ОПН для частного дома

ОПН для частного дома

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?

Широкое распространение получили УЗИП
с быстросъемным креплением для установки на DIN-рейку

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:

Конструкция УЗИП постоянно совершенствуется, повышается их надежность, снижаются требования по техническому обслуживанию и контролю.

Как работает УЗИП?

УЗИП устраняет перенапряжения:

• Несимметричный (синфазный) режим: фаза — земля и нейтраль — земля.
• Симметричный (дифференциальный) режим: фаза — фаза или фаза — нейтраль.

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:

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):

• МЭК 60364-4-443 (защита для обеспечения безопасности). Если установка запитывается от воздушной линии или включает в себя такую линию, должно предусматриваться устройство защиты от атмосферных перенапряжений, если грозовой уровень для рассматриваемого объекта соответствует классу внешних воздействий AQ 1 (более 25 дней с грозами в год).
• МЭК 60364-4-443-4 (выбор оборудования установки). Этот раздел помогает в выборе уровня защиты для разрядника в зависимости от защищаемых нагрузок. Номинальное остаточное напряжение устройств защиты не должно превышать выдерживаемого импульсного напряжения категории II.

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.

Защита от перенапряжений в быту — все типы, все достоинства/недостатки

Как защитить свое имущество (и себя) от перенапряжений в электросети? Какие виды перенапряжений бывают?

Повышенное напряжение
Это постоянное или кратковременные превышение напряжения свыше допустимого допустимого, которым является 230/400 вольт +/-10% (ГОСТ).
Оно представляет опасность для бытовой техники. Может пострадать как блок питания, так и вся внутренняя электроника, на случай если встроенные в блок защиты не справятся.
Самые частые причины появления — неравномерная нагрузка на фазы (перекос) и обрыв нулевого проводника.

Пониженное напряжение
Это постоянное или кратковременное понижение напряжения ниже допустимого, которым является 230/400 вольт +/-10% (ГОСТ).
Хоть и не является перенапряжением, но упомянуть о нем стоит. Для современной бытовой техники с импульсными блоками питания оно не представляет опасности. Более того, в большинстве случаев блоки питания сейчас устанавливаются универсальные «глобальные», т. е. поддерживают весь диапазон мировых напряжений 100-240 вольт.
У приборов не содержащих импульсные блоки, возникают проблемы в связи с потерей мощности. ТЭНы (отопление, электрочайник, варочные панели и т.д.) просто теряют выдаваемую мощность, а к примеру компрессоры могут перестать стартовать из-за нехватки пусковой мощности.
Про последнее скажу больше. Ранее, на старых моделях холодильников, длительное пониженное напряжение часто приводило к пожару. Реле на включение компрессора срабатывало, а у мотора не хватало сил провернуть его на старте. В итоге он стоял в одном положении и под напряжением, что приводило к разогреву и возгоранию его самого или чего-либо вокруг. Именно так сгорели многие дачи.
Тоже самое касается высокомощной техники с электродвигателями. Например воздушный компрессор в гараже (без электронного управления) может точно так же как и старый холодильник «не завестись» и стоять под напряжением пока не полыхнет мотор.

Импульсные перенапряжения:

Это короткие и очень сильные всплески (порой превышающие 1000 вольт), отсюда и название.

Коммутационные
Происходят при рабочих процессах на подстанциях. Их естественно стараются сгладить, но они все равно есть.

Аварийные
Неисправности на подстанциях. Попадание молнии в воздушную сеть.

Коммутационные пагубно влияют на блоки питания в бытовой технике, при значительных «всплесках» могут вылетать внутренние предохранители и варисторы.
Аварийные способны превращать в пепел не просто то что включено в розетку, но даже электрощиты и саму проводку. Нередко заканчиваются пожаром.

Реле напряжения

Отключает фазу если напряжения выходят за заданный параметр.
Бывают как моноблочные так и раздельные, реле управления + контактор который коммутирует силовую часть.

Моноблочные

— способность восстановления подачи энергии после срабатывания
— часто имеют расширенный функционал (например контроль тока)
— компактны и занимают мало места в щите
— защищают от высокого и от низкого напряжения
— низкая стоимость

— низкая надежность и ресурс
— низкая коммутационная способность
— ограничения по мощностным показателям
— отсутствие защиты от импульсных перенапряжений

К сожалению сие бюджетное решение получило столь широкую распространенность не потому что это правильно, а просто потому что дешево и «экранчик есть». Увы, от большинства подобных изделий чаще больше вреда чем пользы.

Надо понимать что это наше локальное «изобретение». Крупные Европейские бренды (за редким исключением) такой продукции вообще не выпускают, по причинам приведенным выше.

В ходе моих личных испытаний и замеров, а так же по статистике от тех кто этими изделиями пользуется, выводы таковы:

— не использовать моноблочные реле напряжений с вводными автоматами выше С40
— обязательно устанавливать байпас рубильник для быстрого восстановления питания когда это чудо вдруг внезапно сдохнет

Куда более сложное и дорогое решение. Зато надежное и долговечное.

— способность восстановления подачи энергии после срабатывания
— высокая надежность и ресурс
— любая мощность и коммутационная способность (зависят от применяемого контактора)
— защищают от высокого и от низкого напряжения

— занимают много места в щите
— высокая стоимость в сравнении с мноноблочными (само реле + контактор)
— меньшая скорость срабатывания в сравнении с мноблочным реле
— проблемы с работоспособностью при низких напряжениях (зависит от модели контактора)
— отсутствие защиты от импульсных перенапряжений

Расцепитель перенапряжения

Отключает присоединенное к нему устройство (например вводной автомат) если напряжение превышает допустимое. Так же существуют расцепители низкого напряжения, которые срабатывают при пониженном.

