Узип принцип работы

Классификация устройств защиты от импульсных перенапряжений

Классификация УЗИП

Аппараты защиты от импульсных напряжений являются широким и обобщенным понятием. В эту категорию устройств входят приборы, которые можно подразделить на классы:

• I класс. Предназначены для защиты от непосредственного воздействия грозового разряда. Данными устройствами в обязательном порядке должны укомплектовываться вводно-распределительные устройства (ВРУ) административных и промышленных зданий и жилых многоквартирных домов.
• II класс. Обеспечивают защиту электрических распределительных сетей от перенапряжений, вызванных коммутационными процессами, а также выполняющие функции второй ступени защиты от воздействия удара молнии. Монтируются и подключаются к сети в распределительных щитах.
• III класс. Применяются, чтобы обезопасить аппаратуру от импульсных перенапряжений, вызванных остаточными бросками напряжений и несимметричным распределением напряжения между фазой и нулевым проводом. Устройства данного класса работают также в режиме фильтров высокочастотных помех. Наиболее актуальны для условий частного дома или квартиры, подключаются и устанавливаются непосредственно у потребителей. Особой популярностью пользуются устройства, которые изготавливаются, как модули, оснащенные быстросъемным креплением для установки на din-рейку, либо имеют конфигурацию электрических штепсельных розеток или сетевых вилок.

Типы устройств

Все устройства, обеспечивающие защиту от импульсных перенапряжений, подразделяются на два типа, которые отличаются по конструкции и принципу действия. Рассмотрим, как работает УЗИП разных видов.

Вентильные и искровые разрядники. Принцип действия разрядников основан на использовании эффекта искровых промежутков. В конструкции разрядников предусмотрен воздушный зазор в перемычке, соединяющей фазы линии электропередач с заземляющим контуром. При номинальной величине напряжения цепь в перемычке разорвана. В случае воздействия грозового разряда в результате перенапряжения в ЛЭП происходит пробой воздушного зазора, цепь между фазой и землей замыкается, импульс высокого напряжения уходит напрямую в землю. Конструкция вентильного разрядника в цепи с искровым промежутком предусматривает резистор, на котором происходит гашение высоковольтного импульса. Разрядники в большинстве случаев находят применение в сетях высокого напряжения.

Ограничители перенапряжения (ОПН). Данные устройства пришли на смену устаревшим и громоздким разрядникам. Для того чтобы понять, как работает ограничитель, надо вспомнить свойства нелинейных резисторов, принцип работы ОПН построен на использовании их вольтамперных характеристик. В качестве нелинейных резисторов в УЗИП используется варистор. Для людей не искушенных в тонкостях электротехники, немного информации, из чего состоит и как он работает. В качестве основного материала для изготовления варисторов служит оксид цинка. В смеси с окислами других металлов создается сборка, состоящая из p-n переходов, обладающая вольтамперными характеристиками. Когда величина напряжения в сети соответствует номинальным параметрам, ток в цепи варистора близок к нулю. В момент возникновения перенапряжения на p-n переходах происходит резкое возрастание тока, что приводит к снижению напряжения до номинальной величины. После нормализации параметров сети варистор возвращается в непроводящий режим и влияние на работу устройства не оказывает.

Компактные размеры ОПН и обширный диапазон разновидностей данных приборов позволили значительно расширить область применения этих устройств, появилась возможность использования УЗИП, как средства защиты от перенапряжений для частного дома или квартиры. Однако ограничители импульсных напряжений, собранные на варисторах, несмотря на все свои преимущества по сравнению с разрядниками, имеют один существенный недостаток – ограничение ресурса работы. Вследствие встроенной в них тепловой защиты, прибор после срабатывания остается некоторое время неработоспособным, по этой причине на корпусе УЗИП предусмотрено быстросъемное устройство, позволяющее произвести быструю замену модуля.

Более подробно о том, что такое УЗИП и какое у него назначение, вы можете узнать из видео:

Как обустроить защиту?

