УЗИП для частного дома: принцип работы, схема подключения, 1, 2, 3 класса

Что такое УЗИП и для чего оно нужно?

СПД — это устройство защиты от перенапряжения, которое защищает электроустановки до 1 кВ. Устройство защищает от перенапряжений в электрической сети и воздействия молнии, отводя импульсы тока на землю.

УЗИП используются только в системах распределения электроэнергии низкого напряжения. Это устройство подходит как для промышленных, так и для жилых зданий.

УЗИП бывают двух типов:

• ОПС — сетевой ограничитель перенапряжения;
• SPE — ограничитель импульсного напряжения.

Виды

Классификация ограничителей перенапряжения определяется национальными стандартами. В нормативных документах указаны основные требования к средствам защиты в зависимости от характера источника. Выделяют следующие группы защиты от перенапряжения:

• от коротких замыканий на стороне высокого напряжения в сетях низкого напряжения;
• от последствий грозовых разрядов и скачков напряжения, вызванных переключением промышленных электрических систем;
• от любых перенапряжений, вызванных электромагнитными факторами.

В зависимости от принадлежности к конкретному типу решаемой задачи ограничители перенапряжения могут отличаться друг от друга по этим параметрам.

• Класс напряжения. УЗИП защищают цепи с рабочим напряжением от менее 1 кВ до гораздо более высоких значений. Существуют, например, разрядники для классов напряжения 0,38 кВ и 0,66 кВ, разрядники для классов напряжения 3, 6, 10 кВ и другие.
• Материал изоляционной оболочки. Наиболее распространены фарфор и полимеры.

Керамические ОПН обладают хорошей устойчивостью к солнечному свету, обладают достаточной механической прочностью, что расширяет возможности эксплуатации в различных условиях. Использование ограничено только тяжелыми весовыми характеристиками и характером распространения осколков при разрыве с точки зрения безопасности.

Полимерные разрядники успешно конкурируют с фарфоровыми. Обладая во много раз меньшими весовыми характеристиками и практически безопасными при разрушении избыточным давлением, они ни в чем не уступают по диэлектрическим свойствам. К недостаткам можно отнести возможность покрывать поверхность пылью, что увеличивает ток утечки и вызывает разрыв изоляции. В процессе эксплуатации они более подвержены влиянию солнечного излучения и колебаниям температуры окружающей среды, чем фарфоровые ограничители перенапряжения (импульсные.

• Класс безопасности. Возможность его установки на открытом воздухе или в помещении зависит от герметичности изготовления корпуса ОПН, которая и определяет этот показатель.
• Одноколонный разрядник для защиты от перенапряжений. Они состоят из модульного блока варисторов с различным набором дисков, состоящих из защитного полупроводникового элемента, рассчитанного на все классы напряжения.
• Многоколонный разрядник для защиты от перенапряжений. Состоит из нескольких модульных блоков. Они надежнее одноколонных конструкций.

Технические характеристики

Помимо конструкции, не менее важным фактором при выборе необходимого ОПН (ОПН) являются следующие основные технические параметры.

• Максимальное рабочее напряжение, которое действует на ОПН в течение неограниченного времени без ущерба для его характеристик.
• Максимальное напряжение, которое действует на ОПН в течение времени, указанного производителем, без его повреждения.
• Когда рабочее напряжение прикладывается к концам разрядника, измеряется ток, проходящий через изоляцию. Этот параметр называется током утечки. Его значение в исправном состоянии ограничителя стремится к нулю.
• Ток разряда — его значение определяет, относится ли ОПН к защите от различных факторов, вызывающих скачки напряжения: молнии, электромагнитных, коммутационных.
• Способность выдерживать аварийные операции с сохранением целостности всех элементов конструкции.

Строение и принцип работы УЗИП

Принцип работы SPD основан на зависимости его сопротивления от напряжения, приложенного к контактам. Например, если напряжение в сети составляет типичное 220 В, сопротивление устройства составляет порядка 1-100 МОм. Если напряжение поднимается до критического уровня, УЗИП резко снижает сопротивление до нескольких Ом и защищает квартиру от чрезмерно высоких токов.

