Что такое ограничитель импульсных напряжений
Установка УЗИП — схемы подключения, правила монтажа
На каждой установке с воздушных выводом должны быть ограничители, которые помогают справиться со скачками напряжения. В этой статье говорится о том, как подключить ограничитель, а также приведены несколько схем.
Предназначение и принцип действия ОИН-1
Устройство ограничителя импульсных напряжений необходимо для предохранения сети с показателем 380/220 В. Это классическое напряжение для работы электросетей. Резкие перепады напряжения могут образовываться из-за ударов молний. Из-за грозы также образуется контактная разность в почве.
Как выглядит устройство
Также напряжение может меняться из-за всплеска в электросети. Они образуются при подключении или выключении различных приборов в одну сеть. Резкие скачки могут образовываться при присоединении мощных электрических приборов или каких-нибудь систем.
Принцип действия прибора: изнутри ОИН-1 оснащен варистором. По принципу работы они похожи на разрядники, которые применялись раньше.
В таком случае устройство будет устанавливаться параллельно предохраняемой электроцепи.
Если же по каким-то причинам величина напряжения в сети станет больше разрешенной, прибор просто замкнет проводку, таким образом предупредив угрозу от включенных за ним бытовых приборов.
Чтобы понять, исправен прибор или нет, необходимо обратить внимание на цвет индикатора. Если он зеленый, то модуль будет в исправном состоянии, а если красный, то его необходимо поменять.
Сфера применения
Ограничитель типа ОИН-1 используется достаточно часто. Его подключают в вводные щитки или для учёта потребителей. Желательно подключать его до счетчика, чтобы обезопасить и его.
Маркировка от производителя
Если необходимо построить дом и подсоединить всю территорию усадьбы к источнику электрической энергии – в техническом плане для такого подключения уже прописана норма установки ОИН-1 для защиты от скачков напряжения. Но это указание выполняется в основном, как прописано в правилах устройства электроустановок – при воздушном вводе провода.
Как защитить дом от импульсных перенапряжений
В техподдержке интернет-магазина «АСберг АС» клиенты часто задают вопросы о том как защитить дом от перепадов напряжения, что такое устройства защиты от перенапряжения, какие они бывают и как их подбирать. Класс продукции УЗИП известен покупателям значительно меньше чем автоматические выключатели или УЗО и игнорирование защиты от перенапряжения часто служит причиной пожаров и выхода из строя дорогостоящего электронного оборудования в частных домах. Хотелось бы восполнить этот пробел в знаниях покупателей и рассказать более подробно о том, что такое УЗИП, для чего он нужен и как его подобрать.
УЗИП: особенности выбора и применения
Даже кратковременные импульсные броски напряжения, в несколько раз превышающие номинальное, могут нанести непоправимый ущерб дорогостоящей электротехнике и электронике, а то и стать причиной пожара. Перенапряжение в сетях может возникать из-за грозы, аварий или переходных процессов. Например, импульсные перенапряжения могут стать следствием попадания молнии в систему молниезащиты или линию электропередач, переключения мощных индуктивных потребителей, таких как электродвигатели и трансформаторы, коротких замыканий.
Что такое УЗИП и для чего оно нужно?
Ограничитель перенапряжения в электроустановках напряжением до 1 кВ называют устройством защиты от импульсных перенапряжений — УЗИП. Устройства защиты от импульсных перенапряжений — как раз и призваны защитить электрооборудование от подобных ситуаций. Они служат для ограничения переходных перенапряжений и отвода импульсов тока на землю, снижения амплитуды перенапряжения до уровня, безопасного для электрических установок и оборудования. УЗИП применяются как в гражданском строительстве, так и на промышленных объектах.
Основной российский документ, определяющий, что такое УЗИП, это ГОСТ Р 51992-2002, «Устройства для защиты от импульсных перенапряжений в низковольтных силовых распределительных системах».
УЗИП призваны обеспечить защиту от ударов молнии в систему молниезащиты здания (объекта) или воздушную линию электропередач (ЛЭП), защитить высокочувствительное оборудование и технику от импульсных перенапряжений и коммутационных бросков питания. Широкое распространение получили УЗИП с быстросъемным креплением для установки на DIN-рейку.
