Защита от импульсных перенапряжений: Особенности выбора, эксплуатации и контроля технического состояния устройств защиты от импульсных перенапряжений

Особенности выбора, эксплуатации и контроля технического состояния устройств защиты от импульсных перенапряжений

В настоящее время на отечественном рынке появился целый ряд компаний-поставщиков, предлагающих широкий ассортимент устройств защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП). Это стало явно заметно по результатам прошедших за последние два года выставок.

В большинстве случаев речь идет о фирмах, занимающихся продажей изделий, выпускаемых в Западной Европе, или об иностранных поставщиках, которые осуществляют поставки разнообразных технологических комплексов «под ключ». В результате, очень часто изделия разных производителей при установке на одном и том же объекте комбинируются между собой без какой-либо предварительной проверки их взаимной совместимости по амплитудам пропускаемых импульсных токов и уровням остающихся напряжений (уровней защиты). То есть появляется, так называемая, несогласованность между устройствами защиты и оборудованием.

Ситуацию к тому же частично усложняет то, что большинство видов предлагаемых УЗИП сконструировано в соответствии с немецким стандартом DIN VDE 0675. Данный стандарт имеет много общего со стандартом Международной Электротехнической Комиссии (МЭК) IEC 61643—1:1998 и его более поздними редакциями, но все же, он является национальным стандартом Германии. В России же действует ГОСТ Р 51992—2002 (Устройства для защиты от импульсных перенапряжений в низковольтных силовых распределительных системах. Часть 1. Требования к работоспособности и методы испытаний), который является аутентичным тексту приведенного выше стандарта МЭК 61643—1:1998. И именно он должен приниматься за основу при сертификации данного оборудования. Надо добавить и то, что право выдачи сертификатов соответствия принадлежит техническому комитету ТК 331 «Низковольтная коммутационная аппаратура и комплектные устройства распределения, защиты, управления и сигнализации» при Федеральном агентстве по техническому регулированию и метрологии на основе результатов испытаний в аккредитованных им лабораториях или испытательных центрах.

Сейчас уже стали известны факты выдачи подобных сертификатов, не имеющими на это права сертификационными органами. Выявление таких случаев и принятие мер по их исключению так же входит в функции ТК 331.

Что касается отечественных производителей, можно отметить, что в области напряжений свыше 1 кВ ограничители перенапряжений (ОПН) выпускаются в очень широком ассортименте и хорошего качества. Для напряжений менее 1 кВ данная проблема пока остается не решенной в достаточной степени. Устройств защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП) отечественного производства, полностью соответствующих требованиям ГОСТ Р 51992—2002 на рынке до недавнего времени найти было невозможно. Сейчас, делаются первые шаги по организации производства устройств II и III классов. Их качество и доступность будут показаны временем. В большинстве же случаев выпускаемые варисторные УЗИП имеют примитивную конструкцию, основу которой составляет дисковый варистор и два приваренных к его боковым плоскостям болта или гайки (или т.

п.). Производятся такие устройства на том же оборудовании, что и варисторы для высоковольтных ОПН, и по своей сути являются составными элементами такого высоковольтного ограничителя перенапряжений. Существуют УЗИП, предназначенные для установки на DIN-рейку 35 мм, но и они, и описанные выше конструкции не имеют в своем составе устройства теплового отключения, предназначенного для защиты неисправного варистора от перегрева при возникновении токов утечки и, соответственно, от вероятности возникновения пожара в электроустановке.

И еще необходимо добавить, что большая часть производимых отечественных УЗИП для низковольтных распределительных сетей относится всего лишь к третьему классу защиты согласно ГОСТ Р 51992. Эти устройства способны без разрушения или теплового пробоя варистора пропустить через себя максимальный импульсный ток I

max (волны 8/20 мкс) с амплитудным значением не более 10—15 кА, в то время как форма импульса тока при прямом ударе молнии I_imp описывается волной 10/350 мкс и значительно большими амплитудами тока (согласно [1, 2, 3]: 100, 150 × 200 кА (10/350 мкс) в зависимости от выбранного уровня надежности внешней системы молниезащиты). Таким образом, даже при условии того, что на долю ввода электропитания придется лишь часть тока, вызванного прямым ударом молнии (например 10—20%, с учетом его растекания по другим металлоконструкциям объекта [8]), а амплитудное значение тока I_imp (волны 10/350 мкс) может и не превысить значения I_max (волны 8/20 мкс) = 15 кА, при этом за счет большей почти на порядок длительности импульса тока I _imp, выделенная на варисторе тепловая энергия приведет к его выходу из строя! Этот процесс может сопровождаться взрывным разрушением варистора, что может стать причиной серьезных травм, повреждения изоляции проводников в электроустановке, а также за счет интенсивного искрения привести к возникновению пожара. Вопрос же защиты потребителей электроэнергии при этом может остаться нерешенным, так как часть импульса тока после выхода УЗИП из строя беспрепятственно пройдет непосредственно в защищаемое оборудование и неизбежно повредит его.

Несогласованность терминологии и системы обозначений

Существует очень важное правило: чтобы грамотно и быстро решать любую техническую проблему, необходимо иметь единую терминологию, систему обозначений основных параметров и применяемых сокращений.

Целью данной статьи не является поиск и глубокий анализ всех имеющихся недостатков и ошибок теоретического и конструктивного характера, возникающих при производстве и эксплуатации УЗИП. Но, тем не менее, привлечь внимание потребителей к данной проблеме необходимо. Хотя бы потому, что предусмотренные стандартом IEC 61643—1:1998 термины, определения и обозначения перенесены в ГОСТ Р 51992—2002 и имеют четкие и понятные формулировки, которые и рекомендуется использовать.

Ниже приведены наиболее часто встречающиеся недостатки, касающиеся определений, терминологии и сокращений:

Стандартом для низковольтных распределительных сетей предусмотрен термин «устройство защиты от импульсных перенапряжений», сокращение — УЗИП.

Определение: Устройство защиты от перенапряжений (УЗИП) — это устройство, которое предназначено для ограничения переходных перенапряжений и для отвода импульсов тока. Это устройство содержит, по крайне мере, один нелинейный элемент.

В качестве элементной базы для создания УЗИП, как правило, используют разрядники различных типов, оксидно-цинковые варисторы и полупроводниковые элементы

В рекламной продукции, сопроводительной документации данные устройства могут называться ограничителями перенапряжений (ОПН). Термин используется в высоковольтной технике и обозначает варисторные устройства, предназначенные для защиты оборудования электростанций, подстанций, высоковольтных линий электропередачи и т.д. Он не подразумевает использования искровых или газонаполненных разрядников, а также полупроводниковых приборов (первых — по причине сложности гашения сопровождающих токов больших величин, вторых — по причине маленьких значений выдерживаемых импульсных токов и напряжений). Однако на некоторых типах высоковольтных воздушных линий применяются длинно-искровые разрядники петлевого типа РДИП.

Иногда весь спектр устройств защиты от импульсных перенапряжений (I, II, и III-го классов) называют грозоразрядниками, разрядниками грозового тока и т.п., совершенно не привязываясь к предусмотренной ГОСТ классификации и не учитывая, что данные устройства могут защищать от перенапряжений не только вызванных ударом молнии, но и возникших в результате рабочих переключений оборудования на подстанциях, однофазных коротких замыканиях на высоковольтных линиях или при работе низковольтных нагрузок, имеющих в своем составе ключевые преобразователи (например, тиристорные выпрямители, сварочные аппараты).

И еще, обязательно надо отметить недостаточную корректность термина устройство защиты от перенапряжений (УЗП), который использован в новой «Инструкции по устройству молниезащиты зданий, сооружений и промышленных коммуникаций», СО-153—34.21.122—2003. Приведенный выше термин не раскрывает главную суть и характеристику данного типа устройств. Перенапряжения, согласно ГОСТ-13109—97 «Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения», могут быть импульсными и временными. Импульсные перенапряжения данным ГОСТом не нормируются, но в то же время ГОСТ предусматривает нормирование временных перенапряжений, длительность которых превышает 10 мс, а амплитуда превышает значение 1.1 U_ном (где U_ном — номинальное напряжение сети). Устройства, предназначенные для защиты от импульсных перенапряжений, как правило, сами нуждаются в дополнительной защите от временных перенапряжений, в случае превышения ими максимального длительного рабочего напряжения U_с, предусмотренного производителем. Такие перенапряжения приводят УЗИП к выходу из строя, часто сопровождающемуся большим нагревом и разрушением как самого нелинейного элемента, так и корпуса устройства, а иногда и возгоранием.

Примером такой ситуации может быть повышение напряжения по вине поставщика электроэнергии или обрыв (отгорание) нулевого проводника при вводе в электроустановку (в трехфазной сети с глухозаземленной нейтралью трансформатора). Как известно, в последнем случае к однофазной нагрузке может оказаться приложенным межфазное напряжение величиной до 380 В. При этом устройство защиты от импульсных перенапряжений откроется, и через него начнет протекать ток. Величина этого тока будет стремиться к величине тока короткого замыкания (рассчитывается по общеизвестным методикам для каждой точки электроустановки) и может достигать нескольких сотен ампер (и более). Практика показывает, что терморасцепитель варисторного УЗИП не успевает отреагировать в подобных ситуациях из-за тепловой инерционности конструкции. Варистор, как правило, разрушается в течение нескольких секунд, после чего режим короткого замыкания также может сохраняться через дугу (по продуктам разрушения и горения варистора. При этом возникает вероятность замыкания клемм устройства на корпус шкафа или DIN-рейку при расплавлении пластмассы корпуса и возможность повреждения изоляции проводников в цепях включения защитных устройств.

На фотографии (рис. 1) показаны последствия подобной ситуации, в результате которой произошел пожар в распределительном щите.

На рис. 2 показано варисторное УЗИП, которое в результате аварийной ситуации стало источником пожара в щите.

Сказанное выше относится не только к варисторным устройствам, но и к УЗИП на базе разрядников, которые не имеют в своем составе терморасцепителя. Для того, чтобы предотвратить подобные последствия, рекомендуется устанавливать последовательно с устройствами защиты от импульсных перенапряжений предохранители с характеристиками срабатывания gG или gL (классификация согласно требованиям стандартов ГОСТ Р 50339. 0—92 (МЭК 60269—1—86) или VDE-0636 (Германия) соответственно). На рисунке 3 показан вариант включения предохранителей в схему электроустановки.

