УЗИП каких классов выбрать для установки в частном доме

Вопросы и ответы

Что такое УЗИП и для чего оно нужно?

УЗИП — УЗИП, обеспечивающий защиту электроустановок до 1 кВ. Устройство защищает от перенапряжения в электросети, а также от воздействия молнии, отводя импульсы тока на землю.

SPD используются только в системах распределения электроэнергии низкого напряжения. Этот агрегат подходит как для промышленных предприятий, так и для жилых домов.

Существует два типа SPD:

  • ОПС — сетевой разрядник;
  • SPE — защита от перенапряжений.

Причины и последствия импульсных перенапряжений сети

Перенапряжения представляют опасность для бытовых электроприборов. Причины этого явления делятся на 2 категории:

  1. Атмосферные выбросы (молнии). Разряд попадает в линию электропередач. Затем следует высокий потенциал потребительской розницы и выведение из строя бытовой электроники.
  2. Искусственные всплески. Неисправность в цепи молниезащиты. Пробой изоляции между сетями высокого и низкого напряжения.

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

Принцип действия и устройство

Принцип действия УЗИП заключается в использовании варисторов — нелинейных элементов в виде полупроводниковых резисторов сопротивления приложенному напряжению.

SPD имеет два типа защиты:

  • Несимметричный (обычный режим) — при перенапряжении устройство посылает импульсы на землю (фаза — земля и нейтраль — земля);
  • Симметричный (дифференциальный) — при перенапряжении энергия направляется на другой активный проводник (фаза — фаза или фаза — нейтраль).

Чтобы лучше понять принцип работы УЗИП, приведем небольшой пример.

Нормальное напряжение цепи 220 В, а при возникновении импульса именно в этой цепи напряжение резко возрастает, например при ударе молнии.

При резком повышении напряжения сопротивление в УЗИП уменьшается, что приводит к короткому замыканию, что в свою очередь приводит к срабатыванию автоматического выключателя и затем к отключению самой цепи.

Таким образом электрооборудование защищается от резких перепадов напряжения, не допуская прохождения через него высоковольтного импульса.

Разновидности УЗИП

УЗИП - что это такое, описание и схемы подключения в частном доме

Устройства защиты от перенапряжений бывают с одним или двумя вводами, и подразделяются на:

  • Коммутирующие;
  • Ограничительный;
  • Комбинированный.

Коммутирующие защитные аппараты

Характерной особенностью коммутационных аппаратов является высокое сопротивление, которое при появлении сильного импульса напряжения моментально падает до нуля. Принцип действия распределительных устройств основан на разрядниках.

Ограничители сетевого перенапряжения (ОПН)

УЗИП - что это такое, описание и схемы подключения в частном доме

Ограничитель сетевого напряжения также отличается высоким сопротивлением. Отличие от переключающего блока только в том, что уменьшение сопротивления происходит постепенно. Ограничитель перенапряжения основан на работе варистора (резистора), который использован в его конструкции.

Сопротивление варистора находится в нелинейной зависимости от действующего на него напряжения. При резком повышении напряжения происходит и резкое увеличение силы тока, который идет непосредственно через варистор и таким образом сглаживает электрические импульсы, после чего ограничитель сетевого напряжения возвращается в исходное состояние.

Комбинированные УЗИП

УЗИП комбинированного типа сочетают в себе разрядники и варисторы и могут выполнять как функцию разрядника, так и ограничителя.

Назначение устройства защиты от импульсных перенапряжений

Обычные машины, которые широко используются в разных местах, защитят вашу сеть от возможных перегрузок. Если установить реле контроля напряжения, то можно обезопасить себя от кратковременных незначительных скачков напряжения в сети, например с 220 до 290 В.

А теперь представьте, если возникает импульс, значение напряжения которого достигает 1 и более кВ. Традиционные защитные устройства просто сгорят, не успев сработать, вместе со всем, что сейчас подключено к розеткам. Именно от этих внезапных скачков напряжения и призван защищать УЗИП.

Сразу поясню, что рассматриваемое устройство никоим образом не является альтернативой реле напряжения или другому оборудованию, устанавливаемому в домах для защиты электрической сети. Обратите внимание, что УЗИП не будут работать, если напряжение превышает нормальное значение всего на несколько десятков вольт. Его следует использовать совместно с другими устройствами.

