Для всех нас стало нормой, что в распределительных щитках жилых домов, обязательна установка вводных автоматических выключателей, модульных автоматов отходящих цепей, УЗО или дифф.автоматов на помещения и оборудование, где критичны возможные утечки токов (ванные комнаты, варочная панель, стиральная машинка, бойлер).
Помимо этих обязательных коммутационных аппаратов, практически никому не требуется объяснять, зачем еще нужно реле контроля напряжения.
УЗИП или реле напряжения
Устанавливать их начали все и везде. Грубо говоря оно защищает вас от того, чтобы в дом не пошло 380В вместо 220В. При этом не нужно думать, что повышенное напряжение попадает в проводку по причине недобросовестного электрика.
Вполне возможны природные явления, не зависящие от квалификации электромонтеров. Банально упало дерево и оборвало нулевой провод.
Также не забывайте, что любая ВЛ устаревает. И даже то, что к вашему дому подвели новую линию СИПом, а в доме у вас смонтировано все по правилам, не дает гарантии что все хорошо на самой питающей трансформаторной подстанции – КТП.
Там также может окислиться ноль на шинке или отгореть контакт на шпильке трансформатора. Никто от этого не застрахован.
Именно поэтому все новые электрощитки уже не собираются без УЗМ или РН различных модификаций.
Что же касается устройств для защиты от импульсных перенапряжений, или сокращенно УЗИП, то у большинства здесь появляются сомнения в необходимости их приобретения. А действительно ли они так нужны, и можно ли обойтись без них?
Подобные устройства появились достаточно давно, но до сих пор массово их устанавливать никто не спешит. Мало кто из рядовых потребителей понимает зачем они вообще нужны.
Первый вопрос, который у них возникает: ”Я же поставил реле напряжения от скачков, зачем мне еще какой-то УЗИП?”
Запомните, что УЗИП в первую очередь защищает от импульсов вызванных грозой. Здесь речь идет не о банальном повышении напряжения до 380В, а о мгновенном импульсе в несколько киловольт!
Никакое реле напряжения от этого не спасет, а скорее всего сгорит вместе со всем другим оборудованием. В то же самое время и УЗИП не защищает от малых перепадов в десятки вольт и даже в сотню.
Например устройства для монтажа в домашних щитках, собранные на варисторах, могут сработать только при достижении переменки до значений свыше 430 вольт.
Поэтому оба устройства РН и УЗИП дополняют друг друга.
Защита дома от грозы
Гроза это стихийное явление и просчитать его до сих пор не особо получается. При этом молнии вовсе не обязательно попадать прямо в линию электропередач. Достаточно ударить рядышком с ней.
Даже такой грозовой разряд вызывает повышение напряжения в сети до нескольких киловольт. Кроме выхода из строя оборудования это еще чревато и развитием пожара.
Даже когда молния ударяет относительно далеко от ВЛ, в сетях возникают импульсные скачки, которые выводят из строя электронные компоненты домашней техники. Современный электронный счетчик с его начинкой, тоже может пострадать от этого импульса.
Общая длина проводов и кабелей в частном доме или коттедже достигает нескольких километров.
Сюда входят как силовые цепи так и слаботочка:
- интернет
- TV
- видеонаблюдение
- охранная сигнализация
Все эти провода принимают на себя последствия грозового удара. То есть, все ваши километры проводки получают гигантскую наводку, от которой не спасет никакое реле напряжения.
Единственное что поможет и защитит всю аппаратуру, стоимостью несколько сотен тысяч, это маленькая коробочка называемая УЗИП.
Монтируют их преимущественно в коттеджах, а не в квартирах многоэтажек, где подводка в дом выполнена подземным кабелем. Однако не забывайте, что если ваше ТП питается не по кабельной линии 6-10кв, а воздушной ВЛ или ВЛЗ (СИП-3), то влияние грозы на среднем напряжении, также может отразиться и на стороне 0,4кв.
Поэтому не удивляйтесь, когда в грозу в вашей многоэтажке, у многих соседей одновременно выходят из строя WiFi роутеры, радиотелефоны, телевизоры и другая электронная аппаратура.
Молния может ударить в ЛЭП за несколько километров от вашего дома, а импульс все равно прилетит к вам в розетку. Поэтому не смотря на их стоимость, задуматься о покупке УЗИП нужно всем потребителям электричества.
Цена качественных моделей от Шнайдер Электрик или ABB составляет примерно 2-5% от общей стоимости черновой электрики и средней комплектации распредщитка. В общей сумме это вовсе не такие огромные деньги.
Значимость защищаемого оборудования
Защищаемые объекты делятся на несколько классов. Это те, которые наносят вред внешним факторам, жизни человека, а также животным.
К ним относят:
- объекты химической и нефтехимической отрасли;
- биохимический и бактериологический центры;
- заводы по производству взрывчатых веществ;
- атомную электростанцию.
Особенности устройства
Надежность защиты от молниевого удара на этих предприятиях достигает 0,98 (для отдельных предметов в зонах категории A она может быть установлена на более высоком уровне 0,995). Данное явление может вызвать негативное действие, например:
- пожар;
- взрыв;
- выбросы токсичных веществ;
- повышенную радиацию на больших объектах;
- экологическую катастрофу, повлёкшую за собой материальный или человеческий ущерб.