Номиналы предохранителей и тип их время токовых характеристик определяются конкретным производителем УЗИП и отражаются в технической документации. Как уже указывалось выше, для этих целей обычно используются предохранители с характеристикой gG или gL (с кратностью 1,2 -: 3), предназначенные для защиты проводников и коммутационного оборудования от перегрузок и коротких замыканий. Они обладают значительно меньшим временем срабатывания по сравнению с автоматическими выключателями тех же номиналов. При этом предохранители имеют более высокую стойкость к импульсным токам значительных величин, соответственно являются более простыми и надежными по конструкции.

Примерный вариант выбора номиналов предохранителей (зависит от требований производителя УЗИП) для схемы, рассмотренной на рисунке 3, показан ниже:

• при номинале предохранителей FU1-FU3 более 315 А gG (или их отсутствии), номиналы FU4-FU6 выбираются — 315 А gG, номиналы FU7-FU9 выбираются — 160 А gG;
• при номинале предохранителей FU1-FU3 менее 315 А gG, но более 160 А gG, предохранители FU4-FU6 можно не устанавливать, номиналы FU7-FU9 выбираются — 160 А gG.
• при номинале предохранителей FU1-FU3 менее 160 А gG, предохранители FU4-FU6 и FU7-FU9 можно не устанавливать.
• при наличии разделительных дросселей LL1-LL3 номинал предохранителей FU1-FU3 должен соответствовать номинальному току дросселей.

Следует обратить внимание на то, что ведущие и общепризнанные производители УЗИП в своих схемных решениях показывают именно предохранители, а не автоматические выключатели, в том числе и перед точкой установки УЗИП. Здесь можно говорить о непредвзятом выборе технического решения, так как никто из данных производителей не выпускает ни предохранители, ни автоматы.

Практический же опыт и данные экспериментальных испытаний показывают, что автоматические выключатели довольно часто повреждаются при воздействии импульсных перенапряжений. Известны случаи подгорания контактов или приваривания их друг к другу. И в том и в другом случае автоматический выключатель не сможет в дальнейшем выполнять свои функции. Кроме этого, при установке автоматических выключателей последовательно с УЗИП (вместо FU4-FU6 и FU7-FU9 на рис. 3) за счет элементов их внутренней конструкции, имеющих индуктивные свойства, а следовательно, и повышенное индуктивное сопротивление при протекании импульсных токов, в точках подключения данной цепочки к защищаемой линии может повышаться значение остающегося напряжения, приложенного к нагрузке. Более подробно вопросы правильного выбора предохранителей и автоматических выключателей в цепях защиты УЗИП будут рассмотрены в следующих статьях.

Вывод: Безусловно, электроустановка должна быть дополнительно защищена от воздействия временных перенапряжений при помощи специальных устройств, к которым можно отнести, например, реле контроля напряжения с функцией управления контактором или реле контроля фаз и другие подобные им приборы, широко представленные на рынке (рисунок 4).

Требования к обозначениям параметров УЗИП

Для того, чтобы правильно выбрать устройство защиты от импульсных перенапряжений для конкретной цели, проектировщику или потребителю необходима следующая информация, которая обязательно должна быть показана в каталоге и нанесена на лицевой части корпуса УЗИП:

U_n — номинальное напряжение сети.  В большинстве случаев оно выбирается равным 230 В. Хотя производятся устройства с другими номинальными напряжениями.

U_с — максимальное длительное рабочее напряжение — это максимальное напряжение действующего значения переменного или постоянного тока, которое может длительно подаваться на выходы УЗИП.

I_imp — импульсный ток. Определяется пиковым значением тока I_peak и зарядом Q (применяется, как правило, испытательный импульс с формой волны 10/350 мкс). Применяется для испытаний защитных устройств класса  I.

I_max — максимальный импульсный разрядный ток. Это пиковое значение испытательного импульса тока формы 8/20 мкс, который защитное устройство может пропустить один раз и не выйти из строя. Используется для испытания УЗИП класса II.

I_n — номинальный импульсный разрядный ток. Это пиковое значение тока, протекающего через УЗИП, с формой волны 8/20 мкс. Применяется для испытания УЗИП класса II. Ток данной величины защитное устройство может выдерживать многократно. При воздействии данного импульса определяется уровень защиты устройства. По этому параметру также производится координация других характеристик УЗИП, а также норм и методов его испытаний.

U_p — уровень напряжения защиты. Это максимальное значение падения напряжения на защитном устройстве при протекании через него импульсного тока разряда. Параметр характеризует способность устройства ограничивать появляющиеся на его клеммах перенапряжения. Обычно определяется при протекании номинального импульсного разрядного тока (I_n).

I_f — сопровождающий ток. (Параметр для УЗИП на базе разрядников). Это ток, который протекает через разрядник после окончания импульса перенапряжения и поддерживается самим источником тока, т. е. электроэнергетической системой. Теоретически значение этого тока стремится к расчетному току короткого замыкания (в точке установки разрядника для данной конкретной электроустановки). На практике же, сам разрядник своим внутренним сопротивлением уже существенно ограничивает этот ток.

Код IP — степень защиты, обеспечиваемая оболочкой. Определяется производителем, согласно ГОСТ 14254.

ν — диапазон рабочих температур УЗИП.

t_a — время реагирования защитного устройства на импульсное воздействие.

Класс защитного устройства I, II или III. Указывается в соответствии с ГОСТ Р 51992—2002 (МЭК 61643—98).

Наиболее часто встречающиеся недостатки в обозначении параметров и маркировке УЗИП

Не указывается класс УЗИП (I, II или III, в соответствии с ГОСТ Р 51992—2002 (МЭК 61643—1—98) вообще, или обозначается буквами B, C, D без ссылки на некоторый стандарт. Буквенное обозначение, например, принято в немецком национальном стандарте DIN VDE 0675, который не может быть использован в России как нормативный документ.

Не указывается диапазон рабочих температур прибора ν.

Данные основных параметров УЗИП, приведенные на фирменных табличках и в сопроводительной документации, часто значительно отличаются (завышаются) от данных, получаемых при испытании защитных устройств соответствующими импульсными токами и напряжениями в специальных лабораториях.

Это касается, прежде всего, указываемых максимальных значений испытательных импульсных разрядных токов I_imp (10/350), I_max (8/20), I_n (8/20), а так же данных, определяющих максимальную удельную энергию W/R и максимальный заряд Q для УЗИП I и II классов. Частично этот недостаток можно объяснить разбросом параметров самих нелинейных элементов, которые обязательно существуют при их серийном производстве.

Кроме перечисленного выше, часто не указывается, какие критерии были положены в определение параметра U_p (уровень напряжения защиты).

Совершенно ясно, что для УЗИП на базе разрядника параметр U_p будет зависеть в первую очередь от крутизны фронта импульса и времени реагирования t

a самого разрядника, которое в свою очередь зависит от его конструкции (рисунок 5).

Для варисторного УЗИП уровень напряжения защиты U_p будет напрямую зависеть от амплитудного значения импульсного тока, и не будет зависеть от длительности и фронта импульса (падение напряжения на открытом варисторе зависит от его сопротивления и величины протекающего тока). Поэтому некоторые поставщики УЗИП часто показывают более низкое значение U_p, что, конечно же, является более привлекательным для потребителя. При этом они не акцентируют внимание на том, при каком значении импульсного тока оно было измерено (I_n; I_max или при каком то меньшем — рисунок 6).

Сказанное выше подтверждается осциллограммами, полученными при испытании УЗИП на базе разрядника и варистора комбинированной волной напряжения и тока (формы 1.2/50 мкс и 8/20 мкс соответственно (рисунок 7 а-в).

( Продолжение.)

А. Л. ЗОРИЧЕВ,
заместитель директора ЗАО «Хакель Рос».

схема подключения защиты от импульсных перенапряжений

В любой цепи могут случиться скачки напряжения. При большом значении тока возможен выход оборудования из строя. Чтобы предотвратить это, используется УЗИП.

Что это такое

Приборы для защиты от перенапряжений сетей и электрооборудования с напряжением до 1 кВ называются УЗИП. Они предназначены для предотвращения порчи электрооборудования при скачках напряжения, а также в различных непредвиденных ситуациях. Они используются для ограничения переходных перенапряжений и устранения импульсов тока, чтобы снизить величину перенапряжений до уровня, который безопасен для электрических приборов. УЗИП используются на промышленных предприятиях и

в гражданском строительстве.

УЗИП

Основным российским положением, дающим определение УЗИП, является ГОСТ Р 51992-2002 «Оборудование для предотвращения скачков напряжения в низковольтных распределительных сетях».
SPD стремится обеспечить молниезащиту для систем молниеотводов и заземления зданий (сооружений) или воздушных линий электропередачи (LEP) для защиты высокочувствительного оборудования и устройств от скачков напряжения и скачков импульсного напряжения. Широкий ассортимент УЗИП с возможностью быстрого монтажа, который можно установить на DIN-рейку.

Принцип работы

Принцип действия данных приборов может быть основан на возникновении искрового разряда между двумя проводниками при прохождении тока высокого напряжения. Также имеются устройства, которые собраны на основе нелинейных резисторов. Оба варианты защищают оборудование от перенапряжения путем перенаправления тока в цепь заземления.

Виды

В зависимости от устройства и принципа действия УЗИП делятся на несколько видов.

Коммутирующие защитные аппараты

Также называются искровыми разрядниками. Принцип работы разрядника основан применении явления искрового промежутка. Конструкция имеет воздушный зазор в перемычке, которая соединяет каждую из линий электропередачи с контуром заземления. Цепь в перемычке разомкнута при номинальном напряжении. Если происходит разряд молнии из-за перенапряжения в линии электропередачи, произойдет пробой воздушного зазора, цепь между фазой и землей будет замкнута, а импульс высокого напряжения будет напрямую заземлен. Конструкция разрядника клапана в цепи с искровым разрядником обеспечивает резистор, на котором подавляются импульсы высокого напряжения. В большинстве случаев разрядники используются в высоковольтных сетях.

