. В большинстве случаев типовым считается ток 12,5 кА для УЗИП класса I и 40 кА для класса II.

Классификация УЗИП

УЗИП делятся на три категории, в зависимости от класса испытания, а соответственно и места установки в сети — I, II, III. Согласно «Зоновой концепции» для полноценной защиты от перенапряжений следует устанавливать УЗИП разных классов каскадно, на стыке зон защиты:

1) В щите учета на опоре или на доме (снаружи) до счетчика следует устанавливать УЗИП класса I. Это устройство рассчитано на поглощение импульсов перенапряжения с формой волны 10/350 мкс и защищает от прямых ударов молнии в линию электропередачи или систему молниезащиты дома.

3) В розетках, к которым подключается высокочувствительная цифровая техника, встраивается УЗИП класса III, которое будет выполнять функцию фильтрации высокочастотных помех.

При этом стоит иметь в виду, что между разными классами УЗИП должно выдерживаться расстояние не менее 15 метров кабеля, либо должен быть установлен специальный разделительный дроссель, иначе самая «слабая» ступень защиты примет на себя максимальную энергию импульса и выйдет из строя.

Исполнения УЗИП

УЗИП подключаются параллельно защищаемого оборудования и представляют собой корпус со сменными модулями или монолитную конструкцию.

В зависимости от системы заземления, принятой  на объекте, УЗИП нужно подключать по разному. Самыми распространенными в жилом секторе являются системы TN-C, TN-S и TT.

Система заземления TN-C

• однофазная — варистор между L-N
• трехфазная — варисторы между L1…L3-PEN

Система заземления TN-S

• однофазная — варистор между L-PE, варистор между N-PE
• трехфазная — варистор между L1…L3-PE, варистор между N-PE

Система заземления TТ

• однофазная — варистор между L-N, разрядник между N-PE
• трехфазная — варистор между L1…L3-N, разрядник между N-PE

Защита УЗИП

Несмотря на то, что УЗИП является устройством защиты электросети, оно само должно быть защищено от повреждений, которое может возникнуть из-за разрушения элементов конструкции в момент поглощения энергии перенапряжения. Нередко бывали случаи, когда из-за неграмотной защиты, УЗИП сами становились причиной возгораний.

• Класс I должен быть защищен предохранителями на ток до 160А
• Класс II должен быть защищен предохранителями на ток до 125А

Если ток предохранителя больше указанного, то должен быть установлен дополнительный предохранитель, защищающий оборудование щита от разрушения УЗИП.

В случае воздействия длительного перенапряжения на УЗИП, варисторы начнут пропускать ток и сильно нагреваться. Встроенный терморасцепитель отключает устройство от сети в случае, если температура варистора достигнет критического значения.

Допускается защищать УЗИП автоматическими выключателями с предельной коммутационной способностью (ПКС) не менее 6кА. Но устройства I может быть защищены только предохранителями, так как они могут отключить намного большие токи КЗ при воздействии повышенного напряжения. Например, предохранитель на рисунке имеет отключающую способность 50 кА.

Таким образом, правильное применение устройств защиты от импульсных перенапряжений позволит эффективно защитить электрооборудование от повреждений, вызванных перенапряжениями в сети.

Перейти в каталог

Источник: https://KEAZ.ru/company/press-center/blog/2015/776-nujno-li-vam-ustroystvo-dlya-zaschiti-ot-impulsnih-perenapryajeniy

Устройства защиты от импульсных перенапряжений

Одним из факторов, приводящих к повреждениям электрооборудования, являются атмосферные перенапряжения, связанные с ударами молний. Действия атмосферного электричества разделяются на:

• прямые удары молний электрооборудование;
• удары молний рядом с электрооборудованием, воздействующие на него при помощи мощного электромагнитного импульса;
• удары молний вдали от потребителей, электромагнитная волна от которых воспринимается полупроводниковыми устройствами телемеханики и связи и создает помехи для их работы.

Воздействия атмосферных перенапряжений характерны небольшой длительностью импульса – порядка десятков миллисекунд. Но на это время напряжение в сети многократно повышается. Это приводит к пробоям изоляции и повреждениям как линий связи, так и питающихся от них потребителей.

Для защиты от перенапряжений, создаваемых грозовыми разрядами, используют устройства, ограничивающие амплитудное значение напряжения до уровня, безопасного для изоляции электрооборудования.

Искровые и вентильные разрядники, ОПН

Первыми устройствами, примененными для ограничения величин перенапряжений в сети, были искровые разрядники. Действие их основано на пробое воздушного промежутка фиксированной длины при определенном напряжении.

Разрядник подключается между защищаемыми фазами и контуром молниезащиты. Для каждой из фаз устанавливается персональный элемент. Он может выполняться открытым и состоять из расположенных торцами напротив друг друга металлических прутков. А может состоять из электродов, заключенных в изолирующую оболочку.

В момент возникновения грозового перенапряжения искровой промежуток разрядника пробивается, и мощность импульса уходит в землю через контур молниезащиты. За счет этого уровень напряжения ограничивается. По окончании импульса дуга гаснет, и разрядник снова готов к работе. В нормальном режиме он не потребляет тока и не оказывает влияния на режим работы электроустановки.