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

Дополнительная информация. Варистор — это радиодеталь круглой формы синего или черного цвета на двух ножках. Его диаметр варьируется от 7 до 30 мм. Варистор часто встречается в бытовой технике. Он подключается между фазным и нулевым проводами электроприбора или впаивается в его плату. В случае с бытовой техникой варистор также служит для защиты от перенапряжений не только для всей квартиры, но и для конкретного прибора, в котором он установлен.

Классы или типы УЗИП — чем отличаются?

Все SPD делятся на три класса или три типа. Эти занятия подсказывают, в какие места нужно поставить то или иное устройство.

класс 1 Защищает от перенапряжения, вызванного прямым ударом молнии в здании или в громоотводе.

Этот тип рассчитан на пиковый ток 10/350 мс.

Что это значит? Это означает, что увеличение тока до максимального значения происходит в течение 10 мс. Кроме того, его значение падает на 50% через 350 мс.

Это наблюдается именно при прямом ударе молнии. Это очень короткое время воздействия, на которое другие средства защиты часто не успевают среагировать. А при достаточном импульсном токе они просто выходят из строя, никак не защищая подключенное оборудование.

Но УЗИП при максимальных значениях этого параметра гарантированно хоть раз защитит схему.

УЗИП 1-го класса устанавливаются непосредственно на входных панелях производственных и административных зданий.

Тип 1 применяется при наличии системы молниезащиты — громоотвода, металлической сетки на здании.

Кстати, устройства 1 класса соответствующей конструкции, с воздухозаборником с самонесущим изолированным проводом и хорошим заземляющим контуром, легко устанавливаются прямо на опору с помощью специальных зажимов и протыкающих фитингов.

класс 2 Обеспечивает защиту от импульсных перенапряжений, которые возникают при включении и выключении очень мощного оборудования или в случае непрямых ударов молнии.

Они рассчитаны на пиковый ток 8/20 мс. То есть максимальный ток достигается за 8 мс и уменьшается вдвое за 20 мс.

Автоматы, УЗО, реле, опять же, пропускают такой импульс, не успевая вовремя среагировать.

УЗИП 2 класса необходимо устанавливать в входных панелях многоквартирных жилых домов или во внешних ВРУ коттеджей и частных домов.

При входе в здание на самолете это условие регулируется непосредственно правилами ПУЭ.

Получается, что СПД Т-2 нужно использовать практически всегда.

класс 3 Защищает от остаточных импульсных перенапряжений, возникающих при коротких замыканиях или после исчезновения основного импульса от первых двух классов SPD.

Третий класс часто используется в ограничителях перенапряжения и удлинителях.

Такая защита требуется для очень чувствительного электронного оборудования. Например, дорогие медицинские приборы, компьютеры и т.д.

Третий класс используется только как дополнительная защита к Т-2 и имеет меньшую разрядную способность.

Тип T-3 необходимо устанавливать, если устройства находятся на расстоянии более 30 метров от входа T-2 SPD.

Помните, что для обеспечения селективности защиты нельзя устанавливать разрядники разных классов параллельно один за другим в одном месте. В противном случае максимальный ток молнии изначально полностью пройдет через неправильное устройство и просто сожжет его.

Чтобы этого не произошло, между УЗИП разных классов должен быть разделительный элемент: индуктивность. Роль этой индуктивности играет обычный кабель или провод.

Рекомендуемое расстояние между разными SPD — не менее 10 метров.

Устройство защиты от импульсных перенапряжений: как правильно выбрать и установить модуль

Представьте себе изображение, на котором накопленная энергия статического электричества в облаках, движущихся на большие расстояния, разряжается молнией на здание или линию электропередачи, которая питает его.

Форма среднего импульса тока показана ниже. Сначала она резко увеличивается примерно за 10 микросекунд, затем, достигнув апогея, начинает постепенно уменьшаться. Кроме того, падение до половины максимального значения тока происходит через 350 мкс и продолжается до нуля.