Прежде чем приступить к установке и подключению средств защиты от импульсных перенапряжений, необходимо сделать заземление в доме, иначе все работы по обустройству УЗИП потеряют весь смысл. Классическая схема предусматривает 3 уровня защиты. На вводе устанавливаются разрядники (УЗИП класс I) , обеспечивающие грозозащиту. Следующее защитное устройство класс II, как правило, ОПН подключается в распределительном щите дома. Степень его защиты должна обеспечивать снижение величины перенапряжения до параметров безопасных для бытовых приборов и сети освещения. В непосредственной близости электронных изделий, чувствительных к колебаниям по току и напряжению желательно подключить УЗИП класса III.

При подключении УЗИП необходимо предусмотреть их токовую защиту и защиту от коротких замыканий вводным автоматическим выключателем или плавкими предохранителями. Подробнее о монтаже данных защитных устройств мы расскажем в отдельной статье.

Напоследок рекомендуем просмотреть полезное видео, в котором подробно рассмотрена классификация устройств защиты от перенапряжений, принцип действия и советы по выбору подходящего аппарата:

Вот мы и рассмотрели принцип работы УЗИП, классы и разницу между ними. Надеемся, предоставленная информация была для вас полезной!

Будет интересно прочитать:

УЗИП: особенности выбора и применения

Дата публикации: 13 Марта 2018 г.

Что такое УЗИП и для чего оно нужно?

Ограничитель перенапряжения в электроустановках напряжением до 1 кВ называют устройством защиты от импульсных перенапряжений – УЗИП. Устройства защиты от импульсных перенапряжений – как раз и призваны защитить электрооборудование от подобных ситуаций. Они служат для ограничения переходных перенапряжений и отвода импульсов тока на землю, снижения амплитуды перенапряжения до уровня, безопасного для электрических установок и оборудования. УЗИП применяются как в гражданском строительстве, так и на промышленных объектах.

Основной российский документ, определяющий, что такое УЗИП, это ГОСТ Р 51992-2002, «Устройства для защиты от импульсных перенапряжений в низковольтных силовых распределительных системах».

УЗИП призваны обеспечить защиту от ударов молнии в систему молниезащиты здания (объекта) или воздушную линию электропередач (ЛЭП), защитить высокочувствительное оборудование и технику от импульсных перенапряжений и коммутационных бросков питания. Широкое распространение получили УЗИП с быстросъемным креплением для установки на DIN-рейку.

Аппараты защиты от импульсных напряжений включают в себя устройства нескольких категорий.

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

Как работает УЗИП?

УЗИП устраняет перенапряжения:

· Несимметричный (синфазный) режим: фаза – земля и нейтраль – земля.

· Симметричный (дифференциальный) режим: фаза – фаза или фаза – нейтраль.

В несимметричном режиме при превышении напряжением пороговой величины устройство защиты отводит энергию на землю. В симметричном режиме отводимая энергия направляется на другой активный проводник.

Схема подключения УЗИП в однофазной и трехфазной сети системы TN-S. В системе заземления TN-C применяется трехполюсное УЗИП. В нем нет контакта для подключения нулевого проводника.

По принципу действия УЗИП разделяются вентильные и искровые разрядники, нередко применяемые в сетях высокого напряжения, и ограничители перенапряжения с варисторами.

В разрядниках при воздействии грозового разряда в результате перенапряжения пробивает воздушный зазор в перемычке, соединяющей фазы с заземляющим контуром, и импульс высокого напряжения уходит в землю. В вентильных разрядниках гашение высоковольтного импульса в цепи с искровым промежутком происходит на резисторе.

УЗИП на основе газонаполненных разрядников рекомендуется к применению в зданиях с внешней системой молниезащиты или снабжаемых электроэнергией по воздушным линиям.

В варисторных устройствах варистор подключается параллельно с защищаемым оборудованием. При отсутствии импульсных напряжений, ток, проходящий через варистор очень мал (близок к нулю), но как только возникает перенапряжение, сопротивление варистора резко падает, и он пропускает его, рассеивая поглощенную энергию. Это приводит к снижению напряжения до номинала, и варистор возвращается в непроводящий режим.

УЗИП имеет встроенную тепловую защиту, которая обеспечивает защиту от выгорания в конце срока службы. Но со временем, после нескольких срабатываний, варисторное устройство защиты от перенапряжений становится проводящим. Индикатор информирует о завершении срока службы. Некоторые УЗИП предусматривают дистанционную индикацию.