Вторым устройством, защищающим изоляцию от перенапряжений, были вентильные разрядники. Они состоят из двух элементов, соединенных последовательно: многократного искрового промежутка и гасящего резистора.

При перенапряжении искровые промежутки пробиваются, через них и резистор протекает ток. В результате снижается напряжение в сети.

Как только возмущающее воздействие снимается, дуга в искровых промежутках гаснет, и разрядник приходит в исходное положение.

Вентильные разрядники

Вентильные разрядники герметичны и работают бесшумно, в отличие от искровых, выделяющих в атмосферу продукты горения дуги.

Предыдущие защитные устройства заменяются ограничителями перенапряжений (ОПН).

Внутри ОПН находится варистор: резистор с нелинейной зависимостью сопротивления от приложенного к нему напряжения. При превышении порогового значения напряжения ток через варистор резко возрастает, предотвращая дальнейшее его повышение. При прекращении грозового или коммутационного импульса ОПН переходит в исходное состояние.

Ограничители перенапряжений

По сравнению с предыдущими устройствами ОПН надежнее и меньших габаритов. Их характеристики подбираются более точно, что позволило выработать гибкую стратегию их эффективного применения.

Внешний вид УЗИП

Модульные ОПН для сетей низкого напряжения получили название устройства защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП).

Технические характеристики УЗИП

К ним относятся:

Форма волны импульсного перенапряжения стандартизирована для случаев:

• прямое попадание молнии – 10/350 мкс;
• воздействие непрямого действия молнии – 8/20 мкс.

Форма импульса 8/20 мксФорма импульса 10/350 мкс

По назначению УЗИП по стандарту МЭК разделяются на типы 1-3, по ГОСТ Р 51992-2002 они разделяются на классы испытаний (I – III). Соответствие и назначение этих характеристик указано в таблице.

Типы по IEC 61643	Классы по ГОСТ Р 51992-2002	Назначение	Место установки
1	I	Для ограничения перенапряжений от прямых ударов молний	На вводе в здание, в главном распределительном щите
2	II	Для ограничения перенапряжений от далеких ударов молний и коммутационных перенапряжений	На вводах, где не существует опасности прямых ударов
1+2	I+II	Объединяются характеристики типов УЗИП 1 и 2	Как для типов 1 или 2
3	III	Для защиты чувствительных потребителей. Имеют самый низкий уровень защитного напряжения	Для непосредственной установки у потребителей

По конструктивному исполнению УЗИП выпускаются с разным числом полюсов: от одного до четырех.

Выбор УЗИП

Для начала нужно определить степень воздействия молний или коммутационных перенапряжений на защищаемый объект. Для этого используются данные об интенсивности грозовых разрядов в месте установки, учитывается наличие устройств молниезащиты, линий электропередачи и их протяженность. Если ввод в дом выполнен кабельной линией, то она более защищена от прямых ударов молний, чем воздушная.

Электроустановка здания разделяется на зоны, защищаемые УЗИП соответствующих классов.

Задача такого разделения: ступенчато снизить уровень перенапряжения так, чтобы более мощные устройства гасили основную волну перенапряжения, а по мере ее продвижения по распределительной сети устройства низшего класса дополнительно снижали ее воздействие, обеспечивая минимум в точке подключения потребителей.

Одновременно с этим безопасность электрооборудования обеспечивается выбором класса изоляции, соответствующего зоне защиты.

Распределение УЗИП по зонам защиты

На вводе в здание устанавливаются УЗИП типов 1 или 1+2.

Они выдерживают импульс от прямого удара молнии, снижая его до величины, допустимой для электрооборудования с классом изоляции IV (до 6 кВ).

Точка установки УЗИП – во вводном щитке, ВРУ (вводном распределительном устройстве) или ГРЩ (главном распределительном щитке).

Класс изоляции электрооборудования, расположенного в этих распределительных устройствах после УЗИП, должен быть не хуже III (до 4 кВ).

На их входе устанавливаются УЗИП типа II, снижающие уровень перенапряжения до величины, приемлемой для электрооборудования с классом изоляции II (2.5 кВ).

Так защищаются потребители, включающиеся непосредственно в розетки питания и устройства освещения.

При необходимости защиты электрооборудования, наиболее чувствительного к помехам (компьютерная техника, устройства связи), применяются УЗИП типа 3, устанавливающиеся в непосредственной близости от защищаемого объекта.

Требования к подключению УЗИП

При трехфазном питании и системе заземления TN-C к УЗИП подключаются все три фазы напряжения. В случае с системами TN-C-S или TN-S – к трем фазам добавляется нулевой рабочий проводник. Вывод «РЕ» соединяется с главной заземляющей шиной ВРУ или шиной РЕ распределительного щитка. Главная заземляющая шина соединяется с контуром заземления здания.

Пример подключения УЗИП

УЗИП защищается либо автоматическим выключателем ввода в здание (или вводным выключателем щитка), или персонально установленными предохранителями.