— высокая надежность и ресурс
— не влияет на мощность и коммутационную способность (они зависят от присоединенного устройства)
— занимают крайне мало места в щите
— низкая стоимость

— неспособность восстановления подачи энергии после срабатывания
— отсутствие защиты от импульсных перенапряжений

УЗИП (Устройство Защиты от Импульсных Перенапряжений)

В зависимости от класса и конструкции, это либо газовый разрядник либо варистор (либо комбинация двух). Модуль УЗИП подключается к фазам, нолю и земле, сразу после вводного автомата. При появлении на вводе импульса, он резко снижает свое сопротивление, замыкая фазу и/или ноль на землю, тем самым он не пропускает всплеск дальше себя в проводку квартиры/дома.

— защита от всевозможных импульсных перенапряжений
— любая мощность и коммутационная способность (УЗИП подключается к сети параллельно)
— крайне высокая скорость срабатывания

— не защищает от постоянного повышенного напряжения, только от всплесков
— не работает без полноценного заземления
— неспособность восстановления подачи энергии после срабатывания
— ресурс определяется количеством полученных разрядов
— высокая цена за качественные модели
— иногда требуется доп защита самого УЗИПа

Частая ошибка — многие считают что все модули УЗИП одинаковые и подключаются одинаково. Естественно это не так и зависит от применяемой системы заземления. Вот схема для осознания сего факта.

Так же многие считают что УЗИП защищает и от постоянного повышенного напряжения. Но это не так. УЗИП рассчитан на работу со всплесками, а постоянное перенапряжение портит даже его самого, так же как бытовую технику.

Стабилизатор

В отличии от остальных типов защиты которые просто отключают внутридомовую проводку от ввода, стабилизатор корректирует параметры входного напряжения, старясь уложить их в норматив (чем стабилизатор дороже, тем лучше ему это удается).

— стабилизирует напряжение на постоянной основе

— требует импульсной защиты на вводе (УЗИП)
— требует пространства и охлаждения вне щита
— низкий ресурс и надежность у бюджетных моделей
— крайне высокая цена за надежные модели

Полная защита

Полноценная защита это всегда комбинация устройств, каждое из которых выполняет свою функцию.

В интернете и среди начинающих электриков бытует ошибочное мнение что для эффективной защиты от всех видов перенапряжений достаточно просто поставить дешевое моноблочное реле за 2500р и на этом все. Увы, это не является полноценным решением проблемы.

Обязательное требование для полноценной защиты — УЗИП класса 2 в распределительном щите (квартиры и загородные дома). А если речь идет о загороде и воздушных линиях электропередачи, так же УЗИП класса 1 на вводе (как правило в щите учета).

В квартирных щитах для современного жилья (новострой, ввод — одна фаза 50-63А) наиболее рациональна комбинация — расцепитель перенапряжения + УЗИП класса 2.

В квартирных щитах для старых построек (вторичка, ввод — одна фаза 25-40А) установка УЗИПа как правило невозможна из-за отсутствия заземления или неправильной его реализации (некорректная модернизации системы заземления с TN-C до TN-C-S при капремонте). Там просто расцепитель или реле напряжения (по вкусу).

Загород с его воздушными линиями это отдельная песня. Там обязательно реле напряжения из-за того что сеть может гулять туда-сюда по 5 раз на дню. Т.к. вводные токи низкие, допустимо применение моноблочных реле напряжений с целью экономии. УЗИП класса 1 в ЩУ и класса 2 в ЩР крайне желательны, но упираются в наличие правильно реализованного контура заземления, и конечно же в бюджет как итог.

Стабилизатор напряжения это не сколько защита сколько обеспечение стабильной работы электропотребителей в нестабильных сетях. Использование стабилизатора в качестве защиты — такое себе занятие. Это отдельная тема и про них мне стоит сделать целую отдельную запись.

Вместо итога

Вот так коротко и без лишних слов, чтобы было понимание основ. В последующих записях вы увидите реализацию подключения и подбора компонентов в каждом конкретном случае.

Защита от импульсных перенапряжений в загородном доме

Понятие «Защита от импульсных перенапряжений» всё чаще появляется в нормативных документах, в статьях на просторах Интернета и в каталогах оборудования различных производителей. Вопрос защиты от импульсных перенапряжений весьма сложен и неоднозначен. Поэтому владельцы загородных домов для решения этой задачи часто привлекают сторонних специалистов. А чтобы помочь определиться с выбором оптимального варианта, в этой части курса Академии FORUMHOUSE специалист компании Legrand расскажет об основных правилах и положениях по защите от импульсных перенапряжений.