УЗИП-разрядник

Ограничители сетевого перенапряжения (ОПН)

Эти устройства заменили устаревшие, громоздкие разрядники. Чтобы понять принцип работы ограничителя, необходимо рассмотреть характеристики нелинейного резистора, так как принцип работы разрядника основан на его вольтамперной функции. Варисторы используются в качестве нелинейных резисторов в данных устройствах. Основным материалом для изготовления варистора является оксид цинка. В смеси с другими оксидами металлов образуется компонент, образующий p-n-переход с вольтамперными характеристиками. Когда напряжение в сети соответствует номинальному параметру, ток в цепи варистора близок к нулю. Когда в p-n-переходе возникает перенапряжение, ток резко увеличивается, что приводит к падению напряжения до номинального значения. После стандартизации параметров сети варистор возвращается в непроводящий режим, не влияя на работу устройства.

Ограничители

Комбинированные УЗИП

Комбинированные приборы работают по принципу разрядника, но также имеют в конструкции резистор. С помощью данной конструкции напряжение не только заземляется, но и параллельно стабилизируется в основной цепи.

Классы

Такие устройства которые можно разделить на несколько категорий:

• Класс I. Предназначен для предотвращения прямого воздействия молнии. Эти устройства должны быть оснащены входным распределительным оборудованием (АСУ) для административных и промышленных зданий и жилых многоквартирных домов.
• Класс II. Они обеспечивают защиту распределительной сети от перенапряжений, вызванных процессом переключения, и выполняют функцию вторичной защиты, чтобы предотвратить воздействие ударов молнии. Они установлены и подключены к сети в щитке.
• Класс III. Они используются для защиты оборудования от импульсов напряжения, вызванных остаточными скачками и асимметричным распределением напряжения между фазовой и нейтральной линиями. Такие устройства также могут работать в режиме фильтра высокочастотных помех. Наиболее удобным для частных домов или квартир является то, что они подключены и установлены непосредственно потребителями. Особенно популярным является изготовление устройства в виде модуля, который можно быстро монтировать на DIN-рейку, или конфигурации с сетевой розеткой или штепсельной вилкой.

Как выбрать

При выборе УЗИП с любым рабочим элементом (варистор, искровой разрядник, пробойный диод) следует учитывать следующие факторы:

• Параметры сети (номинальный ток, напряжение, параметры передачи), эффекты защиты (пропускная способность и уровень напряжения защиты).
• Факторы, влияющие на установку (конструкция, условия подключения).

Принцип защиты силовой цепи заключается в установке УЗИП в соответствии с концепцией области, и при выборе типа важно надежно оценить его текущую нагрузку. Система защиты цепи управления и измерения основана на типе защищаемого сигнала и выборе УЗИП. Сначала необходимо определить параметры защищаемой цепи. В соответствии с номинальным выдерживаемым напряжением, сеть низкого напряжения 380/220 В подразделяется на 4 категории (I — IV) с нормированными значениями 1,5; 2,5; 4,0 и 6,0 кВ. Класс УЗИП соответствует уровню защиты: уровень I-≤4 кВ; уровень II-1,3 … 2,5 кВ; уровень III-0,8 … 1,5 кВ. Уровень защиты выбранного УЗИП не должен превышать выдерживаемое напряжение электросети.

Помимо этого, устройство имеет следующие параметры:

• Номинальное напряжение.
• Максимальное непрерывное рабочее напряжение (рабочее напряжение сети в течение длительного времени).
• Амплитуда импульсного тока, который может пройти, по крайней мере, один раз без повреждений цепи и устройства защиты (для класса I).
• Амплитуда импульса составляет 8/20 мкс, SPD, по крайней мере, один раз неразрушающий (для класса II).
• Амплитуда импульса тока, протекающего через УЗИП, который устройство защиты от перенапряжений может выдерживать многократно.
• Верхний уровень напряжения защиты — характеризует УЗИП, ограничивая напряжение на клемме при протекании тока.
• Допустимый сопутствующий ток (для разрядников).
• Время срабатывания.

Определение системы заземления

Тип системы заземления, используемой в доме, может быть определен тем, как разделены проводники PEN. Если все готово, проводка похожа на систему TN-C-S. В этом случае для трехфазной цепи пять главных проводов выходят из главного распределительного щита дома, а для однофазной цепи только три провода. PEN-проводники разделяются на PE и N компоненты.

На заметку! Если он не разделен, проводка будет работать в соответствии с системой TN-C, с 4 проводами от трехфазной системы и 2 проводами от однофазной системы, идущими от распределительного щита.

Основываясь на описанных принципах, можно легко определить тип системы заземления. Во всех случаях, когда система TN-C используется в частных домах, рекомендуется перенести ее на схему TN-C-S, которая является более перспективной и безопасной.

Значение защищаемого оборудования

Защищаемые объекты делятся на несколько классов:

1. Специальные (критические) объекты вредные для окружающей среды, жизни человека и животных. Примеры: химическая и нефтехимическая продукция, биохимические и бактериологические центры, производство взрывчатых веществ, атомные электростанции и др. Надежность защиты от молниевого удара достигает 0,98 (для отдельных предметов в зонах категории A она может быть установлена ​​на более высоком уровне 0,995). Негативные последствия ударов молнии: пожары, взрывы, выбросы токсичных веществ, повышение радиации на больших площадях, экологические катастрофы, повлекшие за собой непоправимые материальные и человеческие жертвы
2. Виды специальных объектов, которые представляют опасность для окружающей среды. Примеры: нефтепереработка, АЗС, мукомольные заводы, деревообрабатывающие заводы, производство изделий из пластмасс и др.
   Надежность защиты гарантированно будет равна 0,95. Негативное воздействие ударов молнии: пожары, взрывы в районе и вокруг него. Стены и потолки могут рухнуть, получить серьезные травмы и даже смерть сотрудников и посетителей. В этом случае значительные финансовые потери будут зафиксированы.
3. Объект — специальная критическая инфраструктура. Типы объектов: предприятия связи и ИКТ, трубопроводный транспорт, линии электропередачи, оборудование центрального отопления, транспортная инфраструктура и др. Надежность защиты от удара гарантирована — 0,9. Негативные последствия ударов молнии: нарушение связи, частичная или полная потеря контроля, прерывание воды и отопления, временное снижение качества жизни и потеря материала.
4. Общие, промышленные и гражданские объекты и связанная с ними инфраструктура. Примеры: жилые дома, промышленные здания (до 60 м высотой), дома и хижины в селах, объекты социально-культурного назначения, учебные заведения, больницы и музеи, храмы, церкви. Гарантия от ударов молнии −0,8. Негативные последствия ударов молнии: сильные пожары, повреждения зданий, нарушение транспорта, нарушение систем связи, возможная потеря исторического и культурного наследия. Значительные материальные и финансовые потери. Может привести к травмам или смерти людей.

На заметку! Из приведенной выше системы классификации видно, что любой тип защищаемого объекта отличается от другого с точки зрения характеристик и цели молниезащиты установки и типа заземляющего устройства, его конструкция определяется назначением и расположением конструкции.

Риск воздействия объекта

Подключение УЗИП различной классности совместно с системой заземления снижает риск поломки оборудования из-за скачка напряжения в сети или удара молнии на 80-99%.

Подключение в частном доме

Подключение в частном доме может производиться в однофазную и трехфазную сеть. При этом могут для УЗИП схема подключения может быть различной.

Однофазная электрическая схема (TN-S)

На рисунке показан прибор серии Easy9 от Schneider Electric. Следующие проводники подключены: фаза, нулевой проводник и нулевой для защиты. Здесь он устанавливается сразу после включения автомата. Все контакты для подключения на любом приборе указаны. Следовательно, легко определить, где «фаза», а где «ноль». Зеленая отметка на корпусе указывает на хорошее состояние, а красная отметка указывает на неисправность.

УЗИП схема включения TN-S

Предоставленное оборудование относится к классу 2. Одно это устройство не может предотвратить прямые удары молнии. Также рекомендуется защитить оборудование с помощью предохранителя.

Схема включения TN-S с общим УЗО

Схема трехфазного сетевого подключения (TN-S)

На этой схеме также показаны устройство серии Easy9, производимые Schneider Electric, но использовавшиеся в трехфазных сетях. На рисунке показано 4-полюсное устройство с нулевым рабочим проводником.

Существует также 3-полюсный прибор той же серии. Используется в системах заземления TN-C. Нет контактов для подключения нейтрального провода.

Защита от импульсных перенапряжений схема подключения TN-S в трехфазную сеть

Схема трехфазного сетевого подключения (TN-C)

На рисунке показан переход от TN-C к системе заземления TN-C-S, что требуется по современным стандартам. На первом рисунке показан 4-полюсный входной автоматический выключатель, а на втором — 3-полюсный вход.

Четырехполюный разрядник для защиты от перенапряжений схема подключения TN-C

УЗИП — устройство необходимое для полноценной защиты электрического оборудования.

Схема подключения трехполюсного прибора

Конструкция может быть собрана на основе резисторов или использовать метод искровых промежутков. Подключение производится по различным схемам к одно- и трехфазной сети.

Как выбрать защиту от перенапряжения (УЗИП) для частного дома и дачи

Любые бытовые электроприборы, работающие в домашней проводке, создаются изготовителями для питания от гармоничного сигнала синусоиды с напряжением 220 или 380 вольт.

Сложная электронная техника использует выпрямленный специальными блоками постоянный ток.

Когда форма и амплитуда питающего напряжения изменяется, то она сильно влияет на качество работы бытовых потребителей, снижая их ресурс.

Внутри бытовой сети часто случаются нарушения технических нормативов поступающей в дом электроэнергии. Этот вопрос подробно раскрыт в статье, посвященной электрической безопасности частного дома и дачи.

Защите бытовой домашней техники необходимо уделять серьезное внимание:

Какие импульсы тока могут возникнуть в бытовой домашней сети

Характер протекания тока по оборудованию принят за основу для проектирования электрических приборов и показан на картинке ниже.

Идеальная синусоида и выпрямленный из нее постоянный ток обеспечивают номинальный режим эксплуатации. Его нарушить может импульс, пришедший от:

1. разряда молнии;
2. перенапряжения электросети аварийными режимами.

Приведенные на нижних графиках характеристики носят общий характер. Они меняются в каждом конкретном случае. Однако, следует сразу заметить, что импульс молнии по величине значительно больше, а по времени продолжительнее на 17 крат (350/20=17).

Мощность молнии намного превышает импульс обычного перенапряжения сети, обладает повышенными разрушительными способностями по сравнению с ним.

Поэтому для устранения последействий молнии применяются специализированные защиты импульсного типа.