Аппараты защиты от импульсных напряжений включают в себя устройства нескольких категорий:
| Тип устройства | Для чего предназначено | Где применяется |
|---|---|---|
| I класс | Для защиты от непосредственного воздействия грозового разряда. Защищают от импульсов 10/350 мкс: попадание молнии в систему внешней молниезащиты и попадание молнии в линию электропередач вблизи объекта. Амплитуда импульсных токов с крутизной фронта волны 10/350 мкс находится в пределах 25-100 кА, длительность фронта волны достигает 350 мкс. | Устанавливаются на вводе питающей сети в здание (ВРУ/ГРЩ). Данными устройствами должны укомплектовываться вводно- распределительные устройства административных и промышленных зданий и жилых многоквартирных домов. |
| II класс | Обеспечивают защиту от перенапряжений, вызванных коммутационными процессами, а также выполняющие функции дополнительной молниезащиты. Предназначены для защиты от импульсов 8/20 мкс. Они защищают от ударов молнии в ЛЭП, от переключений в системе электроснабжения. Амплитуда токов — 15-20 кА. | Монтируются и подключаются к сети в распределительных щитах. Служат дополнительной защитой от импульсов, которые не были полностью нейтрализованы УЗИП I класса. |
| III класс | Для защиты от импульсных перенапряжений, вызванных остаточными бросками напряжений и несимметричным распределением напряжения между фазой и нейтралью. Также работают в качестве фильтров высокочастотных помех. Предназначены для защиты от остаточных импульсов 1,2/50 мкс и 8/20 мкс импульсов после УЗИП I и II классов. | Используются для защиты чувствительного электронного оборудования, поблизости от которого и устанавливаются. Характерные области применения — ИТ- и медицинское оборудование. Также актуальны для частного дома или квартиры — подключаются и устанавливаются непосредственно у потребителей. |
Конструкция УЗИП постоянно совершенствуется, повышается их надежность, снижаются требования по техническому обслуживанию и контролю.
Как работает УЗИП?
УЗИП устраняет перенапряжения:
В несимметричном режиме при превышении напряжением пороговой величины устройство защиты отводит энергию на землю. В симметричном режиме отводимая энергия направляется на другой активный проводник.
Схема подключения УЗИП в однофазной и трехфазной сети системы TN-S. В системе заземления TN-C применяется трехполюсное УЗИП. В нем нет контакта для подключения нулевого проводника.
Схема подключения УЗИП в однофазной и трехфазной сети системы TN-S.
В системе заземления TN-C применяется трехполюсное УЗИП.
В нем нет контакта для подключения нулевого проводника
В разрядниках при воздействии грозового разряда в результате перенапряжения пробивает воздушный зазор в перемычке, соединяющей фазы с заземляющим контуром, и импульс высокого напряжения уходит в землю. В вентильных разрядниках гашение высоковольтного импульса в цепи с искровым промежутком происходит на резисторе.
УЗИП на основе газонаполненных разрядников рекомендуется к применению в зданиях с внешней системой молниезащиты или снабжаемых электроэнергией по воздушным линиям.
В варисторных устройствах варистор подключается параллельно с защищаемым оборудованием. При отсутствии импульсных напряжений, ток, проходящий через варистор очень мал (близок к нулю), но как только возникает перенапряжение, сопротивление варистора резко падает, и он пропускает его, рассеивая поглощенную энергию. Это приводит к снижению напряжения до номинала, и варистор возвращается в непроводящий режим.
УЗИП имеет встроенную тепловую защиту, которая обеспечивает защиту от выгорания в конце срока службы. Но со временем, после нескольких срабатываний, варисторное устройство защиты от перенапряжений становится проводящим. Индикатор информирует о завершении срока службы. Некоторые УЗИП предусматривают дистанционную индикацию.
Как выбрать УЗИП?
При проектировании защиты от перенапряжений в сетях до 1 кВ, как правило, предусматривают три уровня защиты, каждая из которых рассчитана на определенный уровень импульсных токов и форму фронта волны. На вводе устанавливаются разрядники (УЗИП класса I), обеспечивающие молниезащиту. Следующее защитное устройство класса II подключается в распределительном щите дома. Оно должно снижать перенапряжения до уровня, безопасного для бытовых приборов и электросети. В непосредственной близости от оборудования, чувствительного к броскам в сети, можно подключить УЗИП класса III. Предпочтительнее использовать УЗИП одного вендора.