Содержание

• Причины возникновения импульсных перенапряжений (ИПН)
• Как защититься от ИПН в частном доме

Причины возникновения импульсных перенапряжений

Импульсное перенапряжение (ИПН) достаточно опасное явление, представляющее собой кратковременное, чрезвычайно высокое напряжение между фазами или фазой и землей, с длительностью, как правило, до 1 мс. Причинами возникновения ИПН являются:

• Грозовые разряды, создающие мощные импульсные перенапряжения, возникающие в результате прямого попадания молнии в сеть электропитания, молниеотвод. Прямое попадание характеризуется мгновенными импульсными токами до 100 кА, напряжением до 1000 кВ. Последствиями прямого удара могут быть пожары, поражение людей и оборудования.
• Электромагнитные импульсы от разряда молнии на удалении от объекта. Наведенный грозовой потенциал в сетях, может создавать импульсные перенапряжения в десятки кВ. Возможные последствия: выход из строя электронных приборов, потери баз данных.
• Коммутационные процессы, связанные с переключениями трансформаторов, мощных электродвигателей, а также ступенчатыми изменениями нагрузки и отключениями устройств защиты при сверхтоках. Импульсные перенапряжения, возникающие в таких случаях, могут вывести из строя чувствительное электронное оборудование. Например, при отключении разделительного трансформатора мощностью 1000 ВА 230/230 В от сети вся запасенная трансформатором энергия «выбрасывается» в нагрузку в виде высоковольтного импульса напряжением до 2000 В.

Самые большие неприятности импульсные перенапряжения приносят владельцам коттеджей и дачных домов. Это обусловлено особенностями инфраструктуры электроснабжения загородного жилья, в которой преобладают воздушные линии электропередачи и дома часто подключаются к сети с помощью воздушного ввода. Электроснабжение многоэтажных домов в городской черте организовано посредством подземных кабельных линий, поэтому даже при грозовых разрядах ИПН проявляются в гораздо меньшей степени.

Как защититься от ИПН в частном доме

Рассмотрим условия, при которых защита от ИПН в частном доме будет максимально эффективной.

Первое. Устройства защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП) исправно функционируют только при наличии качественного заземления в доме.

Второе. При воздушном вводе в дом, владелец обязан устанавливать устройство защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП).

Третье. УЗИП, устанавливаемое при воздушном вводе, должно быть класса 1 или 1+2 и иметь соответствующую маркировку: Т1 или Т1+Т2. Это означает, что устройство протестировано токами, формой 10/350 мкс, имитирующими прямой удар молнии. Оно устанавливается в щите учета на опоре, перед электросчетчиком.

Если вы хотите защитить домашнюю электросеть только от пробоя изоляции и пожара (базовая защита), одного такого устройства, как правило, будет достаточно.

Четвертое.

Дом с воздушным вводом, и вы хотите кроме базовой защиты обеспечить защиту электронных потребителей (холодильник, стиральная машина, радиоаппаратура и т. п.). Тогда, кроме УЗИП Т1 или Т1+Т2 в щите учета, в распределительном щите в доме устанавливается УЗИП 2 класса, с маркировкой Т2. Такие устройства тестируются формой тока 8/20 мкс и предназначены для защиты от коммутационных помех или как вторая ступень защиты при ударе молнии.

Пятое. Дом с воздушным вводом, и кроме базовой защиты и защиты электронных потребителей, нужно обезопасить особо чувствительное или ценное электронное оборудование (компьютер с важными данными, Hi-End аппаратуру и т. п.). В этом случае, кроме УЗИП в щите учета и в распределительном щите, непосредственно рядом с защищаемым оборудованием устанавливаются УЗИП 3 класса.

Они обычно изготавливаются в виде сетевых фильтров или переходников, подключаемых к розетке.

Шестое. Требуемое количество полюсов УЗИП, устанавливаемых в щитах, определяется следующим образом: число полюсов должно быть на единицу меньше, чем число жил в питающем кабеле.

Седьмое. УЗИП, устанавливаемые в щитах, подключаются через отдельный аппарат защиты от сверхтоков.

Дело в том, что большинство УЗИП выполнены на базе варисторов, и, как любые другие элементы электрических цепей, могут повреждаться при работе в режимах, не предусмотренных техническими характеристиками. Это сопровождается протеканием через УЗИП сверхтока и если его своевременно не отключить, то может возникнуть пожар. Большинство производителей рекомендует для защиты УЗИП использовать модульные автоматические выключатели, однако многолетняя практика показала, что для этих целей лучше подходят более эффективные и надежные предохранители.

Предохранители устанавливаются в модульные держатели-разъединители. Для удобства контроля исправности предохранителей следует выбирать модели с индикатором (бойком) срабатывания, который выдвигается из корпуса при перегорании плавкого элемента.

Параметры предохранителя зависят от типа и характеристик УЗИП. Пример рекомендации производителя по выбору защиты УЗИП приведен в таблице. Номинал аппарата защиты УЗИП не должен превышать номинал вводного аппарата защиты.

Восьмое. Даже правильно выбранное УЗИП будет бесполезно, если не выполнить основные правила монтажа (правило полуметра).

Соблюдение рекомендаций специалистов по организации защиты своего дома от ИПН – спокойствие и безопасность домочадцев.

Устройство защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП) для частного дома

Импульсным перенапряжением называется кратковременное резкое возрастание напряжения в электрической сети. Несмотря на то, что длится этот скачок совсем недолго (доли секунды), он чрезвычайно опасен как для линии, так и для подключенных к ней потребителей энергии. Чтобы не допустить повреждения кабеля и электрических приборов, используют устройства защиты от импульсных перенапряжений. В этом материале мы поговорим о том, что представляют собой эти приборы, каких видов они бывают, а также рассмотрим, как подключаются УЗИП для частного дома.