Практические рекомендации по использованию УЗИП

Сведем их к четырем пунктам:

1. Импульсные защиты рассчитываются на режим пребывания в готовности к срабатыванию при нахождении под номинальным напряжением сети. При возникновении перенапряжений от аварий они могут повреждаться, сами требуют защиты.
   Автоматический выключатель создается для эксплуатации синусоидальных или постоянных токов. К работе под импульсном разрядом молнии он не приспособлен.
   Защита УЗИП автоматами запрещена. Для нее выбирают только предохранители.
2. По условиям безопасной эксплуатации корпус УЗИП первого класса лучше использовать цельной конструкцией без добавочных модулей съемного типа.
3. При выборе устройств защит от импульсного перенапряжения, предназначенных для обработки токов молний более 20 кА с соотношениями импульса 10/350 миллисекунд, необходимо ориентироваться на разрядники.
4. Монтаж УЗИП следует выполнять в электрическом щите с металлическим корпусом, который наиболее отвечает требованиям пожарной безопасности.

Алгоритм выбора УЗИП по току молнии

Разберём его на примере, представленном картинкой ниже.

Электрическая энергия в дом может поступать по воздушной линии, оборудованной:

1. самонесущими изолированными проводами СИП — ВЛИ;
2. обыкновенными проводами без внешнего слоя изоляции — ВЛ.

Наличие диэлектрического слоя на токопроводящих элементах воздушной линии уменьшает воздействие разряда молнии, влияет на конструкцию работающего УЗИП и его схему подключения.

При питании дома от ВЛИ создается система заземления по схеме TN-C-S. УЗИП монтируется между фазными проводниками и PEN. Место расщепления PEN на РЕ и N провода при удалении на 30 метров от здания требует дополнительной защиты.

Наличие на доме смонтированной внешней молниезащиты, подвод металлических коммуникаций инженерных систем влияют на электрическую безопасность здания, выбор и схему подключения УЗИП.

Рассмотрим четыре варианта возможных схем.

Вариант 1

Условия

Электричество поступает по ВЛИ. Здание:

• без внешней молниезащиты;
• с отсутствующими металлическими коммуникациями, встроенными в дом;
• схема системы заземления TN-C-S.

Решение

При такой ситуации вероятность образования прямого удара молнии в здание резко снижается:

• изоляцией проводов ВЛИ;
• отсутствием молниеприемника защиты и внешних металлических открытых токопроводящих частей.

Поэтому вполне достаточно защититься от импульсов перенапряжения, обладающих формой 8/20 мкс для тока.

Вполне подойдет УЗИП с комбинированным классом защит 1+2+3 в едином корпусе марки DS131VGS-230. Причем, ее защитная функция по устранению импульсов тока молнии формы 10/350 мкс с амплитудой до 12,5 кА вряд ли будет использована.

Размах тока от импульсов перенапряжения можно выбрать из диапазона 5÷20 кА с учетом периода грозовых дней. Проще остановиться на максимальном значении.

Вариант 2

Условия

Электричество поступает по ВЛИ. Здание:

• без внешней молниезащиты;
• с металлическими коммуникациями водо- или газопровода, встроенными в дом;
• схема системы заземления TN-C-S.

Решение

По сравнению с предыдущим случаем здесь возможен грозовой разряд молнии по трубопроводу силой до 100 кА. Этот ток внутри трубы разветвится на оба конца по 50 кА. С нашей стороны дома эта часть разделится по 25 кА на контур заземления и здание.

PEN проводник заберет свою долю в 12,5 кА, а оставшаяся половинка импульса такой же силы сквозь УЗИП станет проникать в фазный провод. Поэтому ее надо будет подавлять.

Вполне можно выбрать ту же модель УЗИП, что и ранее, но ее возможность защиты от импульса молнии с формой 10/350 мкс и размахом до 12,5 кА будет абсолютно необходима.

Вариант 3

Условия

Электричество поступает по ВЛИ. В здании:

• внешняя молниезащита смонтирована;
• отсутствуют металлические коммуникации, встроенными в дом;
• схема системы заземления TN-C-S.

Решение

Грозовой разряд в 100 кА попадает по молниеприемнику, разделяется на два потока по 50 кА в заземляющее устройство и электросхему здания.

На РЕ шине от повторно разветвляется на PEN проводник и фазный провод по 25 кА. Сквозь УЗИП, таким образом, будет протекать импульс с формой 10/350 мкс и силой 25 кА. С такими параметрами и требуется подбирать защиты.

Вариант 4

Условия

Электричество поступает по ВЛИ. У здания:

• внешняя молниезащита смонтирована;
• имеются металлические коммуникации водопровода, встроенные в дом;
• схема системы заземления TN-C-S.

Решение

Разряд молнии в 100 кА после молниеприемника двумя потоками по 50 кА расходится на контур заземления и электрическую схему вводного устройства. Второй поток тоже разделится поровну: 25 кА растекается через трубы водоснабжения, а очередные 25 тоже делятся по 12,5 кА на PEN проводник и фазный провод через УЗИП. Его можно выбрать той же конструкции, как и во втором варианте.

Особенности выбора УЗИП при питании от ВЛИ

В четырех разобранных примерах за основу электроснабжения здания взяты ВЛИ с СИП. У них обрыв нуля, а, следовательно, появление линейного напряжения 380 вместо фазного маловероятно. Посему выбор УЗИП можно ограничивать максимальным напряжением сети.

Учитывая рабочие нагрузки в рассмотренных четырех вариантах для УЗИП, последние вполне допустимо монтировать в металлических шкафах внутри дома. С учетом небольших габаритов здания допустимо устанавливать одно устройство УЗИП между потенциалами фазы и PEN проводника.

Вариант 5

Условие

Электричество в здание поступает по воздушной ЛЭП с оголенными проводами.

Решение

При такой ситуации высока вероятность грозового разряда в провода ВЛ, а у дома используется схема системы заземления ТТ.

Требуется создавать защиту от проникающих импульсов не только от фазных проводов относительно земли, но и от нулевого. Последняя рекомендуется в большинстве случаев, но может не применяться по местным условиям.

При подключении к открытым проводам ВЛ на электрическую безопасность дома влияет конструкция ответвления. Ее выполнение возможно:

1. кабелем;
2. самонесущими изолированными проводами СИП, как на ВЛИ;
3. открытыми проводами без изоляции.

При воздушном ответвлении меньшие риски обеспечивают изолированные по отдельности провода СИП с сечением от 16 мм кв и созданием промежутка относительно фазных и нулевого проводников. В них прямой удар молнии практически нереален, но он может попасть в место разделки около изоляторов на вводе. Тогда на фазе появится 50% от силы грозового разряда.

Этот случай необходимо исключать:

• заводом СИП внутрь вводного устройства;
• подключением РЕ шины щитка к заземляющему устройству с блокированием возможности удара молнии в это место с внешней стороны здания.

Без комплексного выполнения этих условий потребуется монтировать УЗИП на 50 кА 10/350 мкс, а при выполнении — ток молнии в открытый фазный провод силой 100 кА разделится на два потока, из которых 50 кА пойдет в сторону здания на столб ввода. Когда он стоит последним на линии, то весь разряд войдет в дом, а если ВЛ проложена дальше, то разделится на наше строение и уйдет к другим.

Эти условия являются определяющими при выборе УЗИП по силе разряда молнии.

На воздушной ЛЭП с открытыми проводами вероятен обрыв нуля, что требует выбора УЗИП на напряжение до 0,4 кВ, а не 220 вольт.

При монтаже УЗИП следует учитывать заводские рекомендации изготовителя, изложенные техническими характеристиками по схемам подключения в разных системах заземления, их особенности. Иначе от применения защиты возможен больший вред, чем польза.

Роль предохранителя в защите УЗИП

Протекание грозы обычно происходит при шквальном ветре, который может оборвать PEN проводник ВЛ во время или перед ударом молнии. Через рабочий ноль потечет фазный ток.

При разряде молнии по открытому проводу фазы у нас отрабатывает УЗИП, через который потечет импульс от грозы и ток, сопровождающий обрыв PEN, по цепочке: предохранитель, разрядник, шину РЕ и контур заземления.

Все эти элементы обладает определённым электрическим сопротивлением, снижающим величину протекающего тока. Его можно просчитать, определить по закону Ома значение сопровождающего тока, сравнить с характеристиками УЗИП. Если они разрешают эксплуатацию при большей величине, то предохранитель можно не использовать.

Для закрепления опубликованного материала рекомендуем к просмотру два видео.

Компания «Электромир» своим видеороликом объясняет, почему в любом доме необходимо устанавливать УЗИП.

Видео «Вебинар об УЗИП» компании «Дни решений» дает рекомендации на вопросы по выбору и оценке работы устройств импульсной защиты.

Задавайте вопросы по изложенной теме в комментариях, делитесь материалом статьи с друзьями в соц сетях.

Полезные товары

УЗИП и ОПН — что это и как работает, какие разновидности бывают

К устройствам защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП) в соответствии с ГОСТ Р 51992-2011 относятся приборы, предназначенные для защиты электроустановок и электрических сетей от последствий перенапряжений, возникающих в переходных режимах, а также вследствие ударов молнии, про них и поговорим на СтабЭксперт.ру.

УЗИП предназначены для подключения к сетям переменного тока, имеющего частоту 50 – 60 Гц напряжением до 1000 вольт, а также к цепям постоянного тока напряжением до 1500 вольт.

Классификация устройств

Стандартом предусмотрена классификация устройств по следующим параметрам:

• числу вводов;
• по способу осуществления защитных функций;
• по месту расположения;
• по способу монтажа;
• по набору защитных функций;
• по степени защиты наружной оболочки;
• по роду тока питания.

Так выглядят устройства для защиты от грозовых и коммутационных перенапряжений.

Читайте еще: что такое узо и зачем нужен автоматический выключатель тока?

По признаку количества вводов приборы защиты делятся на одновводные, то есть, имеющие один ввод и двухвводные. Защита может осуществляться различными способами, существуют устройства коммутирующего типа, приборы, осуществляющие ограничение напряжения, а также аппараты комбинированного типа. Место установки защиты зависит от вида защищаемого оборудования. Установка может осуществляться как наружно, так и внутри помещений. Способ установки аппаратов может быть стационарным либо переносным. Виды защит, содержащиеся в приборе, могут составлять комбинации из схем различных типов:

• защиты теплового типа;
• защиты, реагирующей на появление токов утечки;
• защиты от сверхтока.

Степень защиты по IP должна соответствовать условиям эксплуатации. Приборы могут питаться переменным или постоянным током.

