Правильное размещение ограничителей перенапряжений в линии электропитания имеет принципиальное значение для корректной работы спроектированной системы защиты от перенапряжений.
Как уже отмечалось ранее, при организации систем защиты от перенапряжений силового электроэнергетического оборудования ограничители монтируются в следующих местах:
- снаружи строительного объекта, в зоне молниезащиты 0B, на входе питающих кабелей к устройствам (чаще это ограничители классов II, иногда класса I);
- в месте перехода силовых кабелей через стену здания (в зависимости от уровня угрозы это ограничители класса I или II) - в кабельном соединении, заземленным кратчайшим путем к заземляющему устройству;
- внутри строительного объекта:
- в локальных распределительных щитах (в зависимости от уровня угрозы это ограничители классов II или III);
- поблизости от защищаемых устройств (чаще это ограничители класса III, иногда - класса II, с точки зрения слишком малого номинального тока ограничителей класса III, составляющего чаще всего 16 A).
Необходимо здесь подчеркнуть, что из всех мест расположения ограничителей перенапряжений, предложенных в разделе 443 нормы IEC 60364-4, единственно правильным является расположение в кабельном соединениии при условии, что соединение находится в стене защищаемого здания.
Размещение ограничителей в воздушной линии:
В случае размещения ограничителей в воздушной линии, нельзя забывать о возможности проникновения ударов перенапряжений к силовому кабелю на трассе "столб воздушной линии - здание", что делает это размещение бесполезным.
Размещение ограничителей внутри здания:
1.6. Стойкость ограничителей к короткому замыканию
Ограничители перенапряжений следует защищать от последствий тока короткого замыкания. Из его схемы включения (парралельное включение относительно зажимов защищаемой цепи) следует, что любое действие ограничителя перенапряжений вызывает в последствии протекание тока короткого замыкания в защищаемой линии. По этой причине производитель должен заявить, когда и какой предохранитель следует использовать последовательно с ограничителем, чтобы гарантировать соответствующую стойкость к току короткого замыкания схемы предохранитель - ограничитель перенапряжений.
Определяя потребность использования дополнительной защиты ограничителя переанпряжений включенным последовательно предохранителем, следует сравнить значения номинальных токов I F1 фазных предохранителей защищаемой цепи с допустимым значением тока I DOP , который может протекать в цепи ограничителя перенапряжений (рекомендованный производителем). В зависимости от результатов такого сравнения, следует использовать схему:
- I F1 ≤ I DOP - без дополнительного защитного предохранителя (рис.1.3.a),
- I F1 > I DOP - содержащую дополнительный предохранитель F2, включенный последовательно с ограничителями перенапряжений (рис.1.3.b).
Полная версия статьи доступна только зарегистрированным пользователям!
Получите доступ ко всем материалам на сайте совершенно бесплатно!
1.7. Схемы подключения ограничителей перенапряжения
В зависимости от системы заземления сети электроснабжения, используется один из видов соединения ограничителей перенапряжений, представленных на рис. 1.4, 1.5 или 1.6.
В системе сети TT существует возможность применения 4 типовых ограничителей перенапряжений или так называемой системы 3+1 (3 ограничителя перенапряжений + 1 ограничитель N-PE). Такие системы соединений касаются ограничителей классов I и II.
В случае применения ограничителей класса I, необходимо использовать системы с дополнительными предохранителями, соединенными последовательно с ограничителями. Применение предохранителей не обязательно, если выполняются соответствующие условия, описанные в разделе 1.6.
Полная версия статьи доступна только зарегистрированным пользователям!
Получите доступ ко всем материалам на сайте совершенно бесплатно!
Если в вашем доме установлено множество дорогой бытовой техники, лучше позаботиться об организации комплексной защиты электросети. В этой статье мы расскажем об устройствах защиты от импульсных перенапряжений, зачем они нужны, какие бывают и как устанавливаются.
Природа импульсных перенапряжений и их влияние на технику
Многим с детства знакома суета с отключением от сети бытовых электроприборов при первых признаках надвигающейся грозы. Сегодня электрооборудование городских сетей стало более совершенным, из-за чего многие пренебрегают элементарными устройствами защиты. В то же время проблема не исчезла совсем, бытовая техника, особенно в частных домах, все еще находится в зоне риска.
Характер возникновения импульсных перенапряжений (ИП) может быть природным и техногенным. В первом случае ИП возникают из-за попадания молнии в воздушные ЛЭП, причем расстояние между точкой попадания и подверженными риску потребителями может составлять до нескольких километров. Возможен также удар в радиомачты и молниеотводы , подключенные к основному заземляющему контуру, в этом случае в бытовой сети появляется наведенное перенапряжение.
1 — удаленный удар молнии в ЛЭП; 2 — потребители; 3 — контур заземления; 4 — близкий удар молнии в ЛЭП; 5 — прямой удар молнии в громоотвод
Техногенные ИП непредсказуемы, они возникают в результате коммутационных перегрузок на трансформаторных и распределительных подстанциях. При несимметричном повышении мощности (только на одной фазе) возможен резкий скачок напряжения, предусмотреть такое почти невозможно.
Импульсные напряжения очень коротки по времени (менее 0,006 с), они появляются в сети систематически и чаще всего проходят незаметно для наблюдателя. Бытовая техника рассчитана выдерживать перенапряжения до 1000 В, такие появляются наиболее часто. При более высоком напряжении гарантирован выход из строя блоков питания, возможен также пробой изоляции в проводке дома, что приводит к множественным коротким замыканиям и пожару.
Как устроен и как работает УЗИП
УЗИП, в зависимости от класса защиты, может иметь полупроводниковое устройство на варисторах, либо иметь контактный разрядник. В нормальном режиме УЗИП работает в режиме байпаса, ток внутри него протекает через проводящий шунт. Шунт соединен с защитным заземлением через варистор или двумя электродами со строго нормируемым зазором.