Для координации работы ступеней защиты устройства должны располагаться на определенном расстоянии друг от друга — более 10 метров по питающему кабелю. При меньших дистанциях требуется включение дросселя, возмещающего недостающие активно-индуктивные сопротивления проводов. Также рекомендуется защищать УЗИП с помощью плавких вставок.
При каскадной защите требуется минимальный интервал 10 м между устройствами защиты.
При каскадной защите требуется минимальный интервал 10 м между устройствами защиты
Классы УЗИП не являются унифицированными и зависят от конкретной страны. Каждая строительная организация может ссылаться на один из трех классов испытаний. Европейский стандарт EN 61643-11 включает определенные требования по стандарту МЭК 61643-1. На основе МЭК 61643 создан российский ГОСТ Р 51992.
Оценка значимости защищаемого оборудования
Необходимость защиты, экономические преимущества устройств защиты и соответствующие устройства защиты должны определяться с учетом факторов риска: соответствующие нормы прописаны в МЭК 62305-2. Критерии проектирования, монтажа и техобслуживания учитываются для трех отдельных групп:
| Группа | Что включает | Где определяется |
|---|---|---|
| Первая | Меры защиты для минимизации риска ущерба имуществу и вреда здоровью людей | МЭК 62305-3 |
| Вторая | Меры защиты для минимизации отказов электрических и электронных систем | МЭК 62305-4 |
| Третья | Меры защиты для минимизации риска ущерба имуществу и отказов инженерных сетей (в основном электрические и телекоммуникационные линии) | МЭК 62305-5 |
Оценка риска воздействия на объект
Нормы установки молниезащитных разрядников прописаны в международном стандарте МЭК 61643-12 (принципы выбора и применения). Несколько полезных разделов содержит международный стандарт МЭК 60364 (электроустановки зданий):
В качестве первой ступени лучше применять УЗИП на базе разрядников без съемного модуля. Вряд ли вам удастся найти варисторное устройство с номинальным током Iimp более 20 кА. Шкаф, в котором установлено УЗИП такого типа, должен быть из несгораемого материала.
Важнейшим параметром, характеризующим УЗИП, является уровень напряжения защиты Up. Он не должен превышать стойкость электрооборудования к импульсному напряжению. Для УЗИП I-го класса Up не превышает 4 кВ. Уровень напряжения защиты Up для устройств II-го класса не должен превышать 2,5 кВ, для III-го класса — 1,5 кВ. Это тот уровень, который должна выдерживать техника.
Ещё несколько важных параметров, которые необходимо знать для выбора УЗИП. Максимальное длительное рабочее напряжение Uc — действующее значение переменного или постоянного тока, которое длительно подаётся на УЗИП. Оно равно номинальному напряжению с учетом возможного завышения напряжения в электросети.
Минимальное требуемое значение Uc для УЗИП в зависимости от системы заземления сети
Номинальный ток нагрузки IL — максимальный длительный переменный (действующее значение) или постоянный ток, который может подаваться к нагрузке. Этот параметр важен для УЗИП, подключаемых в сеть последовательно с защищаемым оборудованием. УЗИП обычно подключаются параллельно цепи, поэтому данный параметр у них не указывается.
Выбор защитной аппаратуры: чувствительное оборудование и оборудование здания 
Выбор защитной аппаратуры: бытовая техника и электроника 
Выбор защитной аппаратуры: производственное оборудование 
Выбор защитной аппаратуры: ответственное оборудование
Сегодня многие крупные потребители электрической энергии с успехом используют на территории России высококачественные элементы УЗИП. Положительные результаты испытаний и эффективность применения УЗИП в России позволяют говорить о том, что их использование в российских условиях выгодно и удобно. Остается подобрать нужную модель устройства и установить ее на объекте.
Источник: Компания «АСберг АС»
Что такое ограничители импульсных перенапряжений
В промышленных и бытовых электрических сетях устанавливается оборудование, которое работает в заданных пределах силы тока и напряжения. Однако на питающих трансформаторных подстанциях, мощных силовых электродвигателях приходится периодически менять режимы работы. Переходной процесс характеризуется резким импульсным повышением электрических параметров сети. Наиболее опасными являются атмосферные разряды в виде молний, где импульсный скачок перенапряжения достигает критической величины способной вывести из строя электрическое оборудование. Для предотвращения таких аварийных ситуаций используется ограничитель импульсных напряжений.