Типы УЗИП

Основной принцип защиты сетей и электрооборудования от грозовых и коммутационных перенапряжений заключается в подключении заземляющего контура для принятия импульсного разряда и снижение волны перенапряжения. Осуществляется это двумя путями:

• разрядом импульса перенапряжения через воздушный промежуток;
• снижением уровня перенапряжения посредством применения нелинейного элемента.

Разрядники

Принцип работы разрядников основан на способности высокого напряжения пробивать воздушный промежуток. Напряжение пробоя промежутка зависит главным образом от величины воздушного зазора.

Воздушный разрядник

Конструкция воздушного разрядника очень проста. Величина воздушного зазора между фазным и заземляющим проводом выбирается таким образом, что он гарантированно не пробивается при рабочем напряжении, но в случае кратного увеличения этого значения происходит пробой. При этом образуется электрическая цепь через дуговой разряд между фазой и защитным заземлением. Импульс тока, уходящий в заземляющее устройство, снимает перенапряжение и защищает силовые цепи от повреждения.

Вентильный разрядник

Усовершенствованной моделью воздушного разрядника является разрядник вентильного типа. Конструкция вентильного разрядника включает в себя несколько компонентов:

• искровой промежуток, разделённый на несколько воздушных зазоров;
• резистора.

Рабочий резистор представляет собой набор последовательно соединённых между собой дисков, изготовленных из вилита или тирита. Свойства этих материалов таковы, что вольт-амперная характеристика рабочего сопротивления является нелинейной. Это свойство позволяет пропускать большие импульсные токи перенапряжений при малом падении напряжения на самом элементе. Благодаря нелинейности характеристики разрядник получил название вентильный. Срабатывание вентильных разрядников происходит практически бесшумно, кроме этого, не наблюдается такое обильное выделение газа и пламени как в случае с воздушным разрядником.

ОПН — ограничители перенапряжения

Ограничители перенапряжения являются следующим этапом эволюции устройств, защищающих от импульсных бросков напряжения. Данный прибор не содержит воздушных промежутков. Основным элементом устройства является варистор. Если быть более точным, набор варисторов. Для получения необходимых рабочих характеристик варисторы соединяются между собой в последовательные или параллельно – последовательные блоки.

Основу варистора составляет оксид цинка. В процессе изготовления варистора добавляются также оксиды других металлов. СтабЭксперт.ру напоминает, что в результате, готовое изделие представляет собой набор p–n переходов, соединённых параллельно и последовательно. Наличие данных полупроводниковых переходов определяет нелинейные свойства варистора. Варисторы заключены в фарфоровый или полимерный корпус ограничителя перенапряжения. Сопротивление варисторов ОПН очень велико в диапазоне рабочего напряжения. При возникновении импульсного броска напряжения, сопротивление ОПН резко падает, пропуская импульсный ток на землю.

Ограничители перенапряжения имеют некоторые конструктивные и функциональные различия. Классификация ОПН осуществляется по следующим признакам:

• материалу изоляции;
• конструкции устройств;
• рабочему напряжению;
• месту монтажа.

По поводу изоляции уже было сказано, применяется фарфор либо полимерная композиция. Конструктивно ограничители перенапряжения бывают одноколонковыми и многоколонковыми. ОПН выпускаются для каждого класса напряжения: 6-10 киловольт и выше. Монтируются ограничители перенапряжения в закрытых или открытых распределительных устройствах (ЗРУ, ОРУ).

Домашние модульные УЗИП для установки в распределительных устройствах 0,4 кВ

Для защиты внутридомовой электропроводки и бытовой техники от бросков напряжения, имеющих грозовую и переходную природу, многие производители электротехники выпускают компактные приборы модульного исполнения, которые удобно располагаются в распределительных шкафах.

Подобные УЗИП ставят на DIN-рейку.

Монтаж

Подключаются модульные УЗИП между фазным и защитным заземляющим проводом. Присоединение должно осуществляться после автоматического выключателя. При этом в момент возникновения перенапряжения и открывания варистора устройства, повышенный ток варистора протекает через выключатель, вызывая срабатывание защиты. Отключаясь, автоматический выключатель разрывает связь нагрузки с внешней сетью, являющейся источником повышенного напряжения.

Видео на тему работы модульных УЗИП

Далее:

Устройство защиты от импульсных перенапряжений. Выбор, применение, схема монтажа

Если в вашем доме установлено множество дорогой бытовой техники, лучше позаботиться об организации комплексной защиты электросети. В этой статье мы расскажем об устройствах защиты от импульсных перенапряжений, зачем они нужны, какие бывают и как устанавливаются.

 

 

Природа импульсных перенапряжений и их влияние на технику

 

Многим с детства знакома суета с отключением от сети бытовых электроприборов при первых признаках надвигающейся грозы. Сегодня электрооборудование городских сетей стало более совершенным, из-за чего многие пренебрегают элементарными устройствами защиты. В то же время проблема не исчезла совсем, бытовая техника, особенно в частных домах, все еще находится в зоне риска.

Характер возникновения импульсных перенапряжений (ИП) может быть природным и техногенным. В первом случае ИП возникают из-за попадания молнии в воздушные ЛЭП, причем расстояние между точкой попадания и подверженными риску потребителями может составлять до нескольких километров. Возможен также удар в радиомачты и молниеотводы, подключенные к основному заземляющему контуру, в этом случае в бытовой сети появляется наведенное перенапряжение.

1 — удаленный удар молнии в ЛЭП; 2 — потребители; 3 — контур заземления; 4 — близкий удар молнии в ЛЭП; 5 — прямой удар молнии в громоотвод

 

Техногенные ИП непредсказуемы, они возникают в результате коммутационных перегрузок на трансформаторных и распределительных подстанциях. При несимметричном повышении мощности (только на одной фазе) возможен резкий скачок напряжения, предусмотреть такое почти невозможно.

Импульсные напряжения очень коротки по времени (менее 0,006 с), они появляются в сети систематически и чаще всего проходят незаметно для наблюдателя. Бытовая техника рассчитана выдерживать перенапряжения до 1000 В, такие появляются наиболее часто. При более высоком напряжении гарантирован выход из строя блоков питания, возможен также пробой изоляции в проводке дома, что приводит к множественным коротким замыканиям и пожару.

 

 

Как устроен и как работает УЗИП

 

УЗИП, в зависимости от класса защиты, может иметь полупроводниковое устройство на варисторах, либо иметь контактный разрядник. В нормальном режиме УЗИП работает в режиме байпаса, ток внутри него протекает через проводящий шунт. Шунт соединен с защитным заземлением через варистор или двумя электродами со строго нормируемым зазором.

При скачке напряжения, даже очень непродолжительном, ток проходит через эти элементы и растекается по заземлению или компенсируется резким падением сопротивления в петле фаза-ноль (короткое замыкание). После стабилизации напряжения разрядник теряет пропускную способность, и устройство снова работает в нормальном режиме.

Таким образом, УЗИП на некоторое время замыкает цепь, чтобы переизбыток напряжения мог преобразоваться в тепловую энергию. Через устройство при этом проходят значительные токи — от десятков до сотни килоампер.

 

 

В чем различие между классами защиты

 

В зависимости от причин возникновения ИП, различают две характеристики волны повышенного напряжения: 8/20 и 10/350 микросекунд. Первая цифра — это время, за которое ИП набирает максимальное значение, вторая — время спада до номинальных значений. Как видно, второй тип перенапряжений более опасный.

Устройства I класса предназначены для защиты от ИП с характеристикой 10/350 мкс, наиболее часто возникающих при разряде молнии в ЛЭП ближе 1500 м к потребителю. Устройства способны кратковременно пропустить через себя ток от 25 до 100 кА, практически все приборы I класса основаны на разрядниках.

УЗИП II класса ориентированы на компенсацию ИП с характеристикой 8/20 мкс, пиковые значения тока в них колеблются от 10 до 40 кА.

Класс защиты III предназначен для компенсации перенапряжений со значениями тока менее 10 кА при характеристике ИП 8/20 мкс. Устройства класса защиты II и III основаны на полупроводниковых элементах.

Может показаться, что достаточно установки только устройств класса I, как наиболее мощных, но это не так. Проблема в том, что чем выше нижний порог пропускного тока, тем менее чувствителен УЗИП. Другими словами: при коротких и относительно низких значениях ИП мощный УЗИП может не сработать, а более чувствительный не справится с токами такой величины.

Устройства с классом защиты III рассчитаны на устранение самых низких ИП — всего в несколько тысяч вольт. Они полностью аналогичны по характеристикам устройствам защиты, устанавливаемым производителями в блоках питания бытовой техники. При дублирующей установке они первыми принимают на себя нагрузку и предотвращают срабатывание УЗИП в приборах, ресурс которых ограничен 20–30 циклами.

 

 

Есть ли необходимость в УЗИП, оценка рисков

 

Полный перечень требований к организации защиты от ИП изложен в МЭК 61643–21, определить обязательность установки можно по стандарту МЭК 62305–2, согласно которому устанавливается конкретная оценка степени риска удара молнии и вызванных им последствий.

В целом при электроснабжении от воздушных ЛЭП установка УЗИП I класса почти всегда предпочтительна, если только не был выполнен комплекс мероприятий по снижению влияния гроз на режим электроснабжения: повторное заземление опор, PEN-проводника и металлических несущих элементов, устройство громоотвода с отдельным контуром заземления, установка систем уравнивания потенциалов.

Более простой способ оценить риск — сопоставить стоимость незащищенной бытовой техники и устройств защиты. Даже в многоэтажных домах, где перенапряжения имеют весьма низкие значения при характеристике 8/20, риск пробоя изоляции или выхода из строя приборов достаточно велик.

 

 

Установка устройств в ГРЩ

 

Большинство УЗИП имеют модульное исполнение и могут быть установлены на DIN-рейку 35 мм. Единственное требование — щит для установки УЗИП должен иметь металлический корпус с обязательным подключением к защитному проводнику.

При выборе УЗИП, помимо основных рабочих характеристик, следует учитывать также номинальный рабочий ток в режиме байпаса, он должен соответствовать нагрузке в вашей электросети. Другой параметр — максимальное напряжение ограничения, оно не должно быть ниже самого высокого значения в рамках суточных колебаний.