Как выбрать УЗИП?

При проектировании защиты от перенапряжений в сетях до 1 кВ, как правило, предусматривают три уровня защиты, каждая из которых рассчитана на определенный уровень импульсных токов и форму фронта волны. На вводе устанавливаются разрядники (УЗИП класса I), обеспечивающие молниезащиту. Следующее защитное устройство класса II подключается в распределительном щите дома. Оно должно снижать перенапряжения до уровня, безопасного для бытовых приборов и электросети. В непосредственной близости от оборудования, чувствительного к броскам в сети, можно подключить УЗИП класса III. Предпочтительнее использовать УЗИП одного вендора.

Для координации работы ступеней защиты устройства должны располагаться на определенном расстоянии друг от друга – более 10 метров по питающему кабелю. При меньших дистанциях требуется включение дросселя, возмещающего недостающие активно-индуктивные сопротивления проводов. Также рекомендуется защищать УЗИП с помощью плавких вставок.

При каскадной защите требуется минимальный интервал 10 м между устройствами защиты.

Классы УЗИП не являются унифицированными и зависят от конкретной страны. Каждая строительная организация может ссылаться на один из трех классов испытаний. Европейский стандарт EN 61643-11 включает определенные требования по стандарту МЭК 61643-1. На основе МЭК 61643 создан российский ГОСТ Р 51992.

Оценка значимости защищаемого оборудования.

Необходимость защиты, экономические преимущества устройств защиты и соответствующие устройства защиты должны определяться с учетом факторов риска: соответствующие нормы прописаны в МЭК 62305-2. Критерии проектирования, монтажа и техобслуживания учитываются для трех отдельных групп. Первая группа включает меры защиты для минимизации риска ущерба имуществу и вреда здоровью людей (МЭК 62305-3), вторая группа – меры защиты для минимизации отказов электрических и электронных систем (МЭК 62305-4), третья группа – для минимизации рисков ущерба имуществу и отказов инженерных систем (МЭК 62305-5).

Оценка риска воздействия на объект.

Нормы установки молниезащитных разрядников прописаны в международном стандарте МЭК 61643-12 (Принципы выбора и применения). Несколько полезных разделов содержит международный стандарт МЭК 60364 (Электроустановки зданий):

· МЭК 60364-4-443 (Защита для обеспечения безопасности). Если установка запитывается от воздушной линии или включает в себя такую линию, должно предусматриваться устройство защиты от атмосферных перенапряжений, если грозовой уровень для рассматриваемого объекта соответствует классу внешних воздействий AQ 1 (более 25 дней с грозами в год).

· МЭК 60364-4-443-4 (Выбор оборудования установки). Этот раздел помогает в выборе уровня защиты для разрядника в зависимости от защищаемых нагрузок. Номинальное остаточное напряжение устройств защиты не должно превышать выдерживаемого импульсного напряжения категории II.

Выбор оборудования по МЭК 60364.

В качестве первой ступени лучше применять УЗИП на базе разрядников без съемного модуля. Вряд ли вам удастся найти варисторное устройство с номинальным током Iimp более 20 кА. Шкаф, в котором установлено УЗИП такого типа, должен быть из несгораемого материала.

Важнейшим параметром, характеризующим УЗИП, является уровень напряжения защиты Up. Он не должен превышать стойкость электрооборудования к импульсному напряжению. Для УЗИП I-го класса Up не превышает 4 кВ. Уровень напряжения защиты Up для устройств II-го класса не должен превышать 2,5 кВ, для III-го класса – 1,5 кВ. Это тот уровень, который должна выдерживать техника.

Ещё несколько важных параметров, которые необходимо знать для выбора УЗИП. Максимальное длительное рабочее напряжение Uc – действующее значение переменного или постоянного тока, которое длительно подаётся на УЗИП. Оно равно номинальному напряжению с учетом возможного завышения напряжения в электросети.

Минимальное требуемое значение Uc для УЗИП в зависимости от системы заземления сети.