Оцените качество статьи. Нам важно ваше мнение:

Источник: http://electric-tolk.ru/ustrojstva-zashhity-ot-impulsnyx-perenapryazhenij/

Уcтройства защиты от импульсных перенапряжений и помех

УЗИП (Уcтройства защиты от импульсных перенапряжений и помех ) электрооборудования низковольтных силовых распределительных сетей до 1000 В предназначены для защиты от импульсных перенапряжений источниками которых являются:

• прямые удары молнии (ПУМ) в систему молниезащиты объекта или воздушную линию электропередач в непосредственной близости перед вводом в объект;
• межоблачные разряды или удары молнии в радиусе до нескольких километров вблизи от объектов и коммуникаций входящих и выходящих из объекта;
• коммутации индуктивных и емкостных нагрузок, короткие замыкания в распределительных электрических сетях высокого и низкого напряжения;
• электромагнитные помехи, создаваемые промышленными электроустановками и электронными приборами.

УЗИП – это защитное устройство от импульсных перенапряжений, предназначенное для установки как в городских квартирах, так и в частных домах. Оно обладает рядом неоспоримых достоинств: эффективностью, технической совершенностью и доступной стоимостью.

Эти три фактора делают УЗИП незаменимым оснащением для каждого дома и квартиры.

Кому нужны устройства защиты? Современные квартиры и офисы оборудуются большим количеством энергопотребляющей техники. Её совокупная стоимость обычно исчисляется десятками тысяч вложенных рублей.

Поскупившись на покупку недорогих защитных устройств и надеясь на извечное русское «авось», вы рискуете потерять всё сразу: и компьютер, и плазменную панель, и стиральную машину, и электроплиту и всё то, что питается электроэнергией. Ведь достаточно всего одного скачка напряжения – и пиши пропало.

Только представьте, какие затраты вас подстерегают из-за беспечного отношения к электричеству! Что уж говорить о модных ныне системах «Умный дом», где всё завязано именно на стабильной работе электрической сети. Отнеситесь к собственной безопасности со всей аккуратностью. Ведь вы же не хотите понести колоссальные потери из-за какого-то каприза электричества?

Ограничитель перенапряжения предназначены для защиты от импульсных перенапряжение в результате грозовых разрядов или работой устройств с большой индуктивной нагрузкой (высоковольтные трансформаторы, большие электродвигатели с короткозамкнутым ротором)

Принцип действия ограничителя ( УЗИП ) основан на способности материала варистора при многократном увеличении напряжения пропускать электрический ток.

В конструкцию ограничителя зачастую включен предохранитель для защиты от сверхтоков

Основные типы/классы УЗИП

Тип 1, класс В – используются при возможности непосредственного удара молний в линию электропередач или в землю в непосредственной близости от места установки.Остаточное импулсное перенапряжение на выходе 4-2,5 кВ.

Очень рекомендуется при воздушном вводе, а при наличии молниеотвода установка обязательна.

Устанавливается в специальном железном ящике вблизи ввода в здание или в вводно распределительном устройстве (ВРУ), или главном распределительном щите (ГРЩ).

Тип 2, класс С – используются в местах, в которых отсутствует угроза прямого удара молнии в непосредственной близости от места установки.

По сравнению с Тип 1 имеют меньшую способность к защите от импульсных перенапряжений, рекомендуется устанавливать на вводе электроустановок и вводе в жилые помещения в качестве второго уровня защиты.

Остаточное импулсное перенапряжение на выходе 2,5-1,5 кВ.Устанавливаются в распределительные щиты.

Тип 3, класс D – защита оборудования от остаточных токов перенапряжения, защита от несеметричных дифференциальных токов, защиты от высокочастотных помех, располагается в конечных распределительных щитах или, что лучше, не посредственно возле электроприборов. .

Остаточное импулсное перенапряжение на выходе 1,5-0,8 кВ.

Желательно чтоб от приборов находилось на растоянии не более 5 метров, а при наличии молниеотвода как можно ближе к электроприборам, так как ток в спусках молниеприемников расположеных снаружи здания индуцирует импульс перенапряжения в электропроводке.

При выборе защитных устройств на разрядниках или оксидно-цинковых варисторах необходимо обращать внимание на следующие параметры:

Номинальное рабочее напряжение Un – это номинальное действующее напряжение сети, для работы в которой предназначено защитное устройство.

Наибольшее длительно допустимое рабочее напряжение защитного устройства (максимальное рабочее напряжение) Uc – это наибольшее действующее значение напряжения переменного тока, которое может быть длительно (в течение всего срока службы) приложено к выводам защитного устройства.

Согласно ГОСТ и моей логике максимальное долговременное напряжение которое должен выдерживать УЗИП должно равнятся номинальному напряжению умноженному на кооифициент 1,6 для 220 вольт и 1,1 для 380 вольт и соответственно должно составлять 352 и 418 вольт. Это нужно для того чтоб в случае перенапряжений или обрыва нейтрали УЗИП не вышел из строя из-за срабатывания встроенной тепловой защиты или внешнего плавкого предохранителя.

У УЗИП с более высоким Uc соответственно выше остаточное напряжение на выходе Up, например у УЗИП с Uc 275 вольт остаточное напряжение составляет 1,5 кВ, а с Uc 385 вольт 1,9 кВ.

Но если правильно сделать монтаж с Uc 385 вольт, то степень ограничения может получится даже лучше чем с неправильным монтажом при использовании УЗИП с Uc 275 вольт, но самое главное будет безопасно при временном перенапряжении.