УЗИП подключаются последовательно к питающей однофазной или трехфазной сети, соответственно через двухполюсный и четырехполюсный автоматический выключатель. Его установка необходима на случай спаивания электродов разрядника или пробоя варистора, что вызывает постоянное короткое замыкание. На верхние клеммы УЗИП подключают фазы и защитный проводник, на нижние — нулевой.

Пример подключения УЗИП: 1 — ввод; 2 — автоматический выключатель; 3 — УЗИП; 4 — шина заземления; 5 — контур заземления; 6 — счетчик электроэнергии; 7 — дифференциальный автомат; 8 — к автоматам потребителей

 

При установке нескольких защитных устройств с разными классами защиты требуется их согласование с помощью специальных дросселей, подключенных последовательно с УЗИП. Защитные устройства встраиваются в цепь по возрастанию класса. Без согласования более чувствительные УЗИП будут принимать основную нагрузку на себя и раньше выйдут из строя.

Установки дросселей можно избежать, если протяженность кабельной линии между устройствами превышает 10 метров. По этой причине УЗИП I класса монтируют на фасаде еще до счетчика, защищая от перенапряжений учетный узел, а второй и третий класс устанавливают, соответственно, на ВРУ и этажных/групповых щитках.

 

http://www.rmnt.ru/ — сайт RMNT.ru

 

Устройства защиты от импульсных перенапряжений

Одним из факторов, приводящих к повреждениям электрооборудования, являются атмосферные перенапряжения, связанные с ударами молний. Действия атмосферного электричества разделяются на:

• прямые удары молний электрооборудование;
• удары молний рядом с электрооборудованием, воздействующие на него при помощи мощного электромагнитного импульса;
• удары молний вдали от потребителей, электромагнитная волна от которых воспринимается полупроводниковыми устройствами телемеханики и связи и создает помехи для их работы.

Воздействия атмосферных перенапряжений характерны небольшой длительностью импульса – порядка десятков миллисекунд. Но на это время напряжение в сети многократно повышается. Это приводит к пробоям изоляции и повреждениям как линий связи, так и питающихся от них потребителей.

Для защиты от перенапряжений, создаваемых грозовыми разрядами, используют устройства, ограничивающие амплитудное значение напряжения до уровня, безопасного для изоляции электрооборудования.

Искровые и вентильные разрядники, ОПН

Первыми устройствами, примененными для ограничения величин перенапряжений в сети, были искровые разрядники. Действие их основано на пробое воздушного промежутка фиксированной длины при определенном напряжении.

Разрядник подключается между защищаемыми фазами и контуром молниезащиты. Для каждой из фаз устанавливается персональный элемент. Он может выполняться открытым и состоять из расположенных торцами напротив друг друга металлических прутков. А может состоять из электродов, заключенных в изолирующую оболочку.

В момент возникновения грозового перенапряжения искровой промежуток разрядника пробивается, и мощность импульса уходит в землю через контур молниезащиты. За счет этого уровень напряжения ограничивается. По окончании импульса дуга гаснет, и разрядник снова готов к работе. В нормальном режиме он не потребляет тока и не оказывает влияния на режим работы электроустановки.

Вторым устройством, защищающим изоляцию от перенапряжений, были вентильные разрядники. Они состоят из двух элементов, соединенных последовательно: многократного искрового промежутка и гасящего резистора. При перенапряжении искровые промежутки пробиваются, через них и резистор протекает ток. В результате снижается напряжение в сети. Как только возмущающее воздействие снимается, дуга в искровых промежутках гаснет, и разрядник приходит в исходное положение.

Вентильные разрядники

Вентильные разрядники герметичны и работают бесшумно, в отличие от искровых, выделяющих в атмосферу продукты горения дуги.

Вентильные и искровые разрядники применяются только в электроустановках высокого напряжения.

Предыдущие защитные устройства заменяются ограничителями перенапряжений (ОПН).

Внутри ОПН находится варистор: резистор с нелинейной зависимостью сопротивления от приложенного к нему напряжения. При превышении порогового значения напряжения ток через варистор резко возрастает, предотвращая дальнейшее его повышение. При прекращении грозового или коммутационного импульса ОПН переходит в исходное состояние.

Ограничители перенапряжений

По сравнению с предыдущими устройствами ОПН надежнее и меньших габаритов. Их характеристики подбираются более точно, что позволило выработать гибкую стратегию их эффективного применения.

Внешний вид УЗИП

Модульные ОПН для сетей низкого напряжения получили название устройства защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП).

Технические характеристики УЗИП

К ним относятся:

Форма волны импульсного перенапряжения стандартизирована для случаев:

• прямое попадание молнии – 10/350 мкс;
• воздействие непрямого действия молнии – 8/20 мкс.

Форма импульса 8/20 мксФорма импульса 10/350 мкс

По назначению УЗИП по стандарту МЭК разделяются на типы 1-3, по ГОСТ Р 51992-2002 они разделяются на классы испытаний (I – III). Соответствие и назначение этих характеристик указано в таблице.

Типы по IEC 61643	Классы по ГОСТ Р 51992-2002	Назначение	Место установки
1	I	Для ограничения перенапряжений от прямых ударов молний	На вводе в здание, в главном распределительном щите
2	II	Для ограничения перенапряжений от далеких ударов молний и коммутационных перенапряжений	На вводах, где не существует опасности прямых ударов
1+2	I+II	Объединяются характеристики типов УЗИП 1 и 2	Как для типов 1 или 2
3	III	Для защиты чувствительных потребителей. Имеют самый низкий уровень защитного напряжения	Для непосредственной установки у потребителей

По конструктивному исполнению УЗИП выпускаются с разным числом полюсов: от одного до четырех.

Выбор УЗИП

Для начала нужно определить степень воздействия молний или коммутационных перенапряжений на защищаемый объект. Для этого используются данные об интенсивности грозовых разрядов в месте установки, учитывается наличие устройств молниезащиты, линий электропередачи и их протяженность. Если ввод в дом выполнен кабельной линией, то она более защищена от прямых ударов молний, чем воздушная.

Электроустановка здания разделяется на зоны, защищаемые УЗИП соответствующих классов. Задача такого разделения: ступенчато снизить уровень перенапряжения так, чтобы более мощные устройства гасили основную волну перенапряжения, а по мере ее продвижения по распределительной сети устройства низшего класса дополнительно снижали ее воздействие, обеспечивая минимум в точке подключения потребителей.

Одновременно с этим безопасность электрооборудования обеспечивается выбором класса изоляции, соответствующего зоне защиты.

Распределение УЗИП по зонам защиты

На вводе в здание устанавливаются УЗИП типов 1 или 1+2. Они выдерживают импульс от прямого удара молнии, снижая его до величины, допустимой для электрооборудования с классом изоляции IV (до 6 кВ). Точка установки УЗИП – во вводном щитке, ВРУ (вводном распределительном устройстве) или ГРЩ (главном распределительном щитке).

Класс изоляции электрооборудования, расположенного в этих распределительных устройствах после УЗИП, должен быть не хуже III (до 4 кВ).

Следующий рубеж защиты – распределительные щитки, подключенные к ВРУ или ГРЩ в глубине здания. На их входе устанавливаются УЗИП типа II, снижающие уровень перенапряжения до величины, приемлемой для электрооборудования с классом изоляции II (2.5 кВ). Так защищаются потребители, включающиеся непосредственно в розетки питания и устройства освещения.

При необходимости защиты электрооборудования, наиболее чувствительного к помехам (компьютерная техника, устройства связи), применяются УЗИП типа 3, устанавливающиеся в непосредственной близости от защищаемого объекта.

Требования к подключению УЗИП

При трехфазном питании и системе заземления TN-C к УЗИП подключаются все три фазы напряжения. В случае с системами TN-C-S или TN-S – к трем фазам добавляется нулевой рабочий проводник. Вывод «РЕ» соединяется с главной заземляющей шиной ВРУ или шиной РЕ распределительного щитка. Главная заземляющая шина соединяется с контуром заземления здания.

Пример подключения УЗИП

УЗИП защищается либо автоматическим выключателем ввода в здание (или вводным выключателем щитка), или персонально установленными предохранителями.

Оцените качество статьи:

Как правильно выбрать сетевой фильтр?

Выбор подходящего разрядника для защиты от перенапряжений и защитных автоматов включает рассмотрение широкого диапазона параметров, связанных с типами устройств защиты от перенапряжения, устройством выключателя и оценкой рисков.

Три практических правила выбора разрядников для защиты от перенапряжений

Теперь, когда мы установили, что разрядники для защиты от перенапряжений должны быть основой системы молниезащиты, пора подумать о том, как выбрать правильный разрядник.Легче сказать, чем сделать. Вот несколько практических правил установки устройства защиты от перенапряжения (SPD):

1. Ознакомьтесь с типами или категорией SPD.
2. Оценить риск удара молнии и разрядную мощность.
3. Используйте устройства для защиты самого ограничителя перенапряжения.

Для защиты распределительного щита достаточно установить разрядник типа 2 с разрядной емкостью In> 5 кА (8/20).

Оценка рисков

Оценка риска, как правило, сложный и кропотливый процесс.Хорошая отправная точка — подумать о том, какие области наиболее и наименее подвержены риску. Затем вы можете выбрать тип SPD, который лучше всего подходит для того типа здания, которое вы планируете защищать, — если в нем есть коммутатор с одним служебным вводом.

Молния поражает 90% земли. Некоторые детали очень подвержены ударам молнии. Некоторых почти нет. Например, плотность молний (количество ударов на километр в год) в Бельгии составляет 1 нг, а в Южной Африке — 150 нг.

Однако плотность молний не представляет как таковую риска.Франция, например, включает его в свой национальный стандарт NF C 15-100. В Испании нет.

Один или два совета по оценке рисков

Используйте европейский стандарт оценки рисков EN 62305-2. В некоторых странах использование стандарта является обязательным при рассмотрении защиты от перенапряжения для больших и / или высокочувствительных зданий, таких как промышленные объекты, больницы и центры обработки данных.

В противном случае помните об этом практическом правиле: всегда устанавливайте ограничитель перенапряжения типа 2. Если расстояние между ограничителем перенапряжения и защищаемым оборудованием превышает 10 метров, добавьте разрядник типа 2 или типа 3.