При скачке напряжения, даже очень непродолжительном, ток проходит через эти элементы и растекается по заземлению или компенсируется резким падением сопротивления в петле фаза-ноль (короткое замыкание). После стабилизации напряжения разрядник теряет пропускную способность, и устройство снова работает в нормальном режиме.
Таким образом, УЗИП на некоторое время замыкает цепь, чтобы переизбыток напряжения мог преобразоваться в тепловую энергию. Через устройство при этом проходят значительные токи — от десятков до сотни килоампер.
В чем различие между классами защиты
В зависимости от причин возникновения ИП, различают две характеристики волны повышенного напряжения: 8/20 и 10/350 микросекунд. Первая цифра — это время, за которое ИП набирает максимальное значение, вторая — время спада до номинальных значений. Как видно, второй тип перенапряжений более опасный.
Устройства I класса предназначены для защиты от ИП с характеристикой 10/350 мкс, наиболее часто возникающих при разряде молнии в ЛЭП ближе 1500 м к потребителю. Устройства способны кратковременно пропустить через себя ток от 25 до 100 кА, практически все приборы I класса основаны на разрядниках.
УЗИП II класса ориентированы на компенсацию ИП с характеристикой 8/20 мкс, пиковые значения тока в них колеблются от 10 до 40 кА.
Класс защиты III предназначен для компенсации перенапряжений со значениями тока менее 10 кА при характеристике ИП 8/20 мкс. Устройства класса защиты II и III основаны на полупроводниковых элементах.
Может показаться, что достаточно установки только устройств класса I, как наиболее мощных, но это не так. Проблема в том, что чем выше нижний порог пропускного тока, тем менее чувствителен УЗИП. Другими словами: при коротких и относительно низких значениях ИП мощный УЗИП может не сработать, а более чувствительный не справится с токами такой величины.
Устройства с классом защиты III рассчитаны на устранение самых низких ИП — всего в несколько тысяч вольт. Они полностью аналогичны по характеристикам устройствам защиты, устанавливаемым производителями в блоках питания бытовой техники. При дублирующей установке они первыми принимают на себя нагрузку и предотвращают срабатывание УЗИП в приборах, ресурс которых ограничен 20-30 циклами.
Есть ли необходимость в УЗИП, оценка рисков
Полный перечень требований к организации защиты от ИП изложен в МЭК 61643-21, определить обязательность установки можно по стандарту МЭК 62305-2, согласно которому устанавливается конкретная оценка степени риска удара молнии и вызванных им последствий.
В целом при электроснабжении от воздушных ЛЭП установка УЗИП I класса почти всегда предпочтительна, если только не был выполнен комплекс мероприятий по снижению влияния гроз на режим электроснабжения: повторное заземление опор, PEN-проводника и металлических несущих элементов, устройство громоотвода с отдельным контуром заземления, установка систем уравнивания потенциалов.
Более простой способ оценить риск — сопоставить стоимость незащищенной бытовой техники и устройств защиты. Даже в многоэтажных домах, где перенапряжения имеют весьма низкие значения при характеристике 8/20, риск пробоя изоляции или выхода из строя приборов достаточно велик.
Установка устройств в ГРЩ
Большинство УЗИП имеют модульное исполнение и могут быть установлены на DIN-рейку 35 мм. Единственное требование — щит для установки УЗИП должен иметь металлический корпус с обязательным подключением к защитному проводнику.
При выборе УЗИП, помимо основных рабочих характеристик, следует учитывать также номинальный рабочий ток в режиме байпаса, он должен соответствовать нагрузке в вашей электросети. Другой параметр — максимальное напряжение ограничения, оно не должно быть ниже самого высокого значения в рамках суточных колебаний.
УЗИП подключаются последовательно к питающей однофазной или трехфазной сети, соответственно через двухполюсный и четырехполюсный автоматический выключатель. Его установка необходима на случай спаивания электродов разрядника или пробоя варистора, что вызывает постоянное короткое замыкание. На верхние клеммы УЗИП подключают фазы и защитный проводник, на нижние — нулевой.
Пример подключения УЗИП: 1 — ввод; 2 — автоматический выключатель; 3 — УЗИП; 4 — шина заземления; 5 — контур заземления; 6 — счетчик электроэнергии; 7 — дифференциальный автомат; 8 — к автоматам потребителей
При установке нескольких защитных устройств с разными классами защиты требуется их согласование с помощью специальных дросселей, подключенных последовательно с УЗИП. Защитные устройства встраиваются в цепь по возрастанию класса. Без согласования более чувствительные УЗИП будут принимать основную нагрузку на себя и раньше выйдут из строя.
Установки дросселей можно избежать, если протяженность кабельной линии между устройствами превышает 10 метров. По этой причине УЗИП I класса монтируют на фасаде еще до счетчика, защищая от перенапряжений учетный узел, а второй и третий класс устанавливают, соответственно, на ВРУ и этажных/групповых щитках.
Любое электротехническое оборудование создается для работы с определённой электрической энергией, зависящей от тока и напряжения в сети. Когда их величина становится больше запроектированной нормы, то возникает аварийный режим.
Предотвратить возможность его образования или ликвидировать разрушение электрооборудования призваны защиты. Они создаются под конкретные условия возникновения аварии.
Особенности защит домашней электропроводки от повышенного напряжения
Изоляция бытовой электрической сети рассчитывается на предельное значение напряжения чуть выше одного-полутора киловольт. Если оно возрастает больше, то через диэлектрический слой начинает проникать искровой разряд, который может перерасти в дугу, образующую пожар.