Принцип работы
В импульсных переходных процессах изменение напряжения происходит значительно быстрее, чем силы тока. Поэтому классические всем известные защитные автоматы по току здесь будут неэффективны. Наличие в составе ограничителя с полупроводниковым элементом, имеющим нелинейную вольтамперную характеристику, обеспечивает приборы электрической сети защитой от высокого импульса напряжения.
Как видно из графика, при номинальном значении напряжения сопротивление полупроводника (его называют варистором) достаточно большое и ток, проходящий через него практически нулевой (зона 1). При действии на варистор высоковольтных импульсов (зона 2) сопротивление его резко уменьшается, приближаясь к почти нулевому значению (зона 3). В таком варианте варистор ограничителя будет выступать в качестве шунтирующего соединения воспринимающего на себя всю токовую нагрузку, которая направляется на заземляющий контур.
Конструкция
Кроме основного элемента — варистора с нелинейными характеристиками, ограничитель перенапряжения отличает специальный корпус из фарфора или полимера. Сам варистор изготавливается в большинстве случаев из вилитовых дисков (из особого керамического состава с основой в виде оксидов цинка со специальными добавками). Диски покрываются изолирующей обмазкой и устанавливаются в корпусе.
В зависимости от условий эксплуатации ограничители перенапряжения могут иметь различные исполнения.
На изображении цифрами обозначены следующие конструктивные элементы:
Технические характеристики
Помимо конструктивного исполнения не менее важным фактором при выборе необходимого ограничителя (импульсных) перенапряжений (ОПН) служат его следующие основные технические параметры.
Классификация ограничителей (импульсных) перенапряжений определяется государственными стандартами. В нормативных документах обозначаются основные требования к устройствам защиты в зависимости от характера источника. Различаются следующие группы защиты от перенапряжения:
В зависимости от принадлежности к конкретному виду решаемого вопроса ограничители импульсных перенапряжений могут отличаться друг от друга такими параметрами.
Керамические ОПН обладают хорошей устойчивостью к солнечному свету, имеют достаточную механическую прочность, что расширяет возможности эксплуатации в разных условиях. Ограничивают применение лишь большие весовые характеристики и характер распространения осколков при разрыве с точки зрения безопасности.
Полимерные ОПН успешно конкурируют с фарфоровыми. При многократно меньших весовых характеристиках и практически безопасным в случае разрушения избыточным давлением, они нисколько не уступают по диэлектрическим свойствам. К недостаткам относится способность к покрытию поверхности пылью, что повышает ток утечки и вызывает пробой изоляции. В эксплуатации они больше подвержены влиянию солнечной радиации и колебаниям температур внешней среды, чем фарфоровые ограничители (импульсных) перенапряжений.
Что означает аббревиатура УЗИП
УЗИП расшифровывается, как устройство защиты от импульсных перенапряжений. В перечень входящих в УЗИП приборов кроме ограничителей перенапряжения входят уже устаревающие вентильные и искровые разрядники. Последние применяются в сетях высокого напряжения (ЛЭП).
Применение в качестве материала варисторов полупроводников, позволило сделать габариты УЗИП настолько компактными, что стало возможным применение в качестве защиты от импульса напряжения в частных домах и квартирах.
Как подключить УЗИПы в домашних условиях
Правила устройства энергоустановок регламентируют обязательную установку УЗИП в домах, где электроснабжение производится проводами воздушных линий и с относительно длительным периодом наличия гроз. На рынке присутствует большое количество моделей УЗИП таких, например, как ограничители импульсных напряжений ОИН 1, ОПС 1, ОПН — РВ и много других, габариты которых позволяют разместить их во вводном щитке электроснабжения частного дома.
Электроснабжение дома может быть организовано по однофазной или трехфазной схемах. Различными могут быть и организация системы заземления домашней электросети.
На представленном ниже изображении — схема подключения УЗИП в однофазную электрическую схему. Система заземления с двумя нулевыми проводами: один выступает в качестве нейтрального проводника соединенного с землей, а второй используется как защитный провод.
На следующем изображении представлена схема подключения УЗИП в трехфазную электрическую схему. Конструкция устройства защиты и счетчика выполнены для трехфазной сети. Заземление оборудовано по тому же принципу, что и в примере с подключением в однофазную цепь.
Рекомендации по монтажу
Если следовать рекомендациям по установке и подключению ограничителя импульсных перенапряжений, устройство будет гарантировать безопасную работу бытового оборудования.