Защитите свои устройства защиты от перенапряжения

Хотя ОПН не срабатывает, возможны следующие сценарии завершения срока службы:

1. Температурный разгон, вызванный постоянными чрезмерными ограничениями SPD, не превышающими его атрибутов молнии, может привести к медленному разрушению внутренних компонентов. Отключение SPD обеспечивается плавким предохранителем, связанным с электронными компонентами (MOV) внутри SPD.
2. Короткое замыкание из-за превышения максимальной пропускной способности или из-за неисправности ниже 50 Гц в электрической распределительной сети (например,г. разрыв нейтрали, инверсия фаза-нейтраль). Отключение SPD обеспечивается внешним или встроенным устройством защиты от короткого замыкания, например предохранителем или автоматическим выключателем. Хотя вам, возможно, придется выбрать внешний автоматический выключатель, все больше и больше производителей включают их в один и тот же корпус.

Вы выбираете автоматический выключатель в соответствии с током короткого замыкания в здании, где установлен ОПН. Так, например, для жилого дома подходит размыкающий выключатель с током отключения при коротком замыкании <6 кА.Для офиса это обычно 15кА или 20кА.

Но определение совпадений — дело тонкое. Производители публикуют таблицы согласования ОПН / выключателя.

Выбор подходящего разрядника для защиты от перенапряжений и автоматического выключателя — с первого взгляда

Схема, приведенная ниже, дает вам представление об основных параметрах, которые следует учитывать при выборе защиты от перенапряжения.

Еще лучше — сделайте осознанный и исчерпывающий выбор ОПН

Проверьте и загрузите это программное обеспечение (5.2Mo), чтобы узнать о выборе подходящих устройств защиты от перенапряжения и автоматических выключателей для правильного применения.

ПРИНЦИП И КОНСТРУКЦИЯ ЗАЩИТЫ ОТ НАПРЯЖЕНИЯ

Схема защиты от перенапряжения — это та, которую многие называют защитой от скачков напряжения в линиях сети переменного тока; однако это не ограничено конкретно линиями сети переменного тока. Устройство защиты от перенапряжения или устройство защиты от перенапряжения — это устройство, которое обеспечивает подавление перенапряжения или скачков напряжения, чтобы чувствительные устройства не были повреждены.

Устройство защиты от перенапряжения может выдерживать скачки напряжения до нескольких киловольт (в зависимости от типа устройства защиты от перенапряжения). Существуют также ограничители перенапряжения, рассчитанные только на несколько сотен вольт, и так далее. Хотя устройство защиты от перенапряжения спроектировано так, чтобы выдерживать скачки высокого напряжения в течение короткого периода времени, оно не рассчитано на работу с высокими напряжениями в течение длительного времени.

Что такое скачок?

Всплеск в целом — это внезапное увеличение уровня или величины от нормального или стандартного значения.В электричестве скачок напряжения часто используется для описания переходного процесса напряжения, скачка напряжения или скачков напряжения. Скачки напряжения, скачки или переходные процессы не являются постоянным событием. Это происходит только в течение короткого периода времени, но более чем достаточно, чтобы разрушить устройства, если нет контрмер.

Скачок напряжения присутствует не только в линиях электропередач, но и в цепях с индуктивными свойствами. Однако скачок напряжения в линиях электропередачи является наиболее разрушительным, поскольку он может достигать нескольких киловольт.

На рисунке ниже показан скачок напряжения в сети переменного тока.

Устройство защиты от перенапряжения для переходных процессов в сети переменного тока обычно устанавливается в домах, офисах и зданиях для предотвращения повреждения приборов или устройств. Его следует устанавливать в том разделе, где все устройства или устройства получают свои источники. Таким образом, все устройства будут защищены от скачков и скачков напряжения в сети. Такой подход называется универсальной защитой от перенапряжения . Универсальный сетевой фильтр может не понадобиться, если все приборы или устройства имеют свою локальную схему защиты от перенапряжения.

Две основные категории схем защиты от перенапряжения, используемых в линиях электропередач

1. Первичный ограничитель перенапряжения

Устройство первичной защиты от перенапряжения устанавливается в точке ввода электропроводки дома, офиса или здания. Он защитит все устройства или устройства, которые подключаются к линии после точки входа. В общем, первичный сетевой фильтр очень мощный; однако он огромный и громоздкий, а также дорогой.

2.Вторичный сетевой фильтр

Вторичный сетевой фильтр не такой эффективный и мощный, как первичный.

Однако он портативный и удобный в использовании. В основном, этот тип устройства защиты от перенапряжения легко подключается к розеткам. Он будет обеспечивать защиту только для устройств, которые получают питание от розетки, к которой установлен вторичный сетевой фильтр.

На схеме ниже показано, как в здании устанавливаются первичные и вторичные устройства защиты от перенапряжения.

Общие типы вторичных цепей защиты от перенапряжения

Известно несколько вторичных схем защиты от перенапряжения. Один из них — это так называемые удлинители . Сетевые фильтры легко подключаются к розетке. Помимо этого, он поставляется с несколькими розетками, к которым могут подключаться несколько устройств и приборов, которые защищены от скачков напряжения. Самая важная особенность удлинителя — способность отключать питание в случае скачка напряжения.

Другой известный тип вторичного устройства защиты от перенапряжения — это хорошо известный ИБП или источник бесперебойного питания . Некоторые сложные ИБП имеют встроенное устройство защиты от перенапряжения, которое обеспечивает те же функции безопасности, что и удлинитель.

Как работает сетевой фильтр?

Есть разновидность устройства защиты от перенапряжения

, который может отключать питание при скачке напряжения. Этот тип сетевого фильтра сложнее, сложнее и, конечно, дорого.Основными компонентами этого типа являются датчик напряжения , контроллер и схема фиксации / разблокировки . Датчик напряжения будет следить за линейным напряжением, контроллер считывает измеренное напряжение и решает, когда сигнализировать об окончании напряжения в цепи фиксации / разблокировки. Цепь фиксации / разблокировки представляет собой управляемый силовой контактор или переключатель питания, который может подключать или отключать сетевое напряжение.

Существует также устройство защиты от перенапряжения, которое не обеспечивает отключение напряжения, а просто фиксирует переходные процессы напряжения и поглощает энергию.Этот тип защиты от перенапряжения обычно используется как встроенная защита от перенапряжения, например, в импульсном источнике питания. Этот тип защиты эффективен до нескольких тысяч вольт. Этот тип защиты от перенапряжения лучше всего описать в схеме, показанной на рисунке ниже.

Устройство защиты от перенапряжения 1 в ЛИНИИ 1 и 2 переменного тока называется подавлением перенапряжения в дифференциальном режиме. В то время как оба устройства защиты от перенапряжений 2 и 3 называются синфазным подавлением перенапряжения. Подавление скачков напряжения в дифференциальном режиме ограничивает любые скачки напряжения на ЛИНИИ 1 и 2 переменного тока.Он называется дифференциальным, потому что устанавливается поперек двух горячих проводов. С другой стороны, общий режим — это термин, используемый для устройств защиты от перенапряжения 2 и 3, поскольку оба являются ограничением переходных процессов напряжения на отдельном горячем проводе по отношению к земле или земле. При не столь жестких требованиях к перенапряжениям устройства защиты от перенапряжения 1 уже достаточно для соответствия стандарту. Однако

для очень строгих требований, таких как повышенное импульсное напряжение, добавляются устройства защиты от перенапряжения 2 и 3.

Причины скачков напряжения

Существует несколько факторов, вызывающих скачок напряжения.Это может быть из-за молнии, переключения энергосистемы, например, конденсаторных батарей, резонансных цепей с переключающими устройствами, неисправной проводки, а также внезапного включения и выключения переключателей, электродвигателей и других высокоиндуктивных приборов и устройств. Скачки напряжения в сети переменного тока присутствуют в любой точке мира. Поэтому рекомендуется защитить устройства и приборы от этого разрушительного события.

Некоторая распространенная среда перенапряжения

Это распространенный путь, по которому скачки напряжения или скачки напряжения могут попасть в устройства или устройства, использующие его.

Линии электропередач — это среда номер один для перенапряжения, поскольку все электрические и электронные устройства используют энергию от линии переменного тока. Скачки напряжения в сети переменного тока распространены во всем мире.

RF линии — включая антенну. Антенна восприимчива к ударам молнии. Молния способна вызвать всплеск очень высокого напряжения за короткое время. Когда молния поражает антенну, она проникает в РЧ-приемник.

Автомобильный генератор — В автомобильной электронике также определяется скачок напряжения.Это связано с тем, что генератор переменного тока может создавать всплески высокого напряжения во время сброса нагрузки.

Индуктивные цепи / нагрузки — любые индуктивные цепи или нагрузки всегда создают импульсное напряжение. Чаще всего такой выброс называют индуктивной отдачей.

Стандарт перенапряжения, определенный в IEC

IEC 61000-4-5 определяет стандарт для перенапряжения в линиях переменного тока. В таблице ниже приведены конкретные объяснения классов и уровней напряжения. Таблица взята из ссылки ниже

В соответствии с этим стандартом максимальное переходное напряжение, которое устройство должно выдерживать и выдерживать, составляет 4 кВ для класса 4 (хотя есть класс 5, но он по-прежнему называет его классом 4).

Переходное напряжение, определенное стандартом IEC 61000-4-5 , смоделировано с помощью рисунка ниже. Он имеет нарастание на 1,2 мсек при ширине импульса 50 мксек. Таблица взята из ссылки ниже

AN4275 компании STMicroelectronics.

IEC 61000-4-5 также определяет формы тока короткого замыкания, как показано на рисунке ниже. Он имеет нарастание 8 мкс и ширину импульса 20 мкс. Таблица взята из AN4275 компании STMicroelectronics.

В таблице ниже указан соответствующий уровень импульсного тока или тока короткого замыкания для каждого класса.Наихудшее значение — 2000 А. Таблица взята из AN4275 компании STMicroelectronics.

Что это за ток короткого замыкания согласно IEC 61000-4-5? Чтобы ответить на этот вопрос, позвольте мне начать с того, что все оборудование, подключенное к линиям электропередач, должно иметь защиту от перенапряжения. Защита от перенапряжения работает, ограничивая переходные напряжения до более безопасного уровня. После срабатывания схемы защиты от перенапряжения произойдет короткое замыкание от источника к устройству защиты и обратно к заземлению источника.

Как разработать схему защиты от перенапряжения

Спроектировать устройство защиты от перенапряжения несложно. Фактически, встроенная защита от перенапряжения для некоторого электронного оборудования может быть только одним устройством. Это может быть MOV, металлооксидный варистор или ограничители переходных напряжений TVS. Предположим, что на иллюстрации ниже устройства защиты от перенапряжения 1–3 могут быть MOV или TVS.