Номинальный ток нагрузки IL – максимальный длительный переменный (действующее значение) или постоянный ток, который может подаваться к нагрузке. Этот параметр важен для УЗИП, подключаемых в сеть последовательно с защищаемым оборудованием. УЗИП обычно подключаются параллельно цепи, поэтому данный параметр у них не указывается.

Выбор защитной аппаратуры: чувствительное оборудование и оборудование здания.

Выбор защитной аппаратуры: бытовая техника и электроника.

Выбор защитной аппаратуры: производственное оборудование.

Выбор защитной аппаратуры: ответственное оборудование.

Сегодня многие крупные потребители электрической энергии с успехом используют на территории России высококачественные элементы УЗИП. Положительные результаты испытаний и эффективность применения УЗИП в России позволяют говорить о том, что их использование в российских условиях выгодно и удобно. Остается подобрать нужную модель устройства и установить ее на объекте.

Устройство защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП) для частного дома

Удар молнии в линию электропередач, в соседнее здание или дерево принесет часть тока молнии по электрическим проводам и может вызвать наведенное электричество в электросети дома. Перенапряжения, вызванные разрядом, могут спровоцировать пожар, легко выводят из строя практически любые электроприборы. Ситуации, когда после грозы у нескольких домов на одной улице перестают работать электросчетчики, бытовая техника, системы водоподготовки, видеонаблюдения и так далее встречаются очень часто. Именно в таких ситуациях призван работать УЗИП. Он снижает уровень перенапряжений, и сразу отправляет часть тока в заземлитель дома. Тем самым защищает электроприборы от повреждения. Второй важной функцией аппарата является защита от возгорания дома изнутри. В некоторых случаях уровень принесенных перенапряжений молнии настолько высок, что в отсутствии УЗИП изоляция электропроводки в доме может не выдержать и спровоцировать возгорание дома. Так же большой проблемой являются скрытые повреждения электросети. Например, поврежденный атмосферным электричеством автоматический выключатель в щитке, внешне не отличается от исправного, а пострадавшая скрытая электропроводка не может быть обнаружена визуально. Это мина замедленного действия. Может показаться, что удар молнии прошел без последствий, но при аварийной ситуации в электрической сети дома автоматические выключатели не сработают, а поврежденная изоляция проводов не выдержит. Выявить скрытые повреждения можно только силами сертифицированной электролаборатории, а устранение испорченной электропроводки потребует немало хлопот и финансовых затрат.

Что такое УЗИП?

• УЗИП(устройство защиты от импульсных перенапряжений) – аппарат/прибор, предназначенный для защиты от скачков напряжения, вызванных воздействием молнии и авариями в электрической сети. Данное устройство является частью внутренней молниезащиты и дополняет внешнюю (молниеприемные стержни на крыше, провода на стенах или водосточных трубах, контур заземления громоотвода).

Сразу оговоримся, для легкого понимания, в этой статье приведены упрощенные данные о технических характеристиках и особенностях применения УЗИП. Разобраться со всей гаммой деталей касающихся данных аппаратов и их классов, можно в нашей статье “УЗИП — Классы и типы”.

Для удобства применения УЗИП делятся на различные типы и классы, обусловленные назначением защищаемой линии (силовые – 220/380В или слаботочные – ТВ, интернет и пр.), максимальным рабочим током молнии и обеспечиваемым уровнем защиты. Например, силовой УЗИП I класса должен выдерживать ток с силой до 100кА и предназначен только для защиты от возгорания электропроводки дома. Защиту потребителей электроэнергии такие аппараты не гарантируют. Возможно совмещение нескольких классов в одном устройстве. Например, для частного дома рекомендуется УЗИП I+II+III класса. Такой прибор не только рассчитан на высокий ток молнии, но и защищает от выхода из строя потребители. Внешне устройства защиты от импульсных перенапряжений похожи на автоматические выключатели и чаще всего устанавливаются непосредственно в электрическом щитке дома. В случае, когда места в существующем электрощите не хватает, рядом с ним устанавливается отдельный – предназначенный только для установки УЗИП.