Удары молнии, обрывы линий электропередач или аварии на трансформаторных подстанциях предсказать невозможно. Установка ОПН защитит от непредвиденных неприятностей.
Видео по теме
Что такое ограничитель импульсного напряжения и где он применяется: описание и технические характеристики
Все электрические установки, имеющие воздушный ввод, обязаны быть оборудованы специальным приспособлением, который называется ограничитель импульсного напряжения. Об этом указано в пункте 7.1.22 Правил устройства электроустановок. Устанавливать их необходимо в ВРУ/ВУ.
Главным предназначением данного устройства является гашение скачков высокого напряжения и компенсация импульсную энергию.
Сегодня в нашей статье мы поговорим о том, что собой представляет этот импульсный прибор, для чего он необходим, а также правилах его подключения.
Как работает и для чего служит
Основным предназначением импульсного устройства является защита электрических сетей с бытовым (220 В) и промышленным (380 В) напряжением. Эти два вида принято считать стандартными. Возникнуть перепады тока могут после грозы, сопровождающейся ударами молнии.
Именно по причине разрядов молнии в грунте и появляется разность в потенциалах. Также существуют коммутационные скачки, возникающие в электрической сети.
Возникнуть такие скачки могут в результате одновременного включения приборов в агрегате, а также включения или отключения различных приборов очень большой мощности.
Что же касается коммутационных скачков тока, они могут возникать при старте конденсаторного оборудования, одновременном запуске насосов, а также старте электрического оборудования с очень мощными двигателями.
В чём заключается принцип работы импульсного устройства? Внутри данного приспособления находятся полупроводниковые резисторы, которые носят название варисторы. Принцип действия этих варисторов схож с принципом действия используемых ранее разрядников (специальных ограничителей перепадов напряжения в сети).
По этой причине устанавливать прибор импульсного тока необходимо строго параллельно электросети, которой требуется защита.
Срабатывает он в тех ситуациях, когда напряжение варистора падает, а ток в электрической сети его превышает. В этом случае происходит замыкание провода, тем самым защищая включенное в сеть оборудование.
Где применяется
Далее мы поговорим о сферах применения ограничителя. Данное устройство получило достаточно широкое использование. Устанавливают его, как правило, в ящики учёта приборов, а также в вводные щитки.
Дабы обезопасить счётчик учёта электроэнергии от перенапряжения, ограничитель следует устанавливать непосредственно до него. Ниже мы поговорим о том, как правильно подключить ограничитель импульсного напряжения в щиток.
При строительстве своего дома и последующей необходимости обеспечения его и участка электричеством обязательным условием будет наличие защитного устройства, предохраняющего от импульсных скачков напряжения.
Но, как указано в Правилах устройства электроустановок, обычно такое требование предъявляется в тех ситуациях, когда осуществляется воздушный ввод кабеля.
В сопроводительной документации к ограничителю импульсного напряжения указано, что в электросети с одной фазой рекомендуют использовать заземление типа TN-S, а в трёхфазной сети — заземление типа TN-C-S.
Параметры
Любое электрическое устройство или техника обладает документацию, в которой содержится описание их параметров и характеристик. И ограничитель импульсного напряжения не является исключением. Данное устройство обладает следующими параметрами:
Подключение в щитке ограничителя
Сегодня на рынке электротоваров представлено очень большое количество ограничителей импульсного напряжения от разных производителей. Но поскольку принцип действия у них всех абсолютно одинаков, то и подключение их тоже является аналогичным.
Можно подключать параллельно и последовательно с использованием специального разъединителя. Следовательно, в ситуациях срабатывания устройства, для обеспечения защиты техники от возгорания и выхода тока по дуге, при помощи разъединителя происходит размыкание цепи.
При использовании трёхфазной электрической цепи, в которой используются заземлители типа TN-S или типа TN-C-S, устанавливать ограничитель необходимо между нулевой фазой и заземлением.
Для обеспечения дополнительной защиты электросети, допускается установка ограничителя и после счётчика.
Важный момент из официальной инструкции
В нашей статье мы обсудили, что собой представляет ограничитель импульсного напряжения и как правильно его устанавливать. Но также следует акцентировать особое внимание на следующей вытяжке из официальной инструкции, в которой говорится о следующем:
Здесь имеется в виду установка автомата перед ОИН-1 в разрыв кабеля питания. Это необходимо для разрыва цепи и предотвращения печальных последствий внезапно возникшего короткого замыкания.