Причины возникновения импульсного перенапряжения

ИП может происходить как по технологическим, так и по природным причинам. В первом случае резкий перепад разности потенциалов происходит, когда на трансформаторной подстанции, откуда идет питание конкретной линии, возникает коммутационная перегрузка. Импульсное перенапряжение, вызванное природными причинами, случается, когда во время грозы мощный разряд бьет в молниезащиту сооружения или линию электрической передачи. Независимо от того, чем вызван скачок напряжения, он может быть очень опасен для домашней электросети, поэтому для эффективной защиты от него требуется подключить УЗИП.

Для чего нужно подключение УЗИП?

Для того чтобы защитить электрическую сеть и подключаемые к ней приборы от мощных импульсов тока и резких перепадов напряжения, устанавливается устройство для защиты линии и оборудования от импульсных напряжений (сокращенное обозначение – УЗИП). Оно включает в себя один или несколько нелинейных элементов. Подключение внутренних компонентов защитного устройства может производиться как в определенной комбинации, так и различными способами (фаза-фаза, фаза-земля, фаза-ноль, ноль-земля). В соответствии с требованиями ПУЭ установка УЗИП для защиты сети частного дома или другого отдельного здания производится только после вводного автомата.

Наглядно про УЗИП на видео:

Разновидности УЗИП

Эти аппараты могут иметь один или два ввода. Включение как одновводных, как и двухвводных устройств всегда производится параллельно цепи, защиту которой они обеспечивают. В соответствии с типом нелинейного элемента УЗИП подразделяются на:

• Коммутирующие.
• Ограничивающие (ограничитель сетевого напряжения).
• Комбинированные.

Коммутирующие защитные аппараты

Для коммутирующих устройств, находящихся в обычном рабочем режиме, характерно высокое сопротивление. Когда происходит резкое увеличение напряжения в электрической сети, сопротивление прибора мгновенно падает до минимального значения. Основой коммутирующих аппаратов защиты сети являются разрядники.

Ограничители сетевого перенапряжения (ОПН)

Ограничитель импульсных перенапряжений также характеризуется высоким сопротивлением, плавно снижающимся по ходу возрастания напряжения и повышения силы электротока. Постепенное снижение сопротивления – это отличительная черта ограничивающих УЗИП. Ограничитель сетевого перенапряжения (ОПН) имеет в своей конструкции варистор (так называется резистор, величина сопротивления которого находится в нелинейной зависимости от воздействующего на него напряжения). Когда параметр напряжения становится больше порогового значения, происходит резкое увеличение силы тока, проходящего через варистор. После сглаживания электрического импульса, вызванного коммутационной перегрузкой или ударом молнии, ограничитель сетевого напряжения (ОПН) возвращается в обычное состояние.

Комбинированные УЗИП

Устройства комбинированного типа сочетают в себе возможности коммутационных и ограничивающих аппаратов. Они могут как коммутировать разность потенциалов, так и ограничивать ее возрастание. При необходимости комбинированные приборы могут выполнять одновременно обе этих задачи.

Классы устройств защиты от ИП

Существует 3 класса аппаратов защиты линии от перенапряжения:

Устройства I класса устанавливаются в распределительном щите или вводном шкафу и позволяют обеспечить защиту сети от импульсного перенапряжения, когда электрический разряд во время грозы попадает в ЛЭП или молниезащиту.

Приборы II класса обеспечивают дополнительную защиту электрической линии от повреждений в результате удара молнии. Устанавливают их и в том случае, когда необходимо защитить сеть от импульсных скачков напряжения, вызванных коммутацией. Их монтируют после устройств I класса.

Рассказ про УЗИП от специалистов компании ABB на видео:

Аппараты класса I+II обеспечивают защиту отдельных жилых домов. Монтаж этих приборов производится неподалеку от электрического оборудования. Они играют роль последнего барьера, сглаживающего остаточное перенапряжение, которое, как правило, имеет незначительную величину. Устройства этого класса выпускаются в виде специализированных электророзеток или вилок.

Одновременная установка устройств I, II и III класса гарантирует трехступенчатую защиту электрической линии от импульсных скачков напряжения.

Как подключить УЗИП в частном доме?

Защитные устройства могут включаться в бытовые электрические сети (с одной фазой и рабочим напряжением 220В) и в токоведущие линии промышленных объектов (три фазы, 380В). Исходя из этого, полная схема подключения УЗИП предусматривает воздействие соответствующего показателя напряжения.

Если роль заземления и нулевого проводника играет общий кабель, то в такой схеме устанавливается простейшее одноблоковое УЗИП. Подключается он следующим образом: фазная жила, подключенная ко входу защитного устройства – выходной кабель, соединенный с общим защитным проводником – защищаемые электроприборы и оборудование.

В соответствии с требованиями современной электротехнической документации нулевой и заземляющий проводники объединяться не должны. Исходя из этого, в новых домах для защиты цепи от скачков напряжения применяется двухмодульный аппарат, имеющий три отдельных клеммы: фаза, нейтраль и заземление.

В таком случае включение устройства в схему производится по другому принципу: фаза и нулевой кабель идут на соответствующие клеммы УЗИП, а затем шлейфом на подсоединенное к линии оборудование. Заземляющий проводник также подключается к своей клемме защитного прибора.

В каждом из описанных случаев чрезмерный ток, возникающий при перенапряжении, уходит в землю по кабелю заземления или общему защитному проводу, не оказывая воздействия на линию и подсоединенное к ней оборудование.