Классификационное напряжение (параметр для варисторных УЗИП) – это действующее значение напряжения промышленной частоты, которое прикладывается к варисторному УЗИП для получения классификационного тока (обычно значение классификационного тока принимается равным 1,0 мА).

Импульсный ток Iimp – этот ток определяется пиковым значением Ipeak испытательного импульса и зарядом Q. Применяется для испытаний УЗИП класса I. Как правило, используется волна с формой 10/350 мкс.

Номинальный импульсный разрядный ток In – это пиковое значение испытательного импульса тока формы 8/20 мкс, проходящего через защитное устройство.

По этому параметру также производится координация других характеристик УЗИП, а также норм и методов его испытаний.

Максимальный импульсный 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.

Сопровождающий ток If (параметр для УЗИП на базе разрядников) – это ток, который протекает через разрядник после окончания импульса перенапряжения и поддерживается самим источником тока, т.е. электроэнергетической системой. Фактически значение этого тока стремится к расчётному току короткого замыкания (в точке установки разрядника для данной конкретной электроустановки).

Поэтому для установки в цепи «L-N; L-PE» нельзя применять газонаполненные (и другие) разрядники со значением If равным 100…400А. В результате длительного воздействия сопровождающего тока они будут повреждены и могут вызвать пожар. Для установки в данную цепь необходимо применять разрядники со значением If, превышающим расчётный ток короткого замыкания, т.е. желательно величиной от 2…

3 кА и выше.

В системе ТТ при воздушном вводе нейтральный провод на вводе повторно не заземляется, во время грозы возможен обрыв нейтального провода и перехлестывание его фазным, в следствии чего возможно не контролируемое КЗ в цепи разрядника N-PE, If которого обычно равен 100…

400А, если сопротивление заземления будет меньше 2,5 Ом. В подавляющем числе случаев реально токого быть не должно так как наврядли на практике получится что сумарное сопротивление заземления подстанции и местного заземления будет меньше 2,5 Ом.

Это так для информации, чтоб имели ввиду.

Уровень защиты Up – это максимальное значение падения напряжения на УЗИП при протекании через него импульсного тока разряда. Параметр характеризует способность устройства ограничивать появляющиеся на его клеммах перенапряжения. Обычно определяется при протекании номинального импульсного 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.

Существует ряд других параметров, которые тоже учитываются при выборе УЗИП: ток утечки (для варисторов), максимальная энергия, выделяемая на варисторе, ток срабатывания предохранителей (для защитных устройств со встроенными предохранителями).

Для правильной и согласованной работы УЗИП разных ступеней длина проводников между ними должна быть не меньше определенной длины для обеспечения необходимой временной задержки в нарастании импульса перенапряжения на следующей ступени защиты. Благодаря этой задержке более мощная ступень УЗИП успевает сработать, чем защищает от перегрузки следующую, более низковолтную ступень УЗИП.

Расстояние проводников между УЗИП на разрядниках и следующего за ним УЗИП на варисторах должно быть не менее 10 метров. Расстояние проводников между УЗИП на варисторах и следующего за ним УЗИП на варисторах следующей ступени должно быть не менее 5 метров. Расстояние проводников между одинаковыми по характеристикам УЗИП на варисторах одной ступени должно быть не менее 1 метра.

Если длина проводников между УЗИП меньше требуемой, устанавливают индуктивности для компенсации недостающей длины проводника из расчета 0,5-1 мкГ/м, в зависимости от сечения провода, если фазовые и защитные провода находятся в одном кабеле. Если провода проложены отдельно, то величина индуктивности будет большей. В продаже есть готовые индуктивности эквивалентные 6-15 метрам.

Если от УЗИП до защищаемых электроприборов более 10 метров, например если последняя ступень установлена в щите, желательно установить повторный УЗИП вблизи защищаемых электроприборов, а если расстояние более 30 метров то установка повторного УЗИП вблизи защищаемых электроприборов обязательна.

Каждую ступень УЗИП к заземляющему устройству (ЗУ) нужно стремится подключать отдельным проводником. Такое подключение позволяет свести к минимуму бросок потенциала на корпусах электроприборов в результате срабатывания устройств защиты от импульсного перенапряжения, хотя для приборов лучше чтоб УЗИП подключалось к шине заземления щита где установлен УЗИП, но защита человека главней.

Зонная концепция защиты.

Зона 0А – зона внешней среды объекта, все точки которой могут подвергаться воздействию прямого удара молнии (иметь непосредственный контакт с каналом молнии) и возникающего при этом электромагнитного поля.

Зона 0В – зона внешней среды объекта, точки которой не подвергаются воздействию прямого удара молнии, т.к. находятся в пространстве, защищенном системой внешней молниезащиты. Однако в данной зоне имеется воздействие неослабленного электромагнитного поля.

Зона 1 – внутренняя зона объекта, точки которой не подвергаются воздействию прямого удара молнии. В этой зоне во всех токопроводящих частях имеют значительно меньшее значение по сравнению с зонами 0А и 0В. Электромагнитное поле также снижено по сравнению с зонами 0А и 0В за счёт экранирующих свойств строительных конструкций.

Последующие зоны (Зона 2 и т.д.). Если требуется дальнейшее снижение разрядных токов или электромагнитного поля в местах размещения чувствительного оборудования, то необходимо проектировать так называемые последующие зоны.