Чтобы предотвратить его развитие создают защиты, работающие по одному из двух принципов:
1. отключения электрической схемы дома или квартиры от повышенного напряжения;
2. отвода опасного потенциала перенапряжения от защищаемого участка за счет быстрого его перенаправления на контур земли.
При незначительном повышении напряжения в сети исправить положение призваны также . Но, в большинстве своем они создаются для поддержания рабочих параметров электроснабжения в ограниченном диапазоне его регулирования на входе, а не как защитное устройство. Их технические возможности ограничены.
В домашней проводке напряжение может повыситься:
1. на относительно продолжительный срок, когда происходит отгорание нуля в трехфазной схеме и потенциал нейтрали смещается в зависимости от сопротивления случайно подключенных потребителей;
2. кратковременным импульсом.
С первым видом неисправности успешно справляется реле контроля напряжения. Оно постоянно занимается мониторингом входных параметров сети и при достижении ими уровня верхней уставки отключает схему от питания до момента устранения аварии.
Причинами появления кратковременно возникающих импульсов перенапряжения могут быть две ситуации:
1. одновременное отключение нескольких мощных потребителей на питающей линии, когда трансформаторная подстанция не успевает мгновенно стабилизировать систему;
2. ударе грозового разряда молнии в электрооборудование ЛЭП, подстанции или дома.
Второй вариант развития аварии представляют наибо́льшую опасность, чем во всех предыдущих случаях. Сила тока молнии достигает огромных величин. При усредненных расчетах ее принимают в 200 кА.
Она при ударе в молниеприемник и нормальной работе молниезащиты здания протекает по молниеотводу на . В этот момент во всех рядом расположенных проводниках по закону индукции наводится ЭДС, величина которой измеряется киловольтами.
Она может появиться даже в отключенной от сети проводке и сжечь ее оборудование, включая дорогостоящие телевизоры, холодильники, компьютеры.
Молния может ударить и в питающую здание воздушную ЛЭП. В этой ситуации нормально работают разрядники линии, гася ее энергию на потенциал земли. Но полностью ликвидировать его они не способны.
Часть высоковольтного импульса по проводам подключенной схемы станет растекаться во все возможные стороны и придет на ввод жилого дома, а с него — ко всем подключенным приборам чтобы сжечь их наиболее слабые места: электродвигатели и электронные компоненты.
В итоге мы получили два варианта повреждения дорогостоящего бытового электрооборудования жилого здания при нормальном ликвидации штатными защитами последствий удара молнии в молниеприемник собственного здания или питающую ЛЭП. Напрашивается вывод: необходимо устанавливать для них автоматическую защиту от импульсных разрядов .
Виды ограничителей перенапряжения для домашней электропроводки
Ассортимент подобных защит создается для работы в разных условиях, отличается конструкцией, применяемыми материалами, технологией работы.
Принципы формирования элементной базы ОПН
При создании защит от перенапряжения учитываются технические возможности различных конструкторских решений. Для газонаполненных разрядников характерно то, что они после окончания прохождения импульса разряда поддерживают протекание дополнительного тока, близкого по величине к нагрузке короткого замыкания. Его называют сопровождающим током.
Разрядники, обеспечивающие ток сопровождения порядка 100÷400 ампер, сами могут стать источником пожара и не обеспечить защиту. Их нельзя устанавливать для защиты изоляции от пробоя между любой фазой, рабочим и защитным нулем. Модели других типов разрядников работают вполне надежно внутри сети 0,4 кВ.
В домашней проводке приоритет в защитах от перенапряжения получили варисторные устройства . При нормальных условиях эксплуатации электроустановки они создают очень маленькие токи утечек до нескольких миллиампер, а во время прохождения высоковольтного импульса напряжения максимально быстро переводятся в туннельный режим, когда способны пропускать до тысяч ампер.
Классы стойкости изоляции домашней электропроводки к импульсным перенапряжениям
Электрооборудование жилых зданий создается по четырем категориям, которые обозначаются римскими цифрами IV÷I и характеризуются предельной величиной допустимого перенапряжения в 6, 4, 2,5 и 1,5 киловольта. Под эти зоны и проектируются защиты от импульсных перенапряжений.
В технической литературе их принято называть «УЗИП» , что расшифровывается как устройство защиты от импульсного перенапряжения . Производители электрооборудования в маркетинговых целях ввели более понятное для простого населения определение — ограничители. В интернете можно встретить и другие названия.
Поэтому, чтобы не запутаться в используемой терминологии, рекомендуется обращаться к техническим характеристикам устройств, а не только к их наименованию.
Основные параметры взаимосвязи категорий стойкости изоляции с зонами опасности здания и применением для них трех классов УЗИП поможет понять приведенный ниже рисунок.
Он демонстрирует, что на участке от трансформаторной подстанции по линии электропередач до вводного щита может прийти импульс в 6 киловольт. Его величину должен снизить ограничитель перенапряжения класса I в зоне 1 до четырех кВ.
В распределительном щитке зоны 2 работает ограничитель класса II, снижая напряжение до 2,5 кВ. Внутри жилой комнаты с зоной 3 УЗИП класса III обеспечивает итоговое снижение импульса до 1,5 киловольта.
Как видим, все три класса ограничителей работают комплексно, последовательно и поочередно снижают импульс перенапряжения до допустимой для изоляции электропроводки величины.
Если хоть один из составных элементов этой цепочки защит окажется неисправным, то откажет вся система и возникнет пробой изоляции на конечном приборе. Использовать их необходимо комплексно, а в процессе эксплуатации требуется проверять исправность технического состояния хотя бы внешним осмотром.
Подбор варисторов для разных классов ограничителей перенапряжений
Производители оборудования устройства УЗИП снабжают моделями варисторов, подобранных по вольт-амперным характеристикам. Их вид и рабочие пределы показаны на соответствующем графике.