Ответы на вопросы про УЗИП на видео:

Заключение

В этой статье мы рассказали о том, что же такое УЗИП, каких типов бывают эти устройства и как они классифицируются, а также разобрались с тем, как производится их подключение к защищаемой цепи. Напоследок нужно сказать, что использование этого прибора, в отличие от УЗО, в линии электропитания частного дома обязательным не является. Включение его в сеть в каждом отдельно взятом случае требует учета индивидуальной заземляющей схемы, а также размещения ГЗШ и вводного автомата. Поэтому перед покупкой и установкой УЗИП настоятельно рекомендуем воспользоваться консультацией опытного электрика.

УЗИП для частного дома

Во время грозы довольно часто возникают токовые импульсы, способные полностью вывести из строя приборы, оборудование, электронную аппаратуру, установленные внутри помещений. Для того чтобы защититься от негативных воздействий потребуется УЗИП для частного дома, представляющий собой устройство защиты от импульсных перенапряжений. Эти приборы применяются в низковольтных сетях, напряжением до 1 кВ. Область применения защитных устройств охватывает не только промышленные предприятия, но и частные жилые объекты.

Назначение УЗИП

До недавних пор основными средствами защит от перепадов напряжения считались УЗМ – устройства защитные многофункциональные. Они надежно защищали оборудование при наступлении аварийных ситуаций. Эти приборы массово устанавливаются в квартире, а также владельцами частных домов, и ни у кого не возникает сомнений в их целесообразности. С УЗИП наблюдается совершенно другая ситуация. Многие хозяева просто не понимают, что такое УЗИП и для чего нужен, ведь на объекте уже установлены УЗМ?

УЗИП обеспечивает защиту не от какого-то незначительного повышения напряжения с 220 до 380 вольт, а от мгновенного импульса, достигающего нескольких киловольт. При таких высоких значениях реле напряжения становится просто бесполезным, поскольку оно выйдет из строя вместе с другим оборудованием.

С другой стороны, УЗИП в силу своей специфики, не способно защитить сеть от перепадов в десятки или сотни вольт. Таким образом, не существует альтернативы УЗИП или реле напряжения, каждое из этих устройств используется отдельно, функционально дополняя друг друга и повышая тем самым степень защищенности объекта.

Импульсное высокое перенапряжение возникает даже при ударах молнии на значительном расстоянии от воздушной линии. Удар в ЛЭП на опоре может произойти очень далеко от дома, а импульс с высокой вероятность все равно проникает в домашнюю сеть. Общая протяженность кабелей и проводов в современных домах может достигать нескольких километров. Принимая на себя грозовой импульс, они получают огромное наведенное напряжение, с которым сможет справиться только УЗИП. После его срабатывания сеть оказывается обесточенной, и вся электроника остается в целости и сохранности.

Конструкция

Конструктивные особенности того или иного прибора зависят от степени защиты, которую он обеспечивает. Поэтому в качестве основы могут использоваться варисторы или разрядники. В обычном режиме эти устройства выступают в качестве байпаса, создавая резервный путь для электрического тока на случай аварийной ситуации. С этой целью УЗИП через шунт соединяется с заземлением.

Чаще всего для защиты объектов и электрики используются варисторные устройства. Они оборудуются тепловой защитой, обеспечивающей нормальную работу приборов в течение продолжительного времени. Постоянное воздействие токов с высокими амплитудами приводит к износу варистора и снижению его показателя – максимально допустимого рабочего напряжения. Увеличенные токи утечки, проходящие через корпус, нередко приводят к его перегреву и деформации. Пластик расплавляется и фазные клеммы оказываются коротко замкнутыми с металлической ДИН-рейкой.

Поэтому вместе с варисторами устанавливается тепловая защита или термический размыкатель. Их простейшая конструкция состоит из контакта с пружиной, припаянного к выводу УЗИП, который, в свою очередь, связан с пожарной сигнализацией. В некоторых приборах используются контакты, подключаемые к автономной сигнализации, срабатывающей при неисправностях устройства и передающей сигнал в места получения и обработки информации.

Иногда под воздействием огромных токов тепловая защита может отреагировать с некоторой задержкой, что приводит к образованию дуги и расплавлению корпуса. Поэтому, во избежание подобных ситуаций, последовательно с УЗИП устанавливаются тепловые предохранители с необходимыми характеристиками. Они устойчивы к высоким импульсным перенапряжениям и отличаются очень быстрым срабатыванием. Подобная защита обеспечивает своевременное полное или частичное отключение электрической сети.

Принцип работы

Все защитные устройства УЗИП разделяются на две основные категории:

• Ограничители перенапряжений сети – ОПС.
• Ограничители импульсных напряжений – ОИН.

Эти приборы обладают двумя видами защиты:

• Несимметричная или синфазная защита. При возникновении перенапряжения все импульсы перенаправляются на землю по маршрутам фаза-земля и нейтраль-земля.
• Симметричная или дифференциальная защита. В случае перенапряжений направление энергии изменяется в сторону другого активного проводника: фаза-фаза или фаза-ноль.

Принцип работы УЗИП заключается в использовании в нем варистора, представляющего собой полупроводниковый резистор с нелинейными характеристиками. В обычном состоянии сети в 220 V он свободно пропускает через себя электрический ток. Когда при ударе молнии в цепи возникает импульс, происходит резкий скачок напряжения. Под его воздействием происходит снижение сопротивление в УЗИП и возникает запланированное короткое замыкание.

