Приветствую, с вами инженер Рик! Если вы счастливый владелец дачи или коттеджа, то наверняка задумывались над проблемой защиты имеющейся электроники и проводки от перенапряжений. Ведь именно загородные дома чаще всего страдают от резких скачков напряжения, которые могут возникать как результат грозового разряда, выхода из строя силового оборудования электрической сети или проводимых в ней работ.
В этой статье я хочу познакомить вас с устройством защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП), рассказать, что это такое, какие виды существуют и как его использовать в конкретных ситуациях.
Назначение устройства защиты от импульсных перенапряжений
Обычные автоматы, которые повсеместно используются на разных объектах, защитят вашу сеть от возможных перегрузок. Если установить реле контроля напряжения, сможете обезопасить себя от кратковременных незначительных повышений вольтажа в сети, например, с 220 до 290 В.
А теперь представьте, если возникает импульс, значение напряжения которого достигает 1 и более кВ. Традиционные устройства защиты попросту сгорят, не успев сработать, вместе со всем, что в этот момент включено в розетки. Именно от этих резких скачков напряжения и призван защитить УЗИП.
Хочу сразу объяснить, что рассматриваемое устройство ни в коем случае не является альтернативой реле напряжения или другого оборудования, устанавливаемого в домах для защиты электросети. Обратите внимание, что УЗИП не срабатывают, если напряжение превысит всего несколько десятков вольт от нормального значения. Его следует применять совместно с другими приборами.
Рис. 1- Что будет, если не ставить УЗИП
Принцип работы УЗИП
Как инженер со стажем, я сталкивался со всеми типами устройств защиты от импульсного перенапряжения: разрядниками, варисторами, защитными диодами, разделительными трансформаторами. Однако наиболее часто встречаемыми являются первые два варианта и их комбинации.
Разрядник
Основным компонентом этого типа устройств являются две пластины, между которыми есть зазор определенной величины. В случае возникновения импульса с большим значением напряжения между этими элементами возникает разряд, посредством которого выполняется сброс перенапряжения.
По исполнению камеры, где возникает разряд, гасящие импульс высокого напряжения разрядники бывают:
1) Газовые. В качестве наполнения дуговой камеры используется инертный газ. В результате эти приборы обладают высокой устойчивостью к условиям окружающей среды (влажности, температуре, загрязнению). Из-за высокого значения сопротивления газовые УЗИП применяются для защиты оборудования, работающего на высоких частотах до нескольких ГГц.
2) Воздушные. Вместо инертного газа здесь используется воздух среды, где установлен прибор. Поэтому при монтаже УЗИП этого типа для предотвращения ложных срабатываний следует уделять особое внимание чистоте щитовой. Кроме этого, желательно учитывать, что во время срабатывания защиты осуществляется выброс горячего ионизированного газа.
Отличными примерами разрядников являются модели УЗИПов серий PWR (исполнение 2), RS232 (исполнение 2), MSR (исполнение 2).
Рис. 2- Узип разрядник
Варистор
Здесь используется керамический гаситель, у которого при возникновении импульса высокого напряжения резко падает сопротивление. В результате возникает контролируемое короткое замыкание, которое провоцирует срабатывание автоматического выключателя. Скорость реагирования варистора составляет 25 наносекунд, что позволяет гарантировать 100% защиту всего подключенного к сети дома оборудования.
Примером варистора служит УЗИП ОПС-10В-1Р, который рассчитан на срабатывание импульсов, значение напряжения не более 2 кВ. Устройство имеет ширину 18 мм и устанавливается на стандартную DIN-рейку.
Рис. 3- Узип с варистором
Защитный диод
Это наиболее современные УЗИП, которые разработаны с использованием проводниковых технологий. Представленные приборы отличаются высокой скоростью срабатывания, которая достигает 1 нс. Кроме этого, в случае его использования, вы даже не заметите, что защитный диод сработает. Ведь конструкция этого УЗИПа такова, что устройство не отсекает подачу электричества при возникновении импульса, а приводит повышенное напряжение к нормальным параметрам. Избыток перенаправляется на «землю» через корпус или отдельный кабель.
Классификация
Устройства защиты от импульсных перенапряжений отличаются функциональными возможностями, которые определяются классом модели. Всего выделяют три типа УЗИП:
1) 1 Класс. В этой категории устройства, которые первыми берут на себя удар в случае прямого попадания молнии в здание, мачты или ЛЭП. Применяются в щитовых вводных распределительных устройств, на объектах, которые расположены на открытой местности с рядом установленными молниеотводами. УЗИП 1 класса рассчитаны на работу с импульсными разрядами, сила тока которых может достигать 30-60 кА. Например, УЗИП ОПС-10В-1Р-R 1 Класса.