Критерий для этих зон определяется соответственно общими требованиями по ограничению внешних воздействий, влияющих на защищаемую систему. Имеет место общее правило, по которому с увеличением номера защитной зоны уменьшаются влияние электромагнитного поля и грозового тока.

На границах раздела отдельных зон необходимо обеспечить защитное последовательное соединение всех металлических частей, с обеспечением их периодического контроля.

Особенности монтажа УЗИП в щитах – нажмите на ссылку для ознакомления.

Молниезащита и громоотвод– нажмите на ссылку для ознакомления.

Источник: http://malahit-irk.ru/index.php/2011-01-13-09-04-43/86-c-.html

Устройство защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП)

Существуют различные причины, по которым появляются перепады напряжения. Среди них такие, как грозы, появление перехлестов провода, работы сварочного характера, помехи в сети электропитания и различные ситуации аварийного характера.

С целью защиты электрической проводки дома и работающих в нем приборов-потребителей созданы специализированные устройства. Именно эти устройства и имеют название «устройства защиты от импульсных перенапряжений» (сокращенно УЗИП).

В большинстве случаев такая защита состоит из трех ступеней. Существует специальный ГОСТ (Р 51992-2002 (МЭК 61643-1-98)), который и регламентирует деление таких устройств на три класса.

Классы УЗИП

Класс I (В). Устройства, принадлежащие к этому классу, защищают от прямых попаданий разряда молнии в молниезащитную систему строения, либо воздушные электросети. Монтаж этих устройств выполняют прямо в ВРУ, либо ГРЩ там, где кабель входит в здание. Эти устройства рассчитаны на разрядный ток порядка 30-60 килоАмпер.

Второй класс (С). Эти приборы предназначены для защиты сетей токораспределения объектов от появления помех коммутации. Они способны работать в качестве второй защитной ступени от попадания молнии. Их устанавливают в распредщите, а их ток разряда по номиналу 20-40 килоАмпер.

Класс III (D). Блоки, представляющие из себя защитные устройства этого класса, устанавливают прямо перед прибором-потребителем. По конструкции такие устройства могут быть самыми разными (розетка, вилка, отдельно монтируемый модуль, либо устройство навесного монтажа). Ток их разряда не превышает 5-10 кА.

Главным элементом построения таких устройств явился варистор или разрядник. Кроме того, в состав этих устройств входит устройство-индикатор, способное сообщить о том, что УЗИП вышел из строя.

Из отрицательных показателей этих «защитников» следует отметить тот, что они нагреваются при сработке, что стало причиной того, что им необходимо время для остывания, а это сильно уменьшает селективность работы устройства.

Монтируют такой прибор на ДИН-рейке, варистор же, вышедший из строя, легко меняется методом удаления последнего из корпуса.

Затем монтируют устройства защиты, расстояние между которыми (от одного класса до другого) не должно быть менее 10 метров по питающему кабелю. Только при выполнении таких условий можно обеспечить правильную сработку защитных устройств.

На воздушных линиях, в щите ввода на столбах наилучшим образом срабатывают системы, основанные на разрядниках и плавких вставках.

Главные щиты зданий хорошо защищают УЗИП первого и второго класса, основанные на варисторах, а этажные щиты – снабжаются системами третьего класса. В качестве защиты дополнительного характера, розетки снабжаются системами в виде вставок и разных удлинителей.

Наконец, хочу заметить, что устройства подобного типа значительным образом уменьшают процент выхода из строя потребителей и поражения человека высоким напряжением, хотя и не способны полностью обеспечить защиту на все сто процентов. Поэтому, во время грозы следует, по возможности, производить отключение наиболее важных потребителей от сети питания.

Пишите комментарии, дополнения к статье, может я что-то пропустил. Загляните на карту сайта, буду рад, если вы найдете на моем сайте еще что-нибудь полезное. Всего доброго.

Источник: http://podvi.ru/elektrotexnika/ustrojstvo-zashhity-ot-impulsnyx-perenapryazhenijuzipprimenenie.html

Устройство защиты от импульсных перенапряжений

Введите ваш запрос для начала поиска.

В данной статье вы узнаете о назначении защиты от импульсных перенапряжений, конструктивные особенности. Схема подключения и классификация, принцип действия.

Молнии случайны, обладают огромной энергией, раскалывают столетние деревья, создают пожары, разрушают строения.

Способы защиты от них известны и отработаны:

применение молниеотвода и отвод энергии разряда по тоководу на потенциал земли;

ограничение высокого потенциала молнии на входе в электросхему здания при ее попадании в воздушную ЛЭП.

Молния очень кратковременна, ее разряд импульсный. Поэтому для защиты важно использовать не обычные ограничители напряжения, а работающие в аналогичном с ней импульсном режиме.

Область применения

Дорогая микропроцессорная и полупроводниковая техника весьма чувствительна к качеству подводимой электроэнергии. При завышении напряжения быстро ломается. Именно поэтому устройствами защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП) стали широко пользоваться. Они востребованы в офисах, производственных и бытовых помещениях.

Принцип действия, классификация

Вся работа УЗИП для электрических схем 220/380 вольт скопирована с высоковольтного оборудования, используемого в энергетике. Даже производители остались те же.