В результате, срабатывает автоматический выключатель, и вся цепь оказывается отключенной. Резкий перепад напряжения не затрагивает электрооборудование и через него не будут протекать высокие токи.

В зависимости от конструкции, все УЗИП разделяются на несколько видов, для каждого из которых предусмотрена собственная схема подключения:

• Коммутирующие. Они отличаются высоким сопротивлением, которое впоследствии под действием сильных импульсов мгновенно снижается до нуля. Основой этих устройств служат разрядники.
• Ограничивающие приборы – ОПН. Они также отличаются высоким сопротивлением. В отличие от предыдущих устройств, его снижение происходит постепенно. Резкий рост напряжения приводит к такому же резкому росту силы тока, проходящего непосредственно через варистор. За счет этого происходит сглаживание электрических импульсов, а прибор возвращается в исходное положение.
• Комбинированные устройства соединяют в себе свойства варисторов и разрядников, выполняя функции обоих устройств.

Классификация и характеристики

Как выбрать УЗИП для частного дома? Все защитные устройства классифицируются по своим функциональным возможностям и, соответственно, отличаются собственными техническими характеристиками.

По классам защиты эти приборы условно подразделяются:

• 1-й класс (В). Защищают от ударов молний в систему электроснабжения, нейтрализуют атмосферные и коммутационные перенапряжения. Устанавливаются в щитках ВРУ на вводе или внутри главного распределительного щита. Обязательны к установке в отдельных зданиях, расположенных на открытой местности, на объектах, оборудованных молниеотводом или находящихся возле высоких деревьев. Величина номинального разрядного тока для таких устройств составляет от 30 до 60 кА.
• 2-й класс (С). Используются для защиты сетей от остаточных явлений, связанных с атмосферными и коммутационными перенапряжениями, которые смогли преодолеть прибор 1-го класса. Монтируются в местные распределительные щитки, например, на вводе в квартиру. Номинальное значение разрядного тока находится в пределах 20-40 кА.
• 3-й класс (D). Непосредственно защищают электронную аппаратуру от перенапряжений и помех, прошедших сквозь устройство 2-го класса. Монтируются в распределительных коробках, розетках или в самом оборудовании. Типичным примером является сетевой фильтр, в который подключаются компьютеры. Номинальный разрядный ток для таких приборов – 5-10 кА.

Перечень основных характеристик УЗИП:

• Величина номинального и максимального сетевого напряжения, на которое рассчитано конкретное защитное устройство.
• Значение рабочей частоты тока, необходимой для нормального функционирования УЗИП.
• Подобрать показатель номинального разрядного тока, многократно пропускаемого устройством без потерь работоспособности.
• Величина максимального разрядного тока, однократно пропускаемого через УЗИП без выхода из строя защитного устройства.
• Значение напряжения защиты. Означает степень максимального падения напряжения под действием импульса (кВ). Указывает на способность УЗИП путем подбора к ограничению перенапряжения.

Схема подключения

Защитные устройства подключаются по разным схемам в зависимости от сетевого напряжения 220 и 380 V. Такие сети могут использоваться в однофазной сети или трехфазной. Основным приоритетом схемы является ее бесперебойная или безопасная работа. В первом случае допускается временное отключение от молниезащиты во избежание перебоев в электроснабжении. Второй вариант не допускает такого отключения даже на короткое время, возможно лишь полностью отключить подачу электричества.

Чаще всего подключение УЗИП выполняется в однофазных сетях с заземляющей системой TN-S или ТТ. В этом случае к защитному устройству выполняется подключение фазного, а также двух нулевых проводников – рабочего и защитного. Вначале фазный провод и ноль подключаются к своим клеммам, после чего через общий шлейф они выводятся на линию с оборудованием.

Защитный проводник соединяется с заземляющим проводом. Монтаж УЗИП в однофазной сети выполняется сразу же за вводным автоматом. Все контакты прибора имеют свои обозначения, поэтому проблем с подключением обычно не возникает.

Представленная схема подключения используется для трехфазной сети, подключенной к заземляющей системе по варианту TN-S или ТТ. От однофазной она отличается наличием пяти проводников, идущих от источника питания. В их число входят три фазных и два нулевых проводника – рабочий и защитный. Три фазы и ноль подключаются к клеммам, а защитных проводник соединяется с корпусом электроприбора и землей, выполняя функцию своеобразной перемычки.

При использовании системы заземления по схеме TN-C, существует еще одна возможность произвести подключение УЗИП в трехфазной сети. Основным отличием является соединение рабочего и защитного проводников в общий провод PEN. Данная схема подключения считается устаревшей и применяется в домах старой постройки, где отсутствует заземление и заземляющие проводники.

В случае возникновения перенапряжения в каждом из трех вариантов высокий ток направляется в сторону земля при помощи монтажа заземляющего или общего защитного провода, не позволяя импульсу причинить вред оборудованию.

Ошибки при монтаже и подключении

Эффективность работы УЗИП во многом зависит от его правильного выбора, установки и подключения. Поэтому, перед тем как подключить УЗИП нужно учитывать следующие факторы:

• Нельзя устанавливать прибор в щитке с некачественным заземляющим контуром. Первый же удар молнии разрушит не только все оборудование, но и саму щитовую. Высоким токам просто некуда будет уходить.
• Неправильный выбор УЗИП в частном доме, когда устройство несовместимо с действующей системой заземления. Необходимо внимательно изучить техническую документацию перед покупкой.
• Установка УЗИП не с тем классом защиты.
• Не следует ограничиваться одним устройством. В некоторых случаях могут понадобиться 2 или даже 3 прибора, которые нужно правильно выбирать.
• Класс УЗИП перепутан с местом его установки. Защитная схема подключения серьезно нарушается и становится неэффективной.