Каждому классу защиты соответствует свое напряжение и ток открытия. Устанавливать их можно только на свое место.
Принципы формирования схем включения ограничителей перенапряжения
Для защиты линии электроснабжения квартиры могут использоваться различные принципы подключения УЗИП:
1. синфазно;
2. противофазно;
3. комбинированно.
В первом случае выполняется продольный принцип защиты каждого провода от перенапряжений относительно контура земли, а во втором — поперечный между каждой парой проводов. На основе сбора статистических данных обработки неисправностей и их анализа выявлено, что возникающие противофазные импульсные перенапряжения создают бо́льшие повреждения и поэтому считаются самыми опасными.
Комбинированный способ позволяет объединять оба предшествующих метода.
Варианты схем подключения ограничителей перенапряжения для системы заземления TN-S
Схема с электронными УЗИП и разрядниками
В этой схеме УЗИП всех трех классов устраняют импульсы перенапряжений между фазами линии и рабочим нулем N по цепочкам «провод - провод». Функция снижения синфазных перенапряжений возложена на разрядники определённого класса за счет их подключения между рабочим и защитным нулем.
Этот способ позволяет гальванически разъединять PE и N между собой. Положение нейтрали трехфазной сети зависит от симметрии приложенных нагрузок по фазам. Она всегда имеет какой-то потенциал, который может быть от долей до нескольких десятков вольт.
Если в системе работают блоки питания с импульсной нагрузкой, то от них высокочастотные помехи могут передаваться по цепям уравнивания потенциалов и заземления через РЕ-проводник к чувствительным электронным приборам, мешать их работе.
Включение разрядников в этом случае уменьшает воздействие перечисленных факторов за счет лучшей гальванической развязки, чем у электронных ограничителей на варисторах.
Схемы с электронными УЗИП в классах защит I и II
В этой схеме зашита от импульсных напряжений в вводном и распределительном щитах выполняется только электронными ОПН.
Они устраняют все синфазные перенапряжения (любых проводов относительно контура земли).
В классе III работает предыдущая схема с электронным ОПН и разрядником, обеспечивая защиту (провод — провод) для оконечного потребителя.
Особенности использования различных моделей ОПН с учетом очередности работы каскадов
При эксплуатации ступеней защит от импульсного перенапряжения требуется их согласование, координация. Она осуществляется удалением ступеней по кабелю на расстояние более 10 метров.
Объясняется это требование тем, что при попадании в схему высоковольтного импульса с крутой формой волны за счет индуктивного сопротивления жил на них происходит падение напряжения. Оно сразу прикладывается к первому каскаду, вызывает его срабатывание. Если это требование не выполнять, то происходит шунтирование ступеней, когда защита работает неправильно.
По такому же принципу подключаются и последующие каскады защит.
Когда по конструктивным особенностям оборудования оно расположено близко, то в схему искусственно включают дополнительные разделительные дроссели импульсного типа, создающие цепочку задержки. Их индуктивность настраивают в пределах 6÷15 микрогенри в зависимости от типа используемого ввода электропитания в здание.
Вариант такого подключения при близком расположении вводного и распределительного щитов и удаленном монтаже оконечных потребителей показан на схеме.
Монтируя дросселя по такой системе следует учитывать их возможность надежно работать при создаваемых нагрузках, выдерживать их предельные значения.
В целях удобства обслуживания защиты от импульсного перенапряжения вместе с дроссельными устройствами могут быть помещены в отдельный защитный щиток, последовательно связывающий вводное устройство с ГРЩ дома.
Один из вариантов подобного исполнения для здания, выполненного по системе зазамления TN-C-S, показан на схеме ниже.
При таком монтаже можно все три класса ограничителей размещать в одном месте, что удобно при обслуживании. Для этого надо последовательно между ступенями защит смонтировать разделительные дроссели.
Конструктивно вводное устройство, ГРЩ и защитный щиток при таком способе монтажа схемы следует располагать как можно ближе.
Комбинированное расположение УЗИП и дросселей в одном месте — защитном щитке позволяет исключить попадание импульсов перенапряжения уже на оборудование ГРЩ, в котором выполняется разделение PEN проводника.
Подключение силовых кабелей к ГЗЩ имеет особенности: их необходимо прокладывать по кратчайшим путям, избегая совместного соприкосновения для участков защищенной схемы и без защит.
Современные производители постоянно модифицируют свои разработки УЗИП, используя встроенные импульсные разделительные дроссели. Они позволили не только располагать ступени защит на близком расстоянии по кабелю, но и объединять их в отдельном блоке.
Сейчас на рынке, с учетом реализации этого метода, появились конструкции УЗИП комбинированных классов I+II+III или I+II. Различный ассортимент моделей таких разрядников выпускает российская копания Hakel.
Они создаются под разные системы заземления здания, работают без установки дополнительных ступеней защит, но требуют выполнения определенных технических условий монтажа по длине подключаемого кабеля. В большинстве случаев он должен быть менее 5 метров.
Для нормальной работы электронного оборудования и защиты его от помех высокой частоты выпускаются различные фильтры, в которые включают УЗИП класса III. Они нуждаются в подключении к контуру заземления через РЕ проводник.
Особенности защиты сложной бытовой техники от импульсов перенапряжений
Жизнь современного человека диктует необходимость использования различных электронных устройств, обрабатывающих и передающих информацию. Они довольно чувствительны к высокочастотным помехам и импульсам, плохо работают или вообще отказывают при их появлении. Для устранения подобных сбоев используют индивидуальное заземление корпуса прибора, называемое функциональным.
Его электрически отделяют от защитного РЕ проводника. Однако, при ударе молнии в молниезащиту между заземлениями здания или линии и функциональным электронного прибора по контуру земли потечет ток разряда, вызванный приложенным высоковольтным импульсом перенапряжения.