Они используют нелинейность вольтамперных характеристик включаемых в защиту разрядников или оксидно-цинковых варисторов, которые, являются резисторами, изготовленными из полупроводников.

Имеют величины сопротивлений, измеряемых несколькими гигаомами при обычных условиях. При приложении на них высоких напряжений скачкообразно, нелинейно изменяют свою проводимость. Разряд молнии направляется в землю.

1-й класс

Ступень УЗИП-1 подвергаются наибольшему воздействию, устанавливается на входе схемы электроснабжения здания в ГЩУ, рассчитана на воздействие токов импульсного характера 25100 kA, имеющих крутизну фронта волны (КФВ) 10/350 s длительностью до 350 s.

2-й класс

УЗИП-2 защищает от перенапряжений, создаваемых коммутациями оборудования с возникающими переходными процессами в подводимых распредсетях, совмещает 2-ю ступень защиты. Ступень создается на восприятие токов 1520 kA, имеющих КФВ 8/20 s. Размещается в распределительном щитке.

3-й класс

УЗИП-3 устраняет остаточные токовые импульсы 1,2/50 s и 8/20 s. Монтируется вблизи защищаемого оборудования.

Конструктивные особенности

Все ступени выполняются однообразно: в неподвижном корпусе вмонтирован съемный модуль с ножевыми контактами. Корпус из негорючих материалов изготовлен для монтажа на DIN-рейку. Любой модуль своими электрическими характеристиками подобран для работы в определенной ступени.

У последних моделей стали внедряться индикаторы срабатывания, облегчающие визуальный контроль исправности. Элитные изделия дополняются термическими расцепителями, защищающими варисторы от перегревов.

В зависимости от количества фаз применяют однофазные и 3-х фазные блоки.

Схемы подключения

Блоки УЗИП подключают к токоведущим частям с преднамеренным соединением к заземляющему контуру. Большая величина гигаомного сопротивления разрядника в обычном режиме эксплуатации разделяет токоведущие части от контура заземления.

Под воздействием тока молнии разрядник отводит попавшую в схему мощность от разряда молнии на потенциал земли.
Сети с конфигурациями вида TNC и TNS 220/380 вольт подключаются индивидуальными схемами подключения.

Для отвода токов молнии используется специальный RE-проводник. Его сопротивление строго регламентировано.

Наличие защиты требует монтажа каждой ступени на взаимном удалении между ними на расстояниях больше 10 метров по питающему кабелю для координации работы ступеней. При меньших дистанциях требуется включение дросселя, возмещающего недостающие активно-индуктивные сопротивления проводов.

Особенности выбора

На 1-й ступени УЗИП воспринимает самые большие импульсные нагрузки. Серьезные требования предъявляются к контактным соединениям съемного модуля. Удары токов величиной свыше 25 kA вызывают большие электродинамические силы, способны выбросить съемный модуль из пластин крепления.

Варисторы, изготовленные для токов, превышающих значения 20 kA, требуют при производстве сложной дорогостоящей технологии, экономически невыгодны. Для встречи импульса перенапряжения в ГЩУ лучше применять блок УЗИП с стационарно закрепленным модулем разрядника.

Любое подключение разрядника с открытым доступом опасно: через его контакты при работе проскакивает электрическая дуга, сопровождаемая газами и брызгами расплавленных металлов, способная причинить повреждения оборудованию. Корпуса таких модулей делают в герметичном исполнении из прочных и пожаробезопасных материалов.

Конструкции УЗИП европейских заводов выполняются по немецкому национальному стандарту, который не обязателен в некоторых вопросах для российских предприятий. Используя изделия разных производителей для защиты оборудования, следует анализировать их совместимость.

Источник: http://stroy-masterden.ru/zashhityi-ot-impulsnyix-perenapryazhenij-v-byitu-osobennosti-ekspluataczii.html

Защита электрооборудования от импульсных перенапряжений | Статьи и видео о продукции ГК Полигон

Перенапряжением, в том числе импульсным перенапряжением, называется любое превышение напряжения относительно максимально допустимого для данной сети.

К этому виду сетевых помех относятся как перенапряжения связанные с перекосом фаз достаточно большой длительности, так и перенапряжения, вызванные грозовыми разрядами с длительностью от десятков до сотен микросекунд. Методы и средства борьбы зависят от длительности и амплитуды перенапряжений.

В этом отношении импульсные перенапряжения можно выделить в отдельную группу. Под импульсным перенапряжением понимается кратковременное, чрезвычайно высокое напряжение между фазами или фазой и землей с длительностью, как правило, до 1 мс.

Грозовые разряды – мощные импульсные перенапряжения, возникающие в результате прямого попадания молнии в сеть электропитания, громоотвод или импульс от разряда молнии на расстоянии до 1,5 км, приводящий к выходу из строя электрооборудования или сбою в работе аппаратуры. Прямое попадание характеризуется мгновенными импульсными токами до 100 кА с длительностью разряда до 1 мС.

При наличии системы громоотвода импульс разряда распределяется между громоотводом, сетью питания, линиями связи и бытовыми коммуникациями. Харакер распределения во многом зависит от конструкции здания, прокладки линий и коммуникаций.