В любом случае, перед оборудованием защитной системы с помощью этих устройств, следует проконсультироваться с опытными специалистами.

Защита квартиры или частного дома от импульсных перенапряжений

С началом грозы принято отключать дорогостоящие бытовые приборы из розетки, а ethernet кабели от компьютеров. Это нужно, чтобы защитить их от неожиданного удара молнии в ЛЭП и выхода из строя из-за перенапряжения. Но есть способ гораздо удобнее — установить на ввод в квартиру устройство защиты от импульсных перенапряжений.

Причины и последствия импульсных перенапряжений сети

Импульсные перенапряжения представляют угрозу для бытовых электроприборов. Причины данного явления делятся на 2 категории:

1. Атмосферные перенапряжения (молнии). Разряд попадает в линию электропередач. Затем высокий потенциал следует до розеток потребителей и выводит домашнюю электронику из строя.
2. Техногенные перенапряжения. Неисправность контура молниезащиты. Пробой изоляции между сетями высокого и низкого напряжения.

Независимо от причины, в квартирных розетках формируется разность потенциалов в несколько тысяч вольт. Импульс длится доли секунды. Но этого достаточно чтобы повредить чувствительные электронные платы, микросхемы и процессоры.

Для чего нужно УЗИП

Задача УЗИП состоит в защите электроприборов от перенапряжения. Устройство оберегает бытовую сеть от скачков тока в следующих случаях:

• неполадки на трансформаторной подстанции и замыкания ВВ проводов на НВ линию;
• прямое попадание грозового разряда в ЛЭП;
• разряд молнии вблизи воздушных линий электроснабжения или жилых зданий.

Строение и принцип работы УЗИП

Принцип работы УЗИП основан на зависимости его сопротивления от приложенного к контактам напряжения. Например, если вольтаж в сети равен типичным 220 В, то сопротивление устройства составляет порядка 1-100 Мом. Если напряжение возрастает до критического уровня, то УЗИП резко снижает сопротивление до единиц ом и шунтирует квартиру от чрезмерно высоких токов.

Внутри устройства имеется полупроводниковый элемент — варистор. Именно он за несколько микросекунд сбрасывает сопротивление до минимальных значений.

Дополнительная информация. Варистор — это круглая, светло-синяя или черная радиодеталь с двумя ножками. Ее диаметр составляет от 7 до 30 мм. Варистор часто встречается в бытовой технике. Он включается между фазным и нулевым проводами электроприбора или впаивается в его плату. В случае с домашней техникой варистор также служит для защиты от перенапряжения, только не всей квартиры, а конкретного бытового прибора, в котором он установлен.

Виды УЗИП

Существующие УЗИП отличаются по быстроте срабатывания. Различия объясняются неодинаковыми конструкциями и принципами работы приборов. Поэтому принято выделять 3 вида устройств молниезащиты:

1. Искровые промежутки (разрядники). Представляют собой воздушный зазор между электродами.
2. Варисторные ограничители перенапряжения (ОПН). Полупроводниковые устройства. Резко снижают сопротивления при возрастании напряжения. Встречаются в УЗИП, устанавливаемых в квартирные щитки, на платах бытовой техники и на опорах ЛЭП.
3. Комбинированные устройства. Сочетают в себе оба из перечисленных типов устройств.

Искровые промежутки (разрядники)

Наиболее старый и простой тип защиты от перенапряжения. Как правило, разрядники используются в трансформаторных подстанциях и распределительных устройствах. На таких объектах возможны резкие скачки напряжения при коммутационных процессах.

Имеется 2 электрода. Один подключается к заземлению. Второй к защищаемой линии. Пока разность потенциалов между электродами находится в пределах нормы, разрядник обладает большим сопротивлением воздуха. Как только напряжение между электродами превышает заданный уровень, происходит пробой воздушного промежутка (пролетает искра). Разрядник на доли секунды сбрасывает сопротивление.

Напряжение срабатывания разрядника регулируется расстоянием между электродами. Чем оно больше, тем выше вольтаж, при котором произойдет пробой воздушного промежутка.

Важно! Если долго проходить в помещении в синтетической куртке, а потом прикоснуться к чему-то металлическому, то между пальцем и железным предметом пролетит искра. Произойдет пробой воздушного промежутка между заряженной от трения курткой и железным предметом. Разрядники работают по аналогичному принципу.

Варисторные ограничители перенапряжения

Низковольтный вариант данного устройства применяется в квартирных электрощитах. Для этого на корпусе предусмотрено стандартное крепление под DIN-рейку. Прибор работает с напряжениями 220/380 В и предохраняет от перенапряжения отдельную квартиру или трехфазного потребителя.

Высоковольтный вариант устанавливается на линии 10 кВ и выше. Обладает сравнительно большими размерами и мощным керамическим корпусом белого или коричневого цвета. Данный ограничитель импульсных перенапряжений еще называют вентильным разрядником (не путать с искровым промежутком).