2) 2 Класс. Предназначены для непосредственной защиты сетей потребителей от остаточных явлений грозового разряда или коммуникационных перенапряжений. Как правило, устанавливаются в щитовых на входе в квартиры. Поскольку эти устройства защиты относятся ко «второй линии обороны», номинальное значение разрядного тока, на который они рассчитаны, ниже, чем у 1 Класса и составляет от 20 до 40 кА. Примером подобных устройств выступает УЗИП ОПС-10С-1Р 2 Класса.
3) 3 Класс. УЗИП, используемые для предотвращения воздействия импульсного перенапряжения непосредственно на используемое оборудование. В зависимости от исполнения, могут подключаться непосредственно к розетке или отдельной группе при распределении электропроводки. Представленные устройства защиты рассчитаны на работу с импульсными токами в пределах 5-10 кА. Например, УЗИП ОПС-10D-2Р 3 Класса.
Стоит обратить внимание! Все представленные УЗИП могут быть установлены как частично, так и полностью на одном объекте. Однако все зависит от конфигурации имеющейся схемы энергоснабжения.
Рис. 4 - Схема выборов классов УЗИП
Критерии выбора УЗИП
Подбор класса устройства защиты от импульсных перенапряжений зависит от того, по какой схеме дом подключается к линии энергоснабжении, имеется молниезащита или нет. Поэтому для лучшей наглядности и понимания ситуации я предложу вам несколько примеров выбора УЗИП.
Дом, подключенный к изолированной воздушной линии проводом, при этом молниезащиты нет и входящих в здание дополнительных металлических коммуникаций тоже. В этом случае прямое попадание молнии в дом маловероятно, поэтому вполне достаточно установить УЗИП 2 Класса, например, ОПС-10С-2Р с номинальным током разряда 20 кА.
Теперь представим, что ваш дом подключен к изолированной воздушной линии, но в него входит металлическая труба, например, газовая. Предположим, что в эту трубу осуществляется прямое попадание молнии. Часть заряда уйдет вправо, а вторая половина – влево относительно расположения трубопровода. Соответственно, в дом попадет только половина импульса от разряда молнии. В свою очередь он разделится на две части: первая уйдет в PEN проводник, а вторая через фазу на УЗИП, которая составит около 12,5 кА от изначальных от разряда 100 кА. Чтобы защита сработала и при этом не вышла из строя, нужно выбирать устройство 2 Класса. Например, ОПС-10С-1Р.
Интересная ситуация, когда дом имеет молниезащиту без входящих труб и прочих коммуникаций. В этом случае при попадании молнии в молниеотвод половина разряда уйдет в заземление, а оставшаяся часть на PEN и фазовый провод. В итоге на УЗИП придется импульс силой 25 кА. Поэтому для безопасного срабатывания защиты следует выбирать устройство большего номинала, например, ОПС-10В-2Р-R 1 Класса.
Рассмотрим аналогичную ситуацию, только добавим сюда входящую металлическую трубу. Здесь первоначальный разряд в 100 кА разделится не на две, а на три части. Половину поглотит молниеотвод, остальное распределится между трубой, PEN и фазовым проводом: 25, 12,5 и 12,5 соответственно. Как видите, ситуация схожа, когда разряд ударяет вблизи дома без наружных металлических коммуникаций и молниеотвода. Для защиты электроники в доме достаточно установить ОПС-10С-2Р с номинальным током разряда 20 кА.
Распространенные ошибки при подключении УЗИП:
Чтобы устройство защиты от импульсных перенапряжений работало с максимальной эффективностью, важно обратить внимание не только на выбор типа, но и на правильность подключения.
1) Заземление. Убедитесь в надежности используемого в щитке заземления. При некачественном исполнении этого контура возникает риск, что при первом попадании молнии все автоматы и защита выгорят.
2) Совместимость. Каждый УЗИП выпускается под конкретную схему энергоснабжения и типа заземления. Использование несовместимого устройства приведет к тому, что оно в нужный момент не сработает.
3) Класс. Неправильный выбор класса – распространенная причина, почему УЗИП может не сработать на импульсные скачки, спровоцированные неисправностью в коммуникационном оборудовании систем энергоснабжения.
Заключение
Использование УЗИП в системах электроснабжения частного дома – реальная защита вашего оборудования от импульсных токов, которые возникают в результате разрядов молнии и могут вывести бытовую технику из строя.
С вами был инженер Рик! Если остались вопросы или нужна помощь в выборе подходящего УЗИПа, обращайтесь!
Читайте новости, статьи и анонсы в Дзен.