Принцип работы УЗИП

Как опытный инженер, я сталкивался со всеми типами устройств защиты от перенапряжений: разрядники, варисторы, защитные диоды, разделительные трансформаторы. Однако наиболее распространены первые два варианта и их комбинации.

Разрядник

Основная составляющая этого типа устройства – две пластины, между которыми имеется зазор определенного размера. В случае возникновения импульса с высоким значением напряжения между этими элементами возникает разряд, посредством которого происходит сброс перенапряжения.

По конструкции камеры, где происходит разряд, разрядники, гасящие импульс высокого напряжения, бывают:

  • Газ
    Для заполнения дуговой камеры используется инертный газ. В результате данные устройства отличаются высокой устойчивостью к условиям окружающей среды (влажность, температура, загрязнение).

Благодаря высокому значению сопротивления газовые фильтры защиты от перенапряжений используются для защиты оборудования, работающего на высоких частотах до нескольких ГГц.

  • Воздух
    Вместо инертного газа здесь используется воздух той среды, где установлено устройство. Поэтому при установке УЗИП данного типа во избежание ложных срабатываний особое внимание следует уделить чистоте распределительного щита. Кроме того, желательно учитывать, что при срабатывании защиты выделяется горячий ионизированный газ.

Варистор

Здесь используется керамический поглотитель, сопротивление которого резко падает при появлении высоковольтного импульса. Результатом является управляемое короткое замыкание, которое вызывает срабатывание автоматического выключателя. Варистор имеет время отклика 25 наносекунд, что гарантирует 100% защиту всего оборудования, подключенного к домашней сети.

Примером варистора является УЗИП ОПС-10В-1Р, который предназначен для срабатывания импульсов, величиной напряжения не более 2 кВ. Устройство имеет ширину 18 мм и монтируется на стандартную DIN-рейку.

Защитный диод

Это самые современные УЗИП, разработанные с использованием проводниковых технологий. Представленные устройства отличаются высоким быстродействием, которое достигает 1 нс. Кроме того, если вы им воспользуетесь, то даже не заметите, что защитный диод сработает.

Ведь конструкция этого УЗИП такова, что устройство не отключает подачу электроэнергии при появлении импульса, а приводит повышенное напряжение к нормальным параметрам. Излишек перенаправляется на землю через дом или отдельный кабель.

Классификация

Устройства защиты от перенапряжения различаются по функционалу, который определяется классом модели. Существует три типа SPD:

1 класс

В этой категории устройства, которые первыми получают удар в случае прямого удара молнии в здание, мачту или линии электропередач. Применяются в щитовых распределительных устройствах, в установках, расположенных на открытых площадках с рядом установленных грозозащитных разрядников.

УЗИП класса 1 предназначены для работы с пульсирующими разрядами, сила тока которых может достигать 30-60 кА. Например УЗИП ОПС-10В-1Р-Р 1 класса.

2 класс

Предназначены для непосредственной защиты сетей потребителей от остаточного воздействия грозовых разрядов или перенапряжений связи. Как правило, их устанавливают в щитах при входе в квартиры.

Поскольку эти защитные устройства относятся ко «второй линии защиты», номинальное значение тока разряда, на которое они рассчитаны, ниже, чем для класса 1, и варьируется от 20 до 40 кА. Примером таких устройств является УЗИП ОПС-10С-1Р 2 класса.

3 класс

УЗИП, используемые для предотвращения воздействия скачков напряжения непосредственно на используемое оборудование. В зависимости от версии они могут быть подключены непосредственно к розетке или отдельной группой путем разводки электрических проводов. Представленные защитные устройства рассчитаны на работу с пульсирующими токами в диапазоне 5-10 кА. Например СПД ОПС-10Д-2Р 3 класса.

Стоит обратить внимание на следующее: все представленные УЗИП могут быть установлены как частично, так и полностью на одной установке. Но все зависит от конфигурации существующей схемы электроснабжения.