Комбинированные устройства

Комбинированные УЗИП сочетают достоинства от вышеперечисленных защитных устройств. Основные из них таковы:

1. Низкое напряжение срабатывания варисторных ОПН. Как следствие, высокая чувствительность к самым незначительным превышениям напряжения.
2. Большая рассеиваемая мощность искровых разрядников. Некоторые модели способны пропускать токи в десятки килоампер.

Классы УЗИП

Различные модели УЗИП отличаются по типу защищаемого потребителя, месту установки и техническим требованиям. Поэтому их принято разделять на 3 класса.

Маркировка защитного устройства

Для правильного выбора и установки устройства необходимо ознакомиться с его маркировкой. Она представлена в буквенно-цифровом виде и находится на корпусе УЗИП. Расшифровка обозначений приведена ниже.

• L/N — винтовые клеммы для подключения кабелей защищаемой сети;
• символ «земля» — клемма для подключения нулевого защитного проводника;
• зеленый флажок на корпусе — указывает на исправность прибора;
• Un — номинальное рабочее напряжение защищаемой сети;
• Umax — предельное допустимое напряжение;
• 50 Гц — частота тока;
• In — номинал разрядного тока;
• Imax — предельный разрядный ток, который способны выдержать устройство;
• Uр — напряжение срабатывания УЗИП.

Схемы подключения

Для подключения защитного устройства недостаточно ознакомления с его характеристиками. Дополнительно следует учесть и параметры питающей сети. В странах СНГ наиболее распространены такие ее виды:

• однофазная, TN-S;
• однофазная, TN-C;
• трехфазная, TN-S;
• трехфазная, TN-C;

УЗИП с однофазным питанием и системе TN-S

На картинке ниже представлена схема подключения. УЗИП включается после вводного автоматического выключателя. Как фазный, так и нулевой провод, на защитное устройство поступает с автомата. Заземляющий же проводник идет с PE клеммника.

УЗИП с однофазным питанием по системе TN-C

Применяется однополюсной прибор. Заземляющий проводник отсутствует. Поэтому устройство защиты от перенапряжений подключается между фазным и нулевым. При критическом скачке напряжения в L проводе лишний ток, минуя квартиру, потечет в N провод.

УЗИП с трехфазным питанием и по системе TN-S

Устройство защиты устанавливается после вводного автомата. Если поставить его после счетчика, то в случае удара молнии дорогой прибор учета выйдет из строя. Все 3 фазы поступают на УЗИП в соответствии с маркировкой его клемм. При таком подключении стабильность напряжения контролируется не только между фазой и землей, но и между отдельными фазами.

УЗИП с трехфазным питанием по системе TN-C

В трехфазной сети желательно использовать модульное устройство защиты на 3 полюса. Но при необходимости допустимо воспользоваться и 3 однофазными УЗИП. Независимо от комплектации уровень напряжения будет контролироваться между всеми фазными проводниками и нулем.

Автоматы или предохранители перед УЗИП

На вводе в любую квартиру в обязательном порядке монтируется устройство защиты от КЗ или перегрузки по току. Раньше применялись пробки (плавкие вставки). Сейчас в ходу автоматические выключатели.

УЗИП монтируется после этих устройств. При превышении напряжения оно замыкает свои контакты. Далее возникает огромный ток короткого замыкания. Если перед УЗИП стоит плавкая вставка, то она перегорит. Ее необходимо будет заменить новой. Если автоматический выключатель, то он сработает, и его достаточно будет просто включить.

В контексте ОИН специалисты рекомендуют именно плавки вставки. Объясняется это простотой их устройства и меньшими рисками перекрытия высоким напряжениям. То есть если под превышенным потенциалом окажется автомат, то есть риск, что внутри него образуется дуга, и он не выполнит защитную функцию. С плавким предохранителем такая опасность минимальна. Однако они обладают меньшей быстротой действия чем автоматы.

Важно! Не следует ремонтировать пробки и изготавливать так называемые «жучки». Это быстро, дешево и просто, но периодически приводит к серьезным последствиям. В идеале лучше иметь пробки на запас или установить автоматические выключатели.

Ошибки монтажа УЗИП

При правильной установке защитное устройство гарантирует безопасность бытовых электроприборов. Распространенные примеры ошибок при монтаже УЗИП следующие:

1. Монтаж УЗИП в щиток с неисправным заземлением. Для работы устройство требует надежной земли. Поэтому перед установкой необходимо убедиться в исправности заземления.
2. Неправильное подключение с нарушением схемы. Корректно подключить УЗИП может только человек, разбирающийся в электрике. В случае затруднений следует обратиться к типовым схемам в технической документации на устройство.
3. Применение защитного аппарата, не подходящего по классу. При ударе молнии такое устройство в лучшем случае выйдет из строя. В худшем оно пропустит высокое напряжение в квартирную электрическую сеть.

В подавляющем большинстве случаев УЗИП защитит ваш дом от импульсных перенапряжений. Они возникают в результате ударов молнии вблизи ЛЭП или аварий на трансформаторных подстанциях. Подобные вещи невозможно предсказать заранее, поэтому защита от перенапряжений пойдет на пользу любому электрощиту.

Независимо от того, приобретается УЗИП для частного дома или квартиры, следует обратить внимание на его класс. Другие важные параметры — это минимальное напряжение срабатывания, предельный импульсный ток КЗ и количество защищаемых фаз. Не менее значимо правильно выбрать схему подключения прибора к сети.