Этот импульс молнии создает в сети выброс, который примерно повторяет форму тока, но может отличаться из-за работы ограничителей перенапряжения, установленных на воздушной линии электропередачи.

Форма такого импульса, обработанного разрядниками, показана чуть правее, а ниже для сравнения показана обычная синусоида с частотой 50 герц.

Ограничители перенапряжения для линий электропередач работают, пробивая калиброванный воздушный зазор с более высоким разрядным импульсом. В нормальном состоянии его сопротивление исключает протекание токов от напряжения нормальной величины.

Для высоковольтных линий электропередачи ограничители имеют довольно внушительные размеры.

На ВЛ 0,4 кВ их габариты намного меньше. Они расположены на подставке рядом с изоляторами.

Ограничители перенапряжения воздушных линий способны погасить очень высокое напряжение грозового разряда до 6 киловольт. Такой импульс имеет измененную форму увеличения и уменьшения напряжения с характеристикой 8/20 мкс. Он идет на устройства ввода в вашем доме.

Защита линии электропередачи от перенапряжения значительно уменьшила и изменила ее. Но этого явно недостаточно для обеспечения сохранности техники и жителей.

Электропроводка бытовая 220/380 вольт изготавливается с изоляцией, способной выдерживать импульсы 1,5 ÷ 2,5 кВ. Что-то большее, чем это, прорывается сквозь него. Поэтому для частного дома необходимо использовать дополнительный сетевой фильтр.

Ассортимент таких моделей широк. Они должны уметь правильно их выбирать и устанавливать.

УЗИП для сети 0,4 кВ изготавливаются для 2 возможных режимов аварийного отключения:

1. разрядный ток формы 10 / 350мкс, не подвергавшийся модификациям разрядником перенапряжения воздушной ЛЭП;
2. импульсный импульс с характеристикой 8/20 мкс.

Для этих факторов удобно использовать алгоритм при выборе SPD, который я показал на изображении ниже.

Однако следует представить, что практически нет устройств, способных гасить импульс в 6 киловольт за один раз до значения 1,5 кВ, безопасного для домашней электропроводки.

Этот процесс проходит в три этапа. У каждого из них есть свой класс SPD, хотя есть небольшие исключения из этого правила.

Модули класса 1 способны снижать импульсы перенапряжения с 6 до 4 кВ, которые проникают:

• после ограничителей ЛЭП;
• o он вызван током грозового разряда, протекающим по молниеотводу;
• или удариться о близлежащие здания, деревья, землю.

Разрядники класса 1 устанавливаются в кнопочной панели здания внутри отдельного пожарного отсека. Игнорировать это правило опасно.

Во время установки необходимо правильно уложить защищаемые кабели. Они не должны пересекаться с отводом аварийных токов в цепь заземления и незащищенные входящие линии.

Модули спасают от сверхтоков с помощью плавких предохранителей.

Автоматические выключатели для этой цели не подходят. Их контакты не выдерживают генерируемых импульсных перегрузок. Они свариваются, и повреждения продолжают расти.

Следующий класс СПД No. 2 снижает скачок напряжения с четырех до 2,5 кВ. Он устанавливается в следующем распределительном щите в иерархии, например, в квартире. Он завершает работу предыдущего модуля, но также может использоваться независимо.

Устройства защиты от перенапряжения класса 3 могут быть выполнены модулями, установленными на DIN-рейку, или комплектами, встроенными в бытовые приборы, удлинители, ограничители перенапряжения.

УЗИП класса 3 может гарантировать безопасность только после срабатывания защиты класса 2. Он располагается последовательно за ним, потому что сгорает от 4 киловольт.

Производители обеспокоены трудностью выбора правильной конструкции SPD и предлагают полное решение этой проблемы с помощью общего модуля под названием 1 + 2 + 3.

помещен в отдельную коробку. Однако цена такой разработки доступна далеко не всем.

Принцип действия и устройство