Устранить его можно выравниванием потенциалов этих контуров за счет монтажа специального разрядника между ними, который будет выравнивать потенциалы контуров при авариях и обеспечивать гальваническую развязку в повседневных условиях эксплуатации.
На выпуске подобных разрядников также специализируется копания Hakel.
Дополнительное требование к защите ОПН от коротких замыканий
Все УЗИП включаются в схему для выравнивания потенциалов между различными ее частями в критических ситуациях. При этом необходимо учитывать, что они сами, несмотря на наличие встроенной тепловой защиты варисторов, могут быть повреждены и стать из-за этого источником короткого замыкания, перерастающего в пожар.
Защита на варисторах может отказать при длительном превышении номинального напряжения, связанного, например, с отгоранием нуля в трехфазной питающей сети. Разрядники же, в отличие от электроники, вообще не снабжаются тепловой защитой.
По этим причинам все конструкции УЗИП дополнительно защищаются предохранителями, работающими при перегрузках и коротких замыканиях. Они обладают специальной сложной конструкцией и сильно отличаются от моделей с простой плавкой вставкой.
Применение автоматических выключателей для таких ситуаций не всегда оправданно: они повреждаются от импульсов грозовых разрядов, когда происходит сваривание силовых контактов.
Используя схему защиты УЗИП предохранителями необходимо соблюдать принцип создания ее иерархии методами селективности.
Как видим, чтобы обеспечить надежную защиту домашней электропроводки от импульсных перенапряжений необходимо скрупулезно подойти к этому вопросу, проанализировать вероятность возникновения аварий в проектной схеме с учетом работающей системы заземления и под нее выбрать наиболее подходящие ограничители ОПН.
Для всех нас стало нормой, что в распределительных щитках жилых домов, обязательна установка вводных автоматических выключателей, модульных автоматов отходящих цепей, УЗО или дифф.автоматов на помещения и оборудование, где критичны возможные утечки токов (ванные комнаты, варочная панель, стиральная машинка, бойлер).
Помимо этих обязательных коммутационных аппаратов, практически никому не требуется объяснять, зачем еще нужно реле контроля напряжения.
УЗИП или реле напряжения
Устанавливать их начали все и везде. Грубо говоря оно защищает вас от того, чтобы в дом не пошло 380В вместо 220В. При этом не нужно думать, что повышенное напряжение попадает в проводку по причине недобросовестного электрика.
Вполне возможны природные явления, не зависящие от квалификации электромонтеров. Банально упало дерево и оборвало нулевой провод.
Также не забывайте, что любая ВЛ устаревает. И даже то, что к вашему дому подвели новую линию СИПом, а в доме у вас смонтировано все по правилам, не дает гарантии что все хорошо на самой питающей трансформаторной подстанции – КТП.
Там также может окислиться ноль на шинке или отгореть контакт на шпильке трансформатора. Никто от этого не застрахован.
Именно поэтому все новые электрощитки уже не собираются без УЗМ или РН различных модификаций.
Что же касается устройств для защиты от импульсных перенапряжений, или сокращенно УЗИП, то у большинства здесь появляются сомнения в необходимости их приобретения. А действительно ли они так нужны, и можно ли обойтись без них?
Подобные устройства появились достаточно давно, но до сих пор массово их устанавливать никто не спешит. Мало кто из рядовых потребителей понимает зачем они вообще нужны.
Первый вопрос, который у них возникает: ”Я же поставил реле напряжения от скачков, зачем мне еще какой-то УЗИП?”
Никакое реле напряжения от этого не спасет, а скорее всего сгорит вместе со всем другим оборудованием. В то же самое время и УЗИП не защищает от малых перепадов в десятки вольт и даже в сотню.
Например устройства для монтажа в домашних щитках, собранные на варисторах, могут сработать только при достижении переменки до значений свыше 430 вольт.
Поэтому оба устройства РН и УЗИП дополняют друг друга.
Защита дома от грозы
Гроза это стихийное явление и просчитать его до сих пор не особо получается. При этом молнии вовсе не обязательно попадать прямо в линию электропередач. Достаточно ударить рядышком с ней.
Даже такой грозовой разряд вызывает повышение напряжения в сети до нескольких киловольт. Кроме выхода из строя оборудования это еще чревато и развитием пожара.
Даже когда молния ударяет относительно далеко от ВЛ, в сетях возникают импульсные скачки, которые выводят из строя электронные компоненты домашней техники. Современный электронный счетчик с его начинкой, тоже может пострадать от этого импульса.
Общая длина проводов и кабелей в частном доме или коттедже достигает нескольких километров.
Сюда входят как силовые цепи так и слаботочка:
- охранная сигнализация
Все эти провода принимают на себя последствия грозового удара. То есть, все ваши километры проводки получают гигантскую наводку, от которой не спасет никакое реле напряжения.
Единственное что поможет и защитит всю аппаратуру, стоимостью несколько сотен тысяч, это маленькая коробочка называемая УЗИП.
Монтируют их преимущественно в коттеджах, а не в квартирах многоэтажек, где подводка в дом выполнена подземным кабелем. Однако не забывайте, что если ваше ТП питается не по кабельной линии 6-10кв, а воздушной ВЛ или ВЛЗ (СИП-3), то влияние грозы на среднем напряжении, также может отразиться и на стороне 0,4кв.
Поэтому не удивляйтесь, когда в грозу в вашей многоэтажке, у многих соседей одновременно выходят из строя WiFi роутеры, радиотелефоны, телевизоры и другая электронная аппаратура.
Молния может ударить в ЛЭП за несколько километров от вашего дома, а импульс все равно прилетит к вам в розетку. Поэтому не смотря на их стоимость, задуматься о покупке УЗИП нужно всем потребителям электричества.