Монтаж УЗИП: Как подключить к электросети дома

Главное условие, при котором установка защитных устройств будет иметь смысл – устройство заземления дома. От типа системы заземления будут зависеть схемы интеграции УЗИП в сеть. Второе обязательное условие – установка автомата выключения, который будет отключать УЗИП после его срабатывания, для осуществления бесперебойного электроснабжения сети.

Системы заземления классифицируются и обозначаются: TN-S, TN-C, TNC-S, IT, TT – по международному классификатору. В разных системах используются различные сочетания коммутирования с нейтральным проводником источника (N – нейтраль), землей (Т – terra или земля), видами изоляции (I – изоляция).

При этом зануляющие проводники маркируются по стандарту следующим образом: N – нулевой проводник рабочий, PE – нулевой проводник, выполняющий защитную функцию, PEN – проводник, совмещающий обе функции. Разные заземляющие системы применяются при устройстве электроснабжения объектов с разным функциональным назначением – многоквартирных домов, промышленных предприятий, медицинских учреждений и т.д.

Некоторые системы, типа TN-C, сохранились только в составе систем электроснабжения старого жилого фонда и уличного освещения и при новом строительстве не применяются. Это связано с существенными недостатками – опасностью потери работоспособности при разрыве или сгорании зануляющего проводника.

Для защиты индивидуальных жилых домов, которые подключаются к магистральным сетям с помощью воздушных линий, положительно зарекомендовала себя заземляющая система ТТ. Схема системы ТТ характеризуется следующими решениями: глухим заземлением нейтрального проводника от источника питания, 4-мя проводами подачи 3-фазного напряжения, при этом 4-й провод – N – играет роль зануляющего. Заземлитель подключается со стороны потребителей и соединяется с защитными проводниками PE, которые связаны с корпусами электроприборов.

Схема подключения системы защиты, состоящая из 3-х ступеней, с УЗИП трех классов должна в общем виде выглядеть так:

1. УЗИП 1 класса монтируется на вводе в дом в составе ВРУ (вводно-распределительного устройства) или ГРЩ (главного распределительного щита);
2. УЗИП 2 класса – в РЩ (распределительных щитах) разнесенных по зданию;
3. УЗИП 3 класса – непосредственно в местах подключения электроприборов и оборудования.

При этом важно выполнять правило – между УЗИП разного класса следует выдерживать расстояние, которое не должно быть более 10 м по длине проводки.

Дополнить громоотвод для дачного дома – защитить от заноса атмосферного электричества по телевизионным, телефонным, интернет проводам призваны слаботочные разрядники. Они так же делятся на классы, как и силовые. Для частного дома рекомендуется установка аппарата как минимум на кабель, спускающийся от антенны, установленной на кровле. Лучшим выбором так же будет прибор с совмещенной I+II+III класса, который защитит и от возгорания, и от выхода из строя оборудования. Внешне, слаботочные УЗИП могут быть самых разнообразных конструктивных исполнений. Лучшим местом для установки будет место входа кабеля в дом, возможен монтаж и непосредственно перед защищаемым оборудованием.

Устройства защиты от импульсных перенапряжений многоразовые и рассчитаны на несколько импульсов молнии. К сожалению, производители этих приборов не сообщают в перечне характеристик количество выдерживаемых перенапряжений, но опыт эксплуатации говорит в пользу большой долговечности такого оборудования. Для того что бы контролировать собственную работоспособность, УЗИПы имеют специальный сигнализатор, который при неисправности меняет свой цвет с зеленого на красный.

Сколько стоит купить УЗИП в Москве?

Стоимость УЗИП для дома сильно варьируется и может составлять от 5 до 50 тысяч рублей за силовой трехфазный прибор в зависимости от класса и производителя. Спешим предостеречь от излишней экономии при выборе устройства. Обилие недорогих предложений низкого качества, за частую китайского производства, может подвигнуть к выбору бюджетного, но вместе с тем не выполняющего свою функцию в решающий момент устройства. Да и экономия 5-15 тысяч рублей может обернуться ремонтом и покупкой нового оборудования на сотни тысяч. Подбор УЗИП – непростая задача, которую лучше доверить специалистам. УЗИП – обязательная составляющая современной молниезащиты, которая всегда учитывается инженерами компании Амнис при разработке любого громоотвода

{SOURCE}