Пример природы возникновения помех

Например, при отключении разделительного трансформатора мощностью 1кВА 220/220 В от сети вся запасенная трансформатором энергия «выбрасывается» в нагрузку в виде высоковольтного импульса напряжением до 2 кВ.

Мощности трансформаторов в энергосети значительно больше, мощнее и выбросы. Кроме того переключения сопровождаются возникновением дуги, являющейся источником радиочастотных помех. Электростатический заряд, накапливающийся при работе технологического оборудования интересен тем, что хоть и имеет небольшую энергию, но разряжается в непредсказуемом месте.

Форма и амплитуда импульсного перенапряжения зависят не только от источника помехи, но и от параметров самой сети. Не существует два одинаковых случая импульсного перенапряжения, но для производства и испытания устройств защиты введена стандартизация ряда характеристик тока, напряжения и формы перенапряжения для различных случаев применения.

Так для имитации тока разряда молнии применяется импульс тока 10/350 мкс, а для имитации косвенного воздействия молнии и различных коммутационных перенапряжений импульс тока с временными характеристиками 8/20 мкс.

Таким образом, если сравнить два устройства с максимальным импульсным током разряда 20 кА при 10/350 мкс и 20 кА при импульсе 8/20 мкс у второго, то реальная «мощность» первого примерно в 20 раз больше.

Существует четыре основных типа устройств защиты от импульсных перенапряжений:

Разрядник.
Представляет собой устройство из двух токопроводящих пластин с калиброванным зазором. При существенном повышении напряжения между пластинами возникает дуговой разряд, обеспечивающий сброс высоковольтного импульса на землю.

По исполнению разрядники делятся на: воздушные, воздушные многоэлектродные и газовые. В газовом разряднике дуговая камера заполнена инертным газом низкого давления. Благодаря этому их параметры мало зависят от внешних условий (влажность, температура, запыленность и т.д.

), кроме этого газовые разрядники имеют экстремально высокое сопротивление (около 10 ГОм), что позволяет их применять для защиты высокочастотных устройств до нескольких ГГц.

При установке воздушных разрядников следует учитывать выброс горячего ионизированного газа из дуговой камеры, что особенно важно при установке в пластиковые щитовые конструкции. В общем, эти правила сводятся к схеме установки представленной на рис. 1

. Рисунок 1 – Схема установки разрядников.

Силовое напряжение срабатывания в для разрядников составляет 1,5 – 4 кВ (для сети 220/380 В 50 Гц).

Время срабатывания порядка 100 нс. Максимальный ток при разряде для различных исполнений от 45 до 60 кА при длительности импульса 10/350 мкс.

Отдельную группу составляют разрядники в виде элементов для установки на платы с токами разряда от 1 до 20 кА (8/20 мкс).

Варистор.

Керамический элемент, у которого резко падает сопротивление при превышении определенного напряжения. Напряжение срабатывания 470 – 560 В (для сети 220/380 В 50 Гц). Время срабатывания менее 25 нс.

Максимальный импульсный ток от 2 до 40 кА при длительности импульса 8/20 мкс. Устройства выполняются как в виде отдельных элементов для установки в радиоаппаратуру, так и в виде DIN-модуля для установки в силовые щиты.

Разделительный трансформатор.

Силовой 50 герцовый трансформатор с раздельными обмотками и равными входным и выходным напряжениями.

Трансформатор просто не способен передать столь короткий высоковольтный импульс во вторичную обмотку и благодаря этому свойству является, в некоторой степени, идеальной защитой от импульсных перенапряжений.

Однако при прямом попадании молнии в электросеть может нарушиться целостность изоляции первичной обмотки, и трансформатор выходит из строя.

Защитный диод.

Применяется, как правило, для защиты аппаратуры связи. Обладает высокой скоростью срабатывания (менее 1 нс) и разрядным током 1 кА при токовом импульсе 8/20 мкс. Из четырех выше описанных устройств каждое имеет свои достоинства и недостатки. Если сравнить разрядник и варистор с одинаковым максимальным импульсным током и обратить внимание на длительность тестового импульса, то становится ясно, что разрядник способен поглотить энергию на два порядка больше, чем варистор. Зато варистор срабатывает быстрее, напряжение срабатывания существенно ниже и гораздо меньше помех при работе. Разделительный трансформатор, при определенных условиях, имеет безграничный ресурс по защите нагрузки от импульсных перенапряжений (у варисторов и разрядников при срабатывании происходит постепенное разрушение материала элемента), но для сети 100 кВА требуется трансформатор 100кВА (тяжелый, габаритный и довольно дорогой). Следует помнить, что при отключении первичной сети трансформатор сам по себе генерирует высоковольтный выброс, что требует установки варисторов на выходе трансформатора. Одной из серьезных проблем в процессе организации защиты оборудования от грозовых и коммутационных перенапряжений является то, что нормативная база в этой области до настоящего времени разработана недостаточно. Существующие нормативные документы либо содержат в себе устаревшие, не соответствующие современным условиям требования, либо рассматривают их частично, в то время как решение данного вопроса требует комплексного подхода. Некоторые документы в данный момент находятся в стадии разработки и есть надежда, что они вскоре выйдут в свет. В их основу положены основные стандарты и рекомендации Международной Электротехнической Комиссии (МЭК). В настоящее время существуют следующие нормативные документы, которые в той или иной мере рассматривают вопросы защиты электропитающих установок от импульсных перенапряжений:

• Инструкция по устройству молниезащиты зданий и сооружений (РД 34.21.122-87).
• Временные указаниях по применению УЗО в электроустановках зданий (Письмо Госэнергонадзора России от 29.04.97 № 42-6/9-ЭТ разд.6, п. 6.3).