Иногда устройства защиты от перенапряжения между линиями переменного тока достаточно, чтобы соответствовать стандарту IEC.В некоторых случаях требуется схема защиты от перенапряжения между линией и землей. Это особенно важно при более высоких требованиях к импульсному напряжению (4 кВ и выше).

Использование MOV в качестве устройства защиты от перенапряжения

Основные свойства

• MOV — Металлооксидный варистор; обычно используется защита от перенапряжения в линиях электропередач
• MOV — резистор, зависящий от напряжения
• MOV Работа похожа на диод, который имеет нелинейные и неомические характеристики тока и напряжения, но двунаправленный
• Его работу также можно сравнить с двунаправленным ограничителем переходного напряжения TVS
• Когда напряжение зажима не достигается, действует разрыв цепи

Ниже представлена ​​вольт-амперная кривая MOV.Как видите, он имеет почти постоянное напряжение в квадрантах 1 и 3, что делает его двунаправленным устройством. ZnO и SiC обозначают оксид цинка и карбид кремния соответственно. Это два распространенных материала, из которых изготавливается MOV.

Выбор устройства

Для универсальной линии 90–264 В переменного тока обычное номинальное напряжение MOV будет 300 В среднеквадратического значения. 300Vrms — это среднеквадратичное значение или постоянное приложенное напряжение, которое может выдерживать MOV. Это еще не напряжение зажима. Например, мы собираемся использовать предохранитель TMOV14RP300ML2B7 от Littel, его номинальное напряжение переменного тока составляет 300 В переменного тока, но его напряжение фиксации составляет 775 В при пиковом токе 50 А, в соответствии с таблицей данных.

Следующее, что нужно проверить, это то, что номинальный импульсный ток MOV способен выдерживать уровень, указанный в таблице 2 выше (с учетом максимального уровня). Основываясь на выбранной таблице данных MOV ниже, при 2000 А и длительности импульса 20 мксек, MOV способен обрабатывать более 15 ударов, но менее 100 ударов. Я нанес пунктирную линию на графике устройства, оценивая 2000А.

Хотя в таблице данных указано напряжение зажима, оно может больше не действовать при 2000 А. График ниже показывает соответствующее напряжение зажима при 2000 А с использованием выбранного MOV.Пересечение желтых линий — это напряжение зажима. Обратите внимание, что оно уже превышает 1000 В. Убедитесь, что все устройства, используемые в оборудовании, могут выдерживать этот уровень напряжения. В противном случае рассмотрите другой MOV с более низким напряжением ограничения.

MOV Идеальное место для защиты от скачков напряжения в линии электропередач

MOV, который действует как устройство защиты от перенапряжения, должен быть установлен в непосредственной близости от предохранителя, как показано на рисунке ниже. При такой схеме подключения, когда импульсный ток становится слишком большим, чтобы его мог обработать MOV, предохранитель выйдет из строя и разомкнет цепь, что позволит избежать возможного катастрофического отказа.

Подавление перенапряжения в автомобильной промышленности

Как упоминалось выше, скачки напряжения происходят не только в линиях электропередачи переменного тока. Скачки напряжения также очень распространены в автомобильных системах. В автомобильной системе используется только свинцово-кислотная батарея с типичным напряжением полной зарядки около 12,9 В для 6 последовательно соединенных ячеек с напряжением 2,15 В на каждую ячейку. В расчетах часто используется максимальное напряжение батареи 14 В. Этот уровень не является разрушительным, и устройств с рейтингом 30 В более чем достаточно, чтобы выжить в долгосрочной перспективе.Однако такое восприятие верно только в установившемся режиме, но не во время так называемого «сброса нагрузки». Сброс нагрузки — это термин, используемый для описания внезапного отключения аккумуляторной батареи во время ее зарядки от генератора. Для системы на 12 В сброс нагрузки может привести к скачку напряжения до 120 В, что более чем достаточно для разрушения устройств, если не принять во внимание.

Чтобы противодействовать этому сценарию сброса нагрузки, часто используется схема защиты от перенапряжения, такая как варистор.

В автомобилестроении форма сигнала сброса нагрузки определяется стандартом ISO 7637, как показано на рисунке ниже.Пиковое напряжение составляет максимум 125 В. Нарастание и длительность импульса (T1 и T) больше по сравнению со стандартом, определенным в IEC 61000-4-5.

Идеальное расположение ограничителей перенапряжения в автомобилестроении

Пример выбора варистора для низкого напряжения постоянного тока, например, для автомобильных систем

Требования к конструкции

Вход: 24 В постоянного тока

Форма волны тока для скачка напряжения 8/20 мкс; напряжение равно 1.2/50 мкс

Пиковый импульсный ток: 800A

Должен пережить 40 скачков

Чувствительные устройства для защиты рассчитаны на 250 В максимум

Определение постоянного напряжения варистора

Для системы на 24 В также не выбирайте варистор с номинальным напряжением 24 В. Вместо этого включите минимум 20% запаса прочности. Однако не преувеличивайте запас, так как он будет соответствовать физически большому варистору и более высокому напряжению ограничения.

Итак,

Напряжение варистора = 24 В x 1.2 = 28,8 В

На основании списка низковольтных варисторов Littelfuse, я бы предпочел использовать деталь с напряжением 31 В постоянного тока

рейтинг.

Выберите часть, которая соответствует импульсному току и количеству импульсов

Вышеуказанные части с номиналом 31 В постоянного тока являются кандидатами. Однако есть еще несколько критериев, которым необходимо удовлетворить. Рассмотрим пиковый импульсный ток и количество импульсов и выберем ту часть, которая сможет удовлетворить его с запасом.

Ниже приведена длительность импульса в микросекундах в сравнении с допустимым пиковым импульсным током в амперах для детали диаметром 14 мм, указанной в таблице выше. Судя по графику, при токе 800А 14-миллиметровая деталь не может выдержать необходимое количество импульсов. Поэтому не выбирайте эту часть.

Ниже представлен график для детали диаметром 20 мм. При пиковом импульсном токе 800 А устройство может гарантировать более 40 импульсов. Поэтому выбирайте деталь размером 20мм.

В приведенной выше таблице есть две части размером 20 мм.Мы рассмотрим первый V20E25P. Как упоминалось ранее, мы не можем выбирать часть, потому что она будет соответствовать более высокому напряжению зажима.

Проверка напряжения зажима

Последний шаг — проверка напряжения зажима. Все, что мы сделали до сих пор, будет бесполезно, если максимальное напряжение фиксации превышает требования. Ниже указано максимальное напряжение зажима для деталей диаметром 20 мм. Как видно из графика, V20E25P — идеальное устройство для защиты от перенапряжения.

Связанные

Лучшая защита от перенапряжения Ethernet — отличные предложения по защите от перенапряжения Ethernet от глобальных продавцов устройств защиты от перенапряжения Ethernet

Отличные новости !!! Вы находитесь в нужном месте для защиты от перенапряжения Ethernet. К настоящему времени вы уже знаете, что что бы вы ни искали, вы обязательно найдете это на AliExpress. У нас буквально тысячи отличных продуктов во всех товарных категориях.Ищете ли вы товары высокого класса или дешевые и недорогие оптовые закупки, мы гарантируем, что он есть на AliExpress.

Вы найдете официальные магазины торговых марок наряду с небольшими независимыми продавцами со скидками, каждый из которых предлагает быструю доставку и надежные, а также удобные и безопасные способы оплаты, независимо от того, сколько вы решите потратить.

AliExpress никогда не уступит по выбору, качеству и цене.Каждый день вы будете находить новые онлайн-предложения, скидки в магазинах и возможность сэкономить еще больше, собирая купоны. Но вам, возможно, придется действовать быстро, поскольку эта лучшая защита от перенапряжения Ethernet в кратчайшие сроки станет одним из самых востребованных бестселлеров. Подумайте, как вам будут завидовать друзья, когда вы скажете им, что получили защиту от перенапряжения Ethernet на AliExpress. Благодаря самым низким ценам в Интернете, дешевым тарифам на доставку и возможности получения на месте вы можете еще больше сэкономить.

Если вы все еще не уверены в защите от перенапряжения Ethernet и думаете о выборе аналогичного продукта, AliExpress — отличное место для сравнения цен и продавцов.Мы поможем вам разобраться, стоит ли доплачивать за высококачественную версию или вы получаете столь же выгодную сделку, приобретая более дешевую вещь. И, если вы просто хотите побаловать себя и потратиться на самую дорогую версию, AliExpress всегда позаботится о том, чтобы вы могли получить лучшую цену за свои деньги, даже сообщая вам, когда вам будет лучше дождаться начала рекламной акции. и ожидаемая экономия.AliExpress гордится тем, что у вас всегда есть осознанный выбор при покупке в одном из сотен магазинов и продавцов на нашей платформе.Реальные покупатели оценивают качество обслуживания, цену и качество каждого магазина и продавца. Кроме того, вы можете узнать рейтинги магазина или отдельных продавцов, а также сравнить цены, доставку и скидки на один и тот же продукт, прочитав комментарии и отзывы, оставленные пользователями. Каждая покупка имеет звездный рейтинг и часто имеет комментарии, оставленные предыдущими клиентами, описывающими их опыт транзакций, поэтому вы можете покупать с уверенностью каждый раз. Короче говоря, вам не нужно верить нам на слово — просто слушайте миллионы наших довольных клиентов.

А если вы новичок на AliExpress, мы откроем вам секрет. Непосредственно перед тем, как вы нажмете «купить сейчас» в процессе транзакции, найдите время, чтобы проверить купоны — и вы сэкономите еще больше. Вы можете найти купоны магазина, купоны AliExpress или собирать купоны каждый день, играя в игры в приложении AliExpress. Вместе с бесплатной доставкой, которую предлагают большинство продавцов на нашем сайте, вы сможете приобрести защиту от перенапряжения для Ethernet по самой выгодной цене.

У нас всегда есть новейшие технологии, новейшие тенденции и самые обсуждаемые лейблы. На AliExpress отличное качество, цена и сервис всегда в стандартной комплектации. Начните самый лучший шоппинг прямо здесь.

Защита от перенапряжения для жилых помещений | Устройства защиты от перенапряжения

Соединенные Штаты Америки

Перейти на глобальный веб-сайт Siemens

английский Deutsch

Siemens в вашей стране / регионе

.