Цена качественных моделей от Шнайдер Электрик или ABB составляет примерно 2-5% от общей стоимости черновой электрики и средней комплектации распредщитка. В общей сумме это вовсе не такие огромные деньги.
Классы УЗИП
На сегодняшний день все устройства от импульсных перенапряжений делятся на три класса. И каждый из них выполняет свою роль.
Модуль первого класса гасит основной импульс, он устанавливается на главном вводном щите.
После погашения самого большого перенапряжения, остаточный импульс принимает на себя УЗИП 2 класса. Он монтируется в распределительном щитке дома.
Если у вас не будет устройства I класса, высока вероятность что весь удар воспримет на себя модуль II. А это может для него весьма печально закончится.
Поэтому некоторые электрики даже отговаривают заказчиков ставить импульсную защиту. Мотивируя это тем, что раз вы не можете обеспечить первый уровень, то не стоит вообще на это тратить денег. Толку не будет.
Однако давайте посмотрим, что говорит об этом не знакомый электрик, а ведущая фирма по системам грозозащиты Citel:
То есть в тексте прямо сказано, класс II монтируется либо после класса 1, либо КАК САМОСТОЯТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО .
Третий модуль защищает уже непосредственно конкретного потребителя.
Если у вас нет желания выстраивать всю эту трехступенчатую защиту, приобретайте УЗИП, которые изначально идут с расчетом работы в трех зонах 1+2+3 или 2+3.
Такие модели тоже выпускаются. И будут наиболее универсальным решением для применения в частных домах. Однако стоимость их конечно отпугнет многих.
Схема электрощита с УЗИП
Схема качественно укомплектованного с точки зрения защиты от всех скачков и перепадов напряжения распределительного щита, должна выглядеть примерно следующим образом.
На вводе перед счетчиком - вводной автоматический выключатель, защищающий прибор учета и цепи внутри самого щитка. Далее счетчик.
Между счетчиком и вводным автоматом - УЗИП со своей защитой. Электроснабжающая организация конечно может запретить такой монтаж. Но вы можете обосновать это необходимостью защиты от перенапряжения и самого счетчика.
В этом случае потребуется смонтировать всю схемку с аппаратами в отдельном боксе под пломбой, дабы предотвратить свободный доступ к оголенным токоведущим частям до прибора учета.
Однако здесь остро встанет вопрос замены сработавшего модуля и срыва пломб. Поэтому согласовывайте все эти моменты заранее.
После прибора учета находятся:
- реле напряжения УЗМ-51 или аналог
- простые модульные автоматы
Если с привычными компонентами при комплектации такого щитка вопросов не возникает, то на что же нужно обратить внимание при выборе УЗИП?
На температуру эксплуатации. Большинство электронных видов рассчитано на работу при окружающей температуре до -25С. Поэтому монтировать их в уличных щитках не рекомендуется.
Второй важный момент это схемы подключения. Производители могут выпускать разные модели для применения в различных системах заземления.
Например, использовать одни и те же УЗИП для систем TN-C или TT и TN-S уже не получится. Корректной работы от таких устройств вы не добьетесь.
Схемы подключения
Вот основные схемы подключения УЗИП в зависимости от исполнения систем заземления на примере моделей от Schneider Electric. Схема подключения однофазного УЗИП в системе TT или TN-S:
Здесь самое главное не перепутать место подключения вставного картриджа N-PE. Если воткнете его на фазу, создадите короткое замыкание.
Схема трехфазного УЗИП в системе TT или TN-S:
Схема подключения 3-х фазного устройства в системе TN-C:
На что нужно обратить внимание? Помимо правильного подключения нулевого и фазного проводников немаловажную роль играет длина этих самых проводов.
От точки подключения в клемме устройства до заземляющей шинки, суммарная длина проводников должны быть не более 50см!
А вот подобные схемы для УЗИП от ABB OVR. Однофазный вариант:
Трехфазная схема:
Давайте пройдемся по некоторым схемкам отдельно. В схеме TN-C, где мы имеем совмещенные защитный и нулевой проводники, наиболее распространенный вариант решения защиты – установка УЗИП между фазой и землей.
Каждая фаза подключается через самостоятельное устройство и срабатывает независимо от других.
В варианте сети TN-S, где уже произошло разделение нейтрального и защитного проводника, схема похожа, однако здесь монтируется еще дополнительный модуль между нулем и землей. Фактически на него и сваливается весь основной удар.
Именно поэтому при выборе и подключении варианта УЗИП N-PE, указываются отдельные характеристики по импульсному току. И они обычно больше, чем значения по фазному.
Помимо этого не забывайте, что защита от грозы это не только правильно подобранный УЗИП. Это целый комплекс мероприятий.
Их можно использовать как с применением молниезащиты на крыше дома, так и без нее.
Особое внимание стоит уделить качественному контуру заземления. 
Одного уголка или штыря забитого в землю на глубину 2 метра здесь будет явно не достаточно. Хорошее сопротивление заземления должно составлять 4 Ом.
Принцип действия
Принцип действия УЗИП основан на ослаблении скачка напряжения до значения, которое выдерживают подключенные к сети приборы. Другими словами, данное устройство еще на вводе в дом сбрасывает излишки напряжения на контур заземления, тем самым спасая от губительного импульса дорогостоящее оборудование.
Определить состояние устройства защиты достаточно просто:
- зеленый индикатор – модуль рабочий
При этом не включайте в работу модуль с красным флажком. Если нет запасного, то лучше его вообще демонтировать.
УЗИП это не всегда одноразовое устройство, как некоторым кажется. В отдельных случаях модели 2,3 класса могут срабатывать до 20 раз!
Автоматы или предохранители перед УЗИП
Чтобы сохранить в доме бесперебойное электроснабжение, необходимо также установить автоматический выключатель, который будет отключать узип. Установка этого автомата обусловлена также тем, что в момент отвода импульса, возникает так называемый сопровождающий ток.