Источник: https://www.PoligonSPb.ru/articles/zashita-elektrooborudovaniya/

Узип и грозозащита авв

Весь диапазон устройств защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП) для защиты от грозовых разрядов и перенапряжений.

 Разряды молний создают импульсные сверхтоки, которые генерируют перенапряжения в системах распределения электроэнергии и сетях передачи данных.

Устройства защиты от перенапряжений OVR безопасно отводят импульсные сверхтоки на землю и ограничивают перенапряжение до значений, совместимых с оборудованием, работающим в сети.

Устройства защиты от перенапряжений.

Официальное название: Устройства защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП) IEC 61643-1: Международный стандарт для устройств защиты от импульсных перенапряжений, используемых в низковольтных системах распределения электроэнергии УЗИП типа 1: для зданий с установленными молниеотводами. Высокая производительность: от 15 кА до 100 кА при форме волны 10/350

Устройство 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. Устройство должно соответствовать требованиям европейского стандарта EN 61643-11. 

• Волна 1,2/50 мкс:Стандартная форма перенапряжения, создаваемая в сетях электропитания, которая складывается с напряжением самой сети.
• Волна 8/20 мкс: Форма волны импульса тока, проходящего через оборудование, которое подвергается воздействию перенапряжения, вызванного непрямым попаданием молнии.
• Волна 10/350 мкс: Форма волны импульса тока, проходящего через оборудование, которое подвергается воздействию прямого удара молнии.

Устройство защиты от импульсных перенапряжений Тип 1: Устройство защиты от импульсных перенапряжений предназначено для отвода энергии, созданной перенапряжениями, вызванными прямым ударом молнии. Устройство успешно прошло стандартные испытания для волны 10/350 мкс (испытания класса I).

Устройство защиты от импульсных перенапряжений Тип 2:

Устройство защиты предназначено для отвода энергии, созданной перенапряжениями, вызванными непрямым ударом молнии или коммутационными перенапряжениями. Устройство успешно прошло стандартные испытания для волны 8/20 мкс (испытания класса II).

Уровень напряжения защиты: 

Параметр, характеризующий устройство защиты от импульсных перенапряжений в части ограничения напряжения на его выводах, который выбран из числа предпочтительных значений, приведенных в стандарте. Данное значение должно быть выше наибольшего из измеренных ограниченных напряжений (при токе In для испытаний классов I и II).

 Номинальный разрядный ток Пиковое значение тока, протекающего через устройство защиты от импульсных перенапряжений, с формой волны 8/20 мкс (15 раз). Используется для определения значения Up устройства защиты от импульсных перенапряжений. Максимальный разрядный ток для испытаний класса II.

Пиковое значение тока, протекающего через устройство защиты от импульсных перенапряжений, имеющего форму волны 8/20 мкс и величину согласно испытательному циклу в рабочем режиме испытаний класса II. Imax больше чем In. Импульсный ток для испытаний класса I. Импульсный ток Iimp определяется пиковым значением тока Ipeak и зарядом Q.

Испытания проводят в рабочем циклическом режиме.

Применяют при классификации устройств защиты от импульсных перенапряжений для испытаний класса I (этому определению соответствует форма волны 10/350 мкс).

 Номинальное напряжение переменного тока в сети: номинальное напряжение между фазой и нейтральным проводом (средне-квадратическое значение переменного тока). Защита от перенапряжений. Причины возникновения перенапряжений.

Перенапряжения, возникающие в результате прямого удара молнии Могут существовать в двух формах: • Когда молния ударяет в молниеотвод или заземленную крышу здания, то создаваемый ток уходит в землю.

Полное сопротивление (импеданс) земли и протекающий через нее ток, создают большую разность потенциалов, что и является перенапряжением. Далее, это перенапряжение распространяется по кабелям, проложенным в здании, и выводит из строя подключенное к ним оборудование.

• При ударе молнии в подводящую низковольтную линию, в ней создаются большие токи. Эти токи проходят по зданию и приводят к образованию высоких напряжений.

Например, возгорание проводки в распределительных щитах может привести к повреждению промышленного оборудования и даже самого здания.

Перенапряжения, возникающие в результате непрямого удара молнии.Такие перенапряжения могут возникнуть в случае, когда удар молнии происходит поблизости от здания, из-за увеличения потенциала точки земли, в которую ударила молния. Электромагнитные поля, создаваемые током грозового разряда, образуют индуктивные и емкостные связи, приводящие к перенапряжениям других видов.

Электромагнитные поля, создаваемые ударом молнии в облаках, в радиусе нескольких сотен метров или даже километров, также приводят к неожиданным броскам напряжения.

Хотя последствия данного вида разрядов менее серьезны, чем в предыдущем случае, тем не менее они могут привести к повреждению чувствительного оборудования, например, факсов, источников питания компьютеров, а также систем связи и обеспечения безопасности.

Источник: http://amadon.ru/uzip-i-grozozashchita-avv