Критерии выбора УЗИП

Выбор класса защиты от перенапряжения зависит от схемы, по которой дом подключен к линии электроснабжения, есть молниезащита или нет. Поэтому для большей наглядности и понимания ситуации предложим несколько примеров выбора УЗИП.

Дом, подключенный проводом к ВЛ, при этом молниезащиты и дополнительных металлических коммуникаций в здании также нет. В этом случае прямой удар молнии в дом маловероятен, поэтому вполне достаточно установить УЗИП 2 класса, например, ОПС-10С-2Р с номинальным током разряда 20 кА.

А теперь представьте, что дом подключен к изолированной воздушной линии, но в нее входит металлическая труба, например газовая. Предположим, что в эту трубу прямо ударила молния. Часть заряда пойдет вправо, а другая половина — влево относительно расположения трубопровода.

Следовательно, в дом попадет только половина импульса от грозового разряда. В свою очередь, он будет разделен на две части: первая пойдет на PEN-проводник, а вторая пойдет по фазе на УЗИП, что составит около 12,5 кА из первых 100 кА от разряда. Чтобы защита работала и не подводила, нужно выбирать устройство 2 класса, например, ОПС-10С-1Р.

Интересная ситуация, когда дом имеет молниезащиту без входящих труб и других коммуникаций. В этом случае при ударе молнии в молниеотвод половина разряда уйдет в землю, а остальная часть пойдет на PEN и фазный провод.

В результате УЗИП будет иметь импульс 25 кА. Поэтому для безопасного использования защиты следует выбирать устройство с более высоким номиналом, например, ОПС-10В-2Р-Р 1 класса.

Рассмотрим аналогичную ситуацию, только сюда добавим входящую металлическую трубу. Здесь начальный разряд 100 кА будет делиться не на две, а на три части. Половину поглотит грозоразрядник, остальное распределит между трубкой, PEN и фазным проводом: 25, 12,5 и 12,5 соответственно.

Как видите, аналогичная ситуация и при попадании разряда рядом с домом без внешней металлической связи и грозозащитного разрядника. Для защиты электроники в доме достаточно установить ОПС-10С-2Р с номинальным током разряда 20 кА.

Распространенные ошибки при подключении УЗИП

Чтобы сетевой фильтр работал с максимальной эффективностью, важно уделить внимание не только выбору типа, но и правильному подключению.

Заземление

Убедитесь, что заземление, используемое в экране, надежно. Если эта цепь некачественная, есть риск, что при первом же ударе молнии сгорят все автоматы и защита.

Совместимость

Каждое УЗИП изготавливается под конкретную схему электропитания и тип заземления. Использование несовместимого устройства приведет к тому, что оно не сработает вовремя.

Класс

Неправильный выбор класса является распространенной причиной того, что УЗИП не может реагировать на перенапряжения, вызванные неисправностью в коммуникационном оборудовании систем электроснабжения.

Читайте также: Узм-51мд – устройство для защиты от дугового пробоя и искрения в электропроводке

Как выбрать УЗИП?

Первое, что вам нужно сделать при выборе УЗИП, это определить систему заземления, используемую в здании.

Существует три типа системы заземления:

  • TN-S однофазный;
  • ТН-С с тремя фазами;
  • TN-C или TN-CS с тремя фазами.

Не менее важно обратить внимание на поддерживаемую температуру при покупке устройства. Большинство УЗИП рассчитаны на работу при температурах до -25. Если в вашей местности очень холодный климат и суровые зимы, электрический щиток нельзя располагать снаружи, иначе агрегат выйдет из строя.

УЗИП - что это такое, описание и схемы подключения в частном доме

При выборе УЗИП также следует учитывать следующие факторы:

  • Важность защищенного оборудования;
  • Риск воздействия на объект: местность (город или пригород, ровная открытая местность), зона особого риска (деревья, горы, водоем), зона особого воздействия (молниеотвод на расстоянии менее 50 метров от здания, опасно).

В связи с ситуацией, когда возникла необходимость в установке УЗИП, выбирается соответствующий класс (I, II, III).

Также важно учитывать сопротивление устройства напряжению. Для блоков I класса этот показатель не превышает 4 кВ. Ячейка класса II может выдерживать уровни напряжения до 2,5 кВ, а ячейка класса III — до 1,5 кВ.