Он не всегда дает возможность варисторному модулю вернуться в закрытое положение. Фактически тот не восстанавливается после срабатывания, как по идее должен был.
В итоге, дуга внутри устройства поддерживается и приводит к короткому замыканию и разрушениям. В том числе самого устройства.
Автомат же при таком пробое срабатывает и обесточивает защитный модуль. Бесперебойное электроснабжение дома продолжается.
Запомните, что этот автомат защищает в первую очередь не разрядник, а именно вашу сеть.
При этом многие специалисты рекомендуют ставить в качестве такой защиты даже не автомат, а модульные предохранители.
Объясняется это тем, что сам автомат во время пробоя оказывается под воздействием импульсного тока. И его электромагнитные расцепители также будут под повышенным напряжением.
Это может привести к пробою отключающей катушки, подгоранию контактов и даже выходу из строя всей защиты. Фактически вы окажетесь безоружны перед возникшим КЗ.
Поэтому устанавливать УЗИП после автомата, гораздо хуже, чем после предохранителей.
Есть конечно специальные автоматические выключатели без катушек индуктивности, имеющие в своей конструкции только терморасцепители. Например Tmax XT или Formula A.
Однако рассматривать такой вариант для коттеджей не совсем рационально. Гораздо проще найти и купить модульные предохранители. При этом можно сделать выбор в пользу типа GG.
Они способны защищать во всем диапазоне сверхтоков относительно номинального. То есть, если ток вырос незначительно, GG его все равно отключит в заданный интервал времени.
Есть конечно и минус схемы с автоматом или ПК непосредственно перед УЗИП. Все мы знаем, что гроза и молния это продолжительное, а не разовое явление. И все последующие удары, могут оказаться небезопасными для вашего дома.
Защита ведь уже сработала в первый раз и автомат выбил. А вы об этом и догадываться не будете, потому как электроснабжение ваше не прерывалось.
Поэтому некоторые предпочитают ставить УЗИП сразу после вводного автомата. Чтобы при срабатывании отключалось напряжение во всем доме.
Однако и здесь есть свои подводные камни и правила. Защитный автоматический выключатель не может быть любого номинала, а выбирается согласно марки применяемого УЗИП. Вот таблица рекомендаций по выбору автоматов монтируемых перед устройствами защиты от импульсных перенапряжений:
Если вы думаете, что чем меньше по номиналу автомат будет установлен, тем надежнее будет защита, вы ошибаетесь. Импульсный ток и скачок напряжения могут быть такой величины, что они приведут к срабатыванию выключателя, еще до момента, когда УЗИП отработает.
И соответственно вы опять останетесь без защиты. Поэтому выбирайте всю защитную аппаратуру с умом и по правилам. УЗИП это тихая, но весьма своевременная защита от опасного электричества, которое включается в работу мгновенно.
Ошибки при подключении
1 Самая распространенная ошибка - это установка УЗИП в электрощитовую с плохим контуром заземления.Толку от такой защиты не будет никакого. И первое же “удачное” попадание молнии, сожгет вам как все приборы, так и саму защиту.
Проверяйте техдокументацию УЗИП и проконсультируйтесь с опытным электриком ответственным за электрохозяйство, который должен быть в курсе какая система заземления используется в вашем доме.
Одними из устройств из серии «быть или не быть?»…ему в щите учета — являются ограничители импульсных перенапряжений ⚡⚡⚡ Они еще называются УЗИП, ОИН, ОПС-1 … и т.п. Существует их бесчисленное множество, бывают они различных классов, бывают разных производителей. Ставить или не ставить, схема подключения такого устройства все это мы затронем в данной статье!
Сначала я расскажу о тех ограничителях перенапряжений, которые я использую для установки в щиты учета моих заказчиков. Свой выбор я остановил на устройстве под названием ОИН-1 от концерна АО «Энергомера».
ОИН-1 вид сбоку
Основным критерием выбора данного ограничителя для меня являлось наличие на складе поставщика и цена, последний критерий имеет бОльшее значение, т.к. на мой взгляд необходимость установки таких изделий крайне мала, но об этом немного позднее. Для сравнения комплект ограничителей ОИН-1 АО «Энергомера» на три фазы стоит около 900 рублей, ближайший «конкурент» это ОПС-1 3Р D от ИЭК стоит в районе 3500. Функции выполняемые данными ограничителями абсолютно одинаковые, а если нет разницы зачем Вам платить больше?!
Что же касается схемы подключения УЗИП, ОИН, ОПС и прочих аналогичных устройств. В щите учета подключаются они с нижних клемм вводного автомата, а вывод и ограничителя идет на шину ГЗШ, в нашем случае это проходной блок.
Схема подключения ограничителя импульсных перенапряжений с нижних клемм вводного автомата с помощью наконечников НШВИ-2
В качестве ГЗШ в нашем щите учета идет проходной блок. Данный проходной блок повторно заземляется с помощью проводника заземления.
Так как ограничитель находится в схеме подключения до счетчика то он должен быть опломбирован. В нашем случае с помощью пластикового бокса.
Общий вид
Схема подключения ограничителей перенапряжения УЗИП,ОПС-1, ОИН и прочих идентична и для других производителей. Отличие возможно лишь в том, что если берете трехполюсный ограничитель то у него выводной проводник уже собран из трех в один.
По опыту работы могу сказать, что не во всех сетевых организациях в технических условиях для заявителей существует такое требование об установке импульсных ограничителей. Мне такое требование встречалось в Нижегородской области и в Краснодарском крае.
Давайте сначала затронем практическую часть вопроса . Чтобы понимать ставить или не ставить нужно понимать, что может быть источником такого перенапряжения, а их всего два:
1.удар молнии, как прямой так и в непосредственной близости
2.коммутационные перенапряжения.