Другим важным параметром при выборе УЗИП является максимальное продолжительное рабочее напряжение — действующее значение переменного или постоянного тока, который непрерывно прикладывается к УЗИП. Этот параметр должен быть равен номинальному напряжению в сети. Подробности можно найти в информации в IEC 61643-1, Приложение 1.

При подключении УЗИП для защиты оборудования важно учитывать его номинальный постоянный или переменный ток, который может быть нагружен.

Как подключить УЗИП в частном доме?

УЗИП устанавливается в зависимости от показателя напряжения: 220В (одна фаза) и 380В (три фазы).

Схема подключения может быть направлена ​​на непрерывность или безопасность, вы должны расставить приоритеты. В первом случае грозозащита может быть временно отключена для предотвращения перебоев в подаче электроэнергии потребителям. Во втором случае недопустимо отключение молниезащиты даже на несколько секунд, но возможно полное отключение питания.

Схема подключения в однофазной сети системы заземления TN-S

При использовании однофазной сети TN-S к УЗИП должны быть подключены фазный, нулевой рабочий и нулевой защитный проводники. Фаза и нейтраль сначала подключаются к соответствующим клеммам, а затем шлейфом к линии оборудования.

Заземляющий провод соединен с защитным проводом. УЗИП устанавливается сразу после вводной машины. Для облегчения процесса подключения все контакты на устройстве промаркированы, так что проблем быть не должно.

Для дополнительной защиты УЗИП рекомендуется использовать предохранители, которые устанавливаются непосредственно на самом устройстве.

Схема подключения в трехфазной сети системы заземления TN-S

Отличительной чертой трехфазной сети TN-S от однофазной является то, что от источника питания отходят пять проводников, три фазы, рабочая нейтраль и защитный нулевой проводник. К клеммам подключаются три фазы и нулевой провод. Пятый защитный проводник соединяется с корпусом электроприбора и землей, то есть выполняет роль своеобразной перемычки.

Схема подключения в трехфазной сети системы заземления TN-C

В системе заземления TN-C рабочий и защитный проводники объединены в один провод (PEN), в этом основное отличие от заземления TN-S.

Система TN-C проще и уже достаточно устарела, распространена в устаревшем жилом фонде. По современным нормам применяется система заземления TN-CS, где есть отдельные нулевые рабочие жилы и нулевые защитные жилы.

Переход на более новую систему необходим во избежание поражения обслуживающего персонала электрическим током и возникновения пожарных ситуаций. Ну и конечно в системе TN-CS защита от резких скачков лучше.

Во всех трех вариантах подключения в случае перенапряжения ток отводится на землю по заземляющему кабелю или по общему защитному проводнику, что предотвращает повреждение импульсом всей линии и оборудования.

Как подключить УЗИП в частном доме?

Устройства защиты могут быть включены в бытовые электрические сети (с одной фазой и рабочим напряжением 220В) и в токоведущие линии к промышленным объектам (трехфазные, 380В). Исходя из этого, полная схема подключения УЗИП обеспечивает действие соответствующего индикатора напряжения.

Если роль заземляющего и нулевого проводника выполняет общий кабель, то в такой схеме устанавливается простое моноблочное УЗИП. Подключается следующим образом: фазный провод подключается к входу защитного устройства — выходной кабель подключается к общему защитному проводу — защищаемые электроприборы и оборудование.

В соответствии с требованиями современной электротехнической документации нулевой и заземляющий проводники не должны совмещаться. Исходя из этого, в новых домах для защиты цепи от скачков напряжения используется двухмодульное устройство, имеющее три отдельных вывода: фаза, нейтраль и земля.

В этом случае устройство включается в цепь по другому принципу: фазный и нулевой кабель идут к соответствующим клеммам УЗИП, а затем шлейфом к оборудованию, подключенному к линии. Заземляющий провод также подключается к своей клемме на защитном устройстве.

В каждом из описанных случаев избыточный ток, создаваемый перенапряжением, стекает в землю через заземляющий кабель или общий защитный провод, не затрагивая линию и подключенное к ней оборудование.

Оцените статью
Блог об электричестве
Adblock
detector