Чтобы понимать ставить или нет ограничитель для защиты от импульсных(грозовых) перенапряжений нужно знать каким проводом выполнена магистраль, к которой наш щит учета будет подключен. Если магистраль выполнена голым проводом вероятность попадания молнии есть, если самонесущим изолированным (СИП), — вероятность попадания молнии крайне мала.Кроме того, нужно иметь ввиду в каком регионе у нас будет установка нашего щита учета. Ниже карта с числом грозовых часов в году:
Как мы видим на данной карте на севере страны очень маленькое число грозовых часов и ограничитель в нашем щите учета просто займет место и не будет выполнять полезных функций. Чем южнее, тем число грозовых часов в году больше и вероятность возникновения первого источника перенапряжения выше.
Что касается коммутационных перенапряжений. Данные перенапряжения возникают при оперативных переключениях на подстанциях. Чем мы ближе находимся от нашей подстанции, тем выше вероятность коммутационного перенапряжения.
Для себя я сделал выбор не в пользу установки ограничителей импульсных перенапряжений, так как моя магистральная линия выполнена проводом СИП, и участок находится на краю деревни где нет крупных подстанций и число грозовых часов в нашем регионе небольшое.
Как мы видим на общем виде щита учета, из-за установки ограничителя у нас не хватило места для установки розетки и автомата для розетки. Можно конечно купить корпус с бОльшими размерами, но опять же это будет стоить для нас дороже. И на мой взгляд розетка с автоматом в щите учета куда полезнее нежели ограничитель импульсных перенапряжений.
Давайте теперь рассмотрим юридическую сторону вопроса . Сразу хочется оговориться, что у меня нет юридического образования и это исключительно мои мысли, которые возникли изучая нормативные документы.
Действительно в ПУЭ есть пункт 7.1.22 где сказано что должны устанавливаться ограничители перенапряжения при воздушном вводе, но в пункте 7.1 сказано, что глава 7 распространяется на — » жилых зданий, перечисленных в СНиП 2.08.01-89 «Жилые здания» (этот СНИП распространяется на проектирование жилых зданий (квартирных домов, включая квартирные дома для престарелых и семей с инвалидами, передвигающимися на креслах-колясках, в дальнейшем тексте — семей с инвалидами, а также общежитий), высотой до 25 этажей включительно.); общественных зданий, перечисленных в СНиП 2.08.02-89 «Общественные здания и сооружения» (за исключением зданий и помещений, перечисленных в гл. 7.2)(данный СНИП распространяется на проектирование общественных зданий (высотой до 16 этажей включ.) и сооружений, а также помещений общественного назначения, встроенных в жилые здания. При проектировании помещений общественного назначения, встроенных в жилые здания и встроенно-пристроенных к ним, следует дополнительно руководствоваться СНиП 31-01-2003.); административных и бытовых зданий, перечисленных в СНиП 2.09.04-87 «(данный СНИП распространяется на проектирование административных и бытовых зданий 1 высотой (по СНиП 21-01-97) до 50 м, включая мансардный этаж, и помещений предприятий.). Все эти СНИПы относятся к многоквартирным домам, административным зданиям, общественным и тп зданиям. Т.е. в пункте 7.1 не указано, что пункт 7.1.22 распространяет свое действие на индивидуальные жилые дома.
Кроме того, в соответствии с Постановлением Правительства РФ от 27.12.2004 N 861 (ред. от 28.07.2017)
25(1). В технических условиях для заявителей, предусмотренных пунктами 12.1 и 14(физ. лица до 15кВт, то есть наш случай) настоящих Правил, должны быть указаны:
а) точки присоединения, которые не могут располагаться далее 25 метров от границы участка, на котором располагаются (будут располагаться) присоединяемые объекты заявителя;
а(1)) максимальная мощность в соответствии с заявкой и ее распределение по каждой точке присоединения к объектам электросетевого хозяйства;
(пп. «а(1)» введен Постановлением Правительства РФ от 04.05.2012 N 442)
б) обоснованные требования к усилению существующей электрической сети в связи с присоединением новых мощностей (строительство новых линий электропередачи, подстанций, увеличение сечения проводов и кабелей, замена или увеличение мощности трансформаторов, расширение распределительных устройств, модернизация оборудования, реконструкция объектов электросетевого хозяйства, установка устройств регулирования напряжения для обеспечения надежности и качества электрической энергии), обязательные для исполнения сетевой организацией за счет ее средств;
в) требования к приборам учета электрической энергии (мощности), устройствам релейной защиты и устройствам, обеспечивающим контроль величины максимальной мощности;
г) распределение обязанностей между сторонами по исполнению технических условий (мероприятия по технологическому присоединению в пределах границ участка, на котором расположены энергопринимающие устройства заявителя, осуществляются заявителем, а мероприятия по технологическому присоединению до границы участка, на котором расположены энергопринимающие устройства заявителя, включая урегулирование отношений с иными лицами, осуществляются сетевой организацией).
(пп. «г» в ред. Постановления Правительства РФ от 24.09.2010 N 759)
(см. текст в предыдущей редакции).
Т.е. в технических условиях заявителей не должно быть требований к устройствам ограничивающим импульсные перенапряжения. Возможно если только притянуть «их за уши» как «устройства релейной защиты» коими такие устройства не являются.
Теперь мы с Вами знаем, как практические вопросы установки ограничителей так и юридические. Выбор всегда за Вами! Для себя я этот выбор уже сделал!
Не забывайте заходить на YOUTUBE и ставить палец вверх у видео про УЗИП,ОИН,ОПС.
Купить надежный щит учета очень просто — достаточно всего лишь отправить заявку по удобным для Вас каналам связи!