Существуют и другие объекты, которые могут оказать негативное влияние на окружающую среду:
- предприятие по нефтепереработке;
- АЗС;
- мукомольный завод;
- деревообрабатывающие компании;
- предприятия, выпускающие изделия из пластмассы.
Надежность защиты для этих объектов должна быть не ниже 0,95. Негативное воздействие ударов молнии — пожары, взрывы в районе и вокруг него. Стены и потолки могут рухнуть, сотрудники получить серьезные травмы и даже погибнуть. Кроме этого, подобное повлечет значительные финансовые потери.
Также различают объекты, принадлежащие к специальной критической инфраструктуре. Речь идет про предприятия связи и ИКТ, трубопроводный транспорт, линии электропередач, оборудование центрального отопления, транспортную инфраструктуру. Надёжность защиты от удара на них составляет 0,9. Негативные последствия ударов молнии:
- нарушение связи;
- частичная или полная потеря контроля;
- выход из строя системы отопления;
- временное снижение качества жизни и потеря материала.
В последнюю категорию входят общие, промышленные и гражданские объекты и связанная с ними инфраструктура:
- жилые дома;
- промышленные здания (до 60 м высотой);
- дома в селах;
- объекты социально-культурного назначения;
- учебные заведения;
- больницы и музеи;
- храмы, церкви.
Гарантия от ударов молнии на них − 0,8. Негативные последствия ударов молнии: сильные пожары, повреждения зданий, нарушение движения транспорта, систем связи, возможная потеря исторического и культурного наследия, значительные материальные и финансовые потери.
Какие существуют риски
Обратите внимание! Подключение УЗИП различной классности совместно с системой заземления снижает риск поломки оборудования из-за скачка напряжения в сети или удара молнии на 99 %.
Классы УЗИП
На сегодняшний день все устройства от импульсных перенапряжений делятся на три класса. И каждый из них выполняет свою роль.
Модуль первого класса гасит основной импульс, он устанавливается на главном вводном щите.
После погашения самого большого перенапряжения, остаточный импульс принимает на себя УЗИП 2 класса. Он монтируется в распределительном щитке дома.
Если у вас не будет устройства I класса, высока вероятность что весь удар воспримет на себя модуль II. А это может для него весьма печально закончится.
Поэтому некоторые электрики даже отговаривают заказчиков ставить импульсную защиту. Мотивируя это тем, что раз вы не можете обеспечить первый уровень, то не стоит вообще на это тратить денег. Толку не будет.
Однако давайте посмотрим, что говорит об этом не знакомый электрик, а ведущая фирма по системам грозозащиты Citel:
То есть в тексте прямо сказано, класс II монтируется либо после класса 1, либо КАК САМОСТОЯТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО.
Третий модуль защищает уже непосредственно конкретного потребителя.
Если у вас нет желания выстраивать всю эту трехступенчатую защиту, приобретайте УЗИП, которые изначально идут с расчетом работы в трех зонах 1+2+3 или 2+3.
Такие модели тоже выпускаются. И будут наиболее универсальным решением для применения в частных домах. Однако стоимость их конечно отпугнет многих.
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:
- разряда молнии;
- 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.
Схема электрощита с УЗИП
Схема качественно укомплектованного с точки зрения защиты от всех скачков и перепадов напряжения распределительного щита, должна выглядеть примерно следующим образом.
На вводе перед счетчиком — вводной автоматический выключатель, защищающий прибор учета и цепи внутри самого щитка. Далее счетчик.
Между счетчиком и вводным автоматом — УЗИП со своей защитой. Электроснабжающая организация конечно может запретить такой монтаж. Но вы можете обосновать это необходимостью защиты от перенапряжения и самого счетчика.
В этом случае потребуется смонтировать всю схемку с аппаратами в отдельном боксе под пломбой, дабы предотвратить свободный доступ к оголенным токоведущим частям до прибора учета.
Однако здесь остро встанет вопрос замены сработавшего модуля и срыва пломб. Поэтому согласовывайте все эти моменты заранее.
После прибора учета находятся:
- реле напряжения УЗМ-51 или аналог
- УЗО 100-300мА – защита от пожара
- УЗО или дифф.автоматы 10-30мА – защита человека от токов утечки
- простые модульные автоматы
Если с привычными компонентами при комплектации такого щитка вопросов не возникает, то на что же нужно обратить внимание при выборе УЗИП?
На температуру эксплуатации. Большинство электронных видов рассчитано на работу при окружающей температуре до -25С. Поэтому монтировать их в уличных щитках не рекомендуется.
Второй важный момент это схемы подключения. Производители могут выпускать разные модели для применения в различных системах заземления.
Например, использовать одни и те же УЗИП для систем TN-C или TT и TN-S уже не получится. Корректной работы от таких устройств вы не добьетесь.
Критерии выбора устройства
Как правильно выбрать УЗИП с любым рабочим элементом (варистор, искровой разрядник, пробойный диод)? Как правило, следует учитывать следующие факторы:
- к основным параметрам сети относятся номинальный ток, напряжение. Учитывается также эффект защиты (пропускная способность и уровень напряжения защиты);
- факторы, которые могут оказать влияние на установку (конструкция, процесс подключения устройства);
- чтобы защитить силовую цепь от негативных факторов, нужно установить УЗИП, учитывая концепцию области. Выбирая тип устройства, следует обратить внимание на текущую нагрузку. Система защиты цепи управления и измерения основана на типе защищаемого сигнала и выборе УЗИП;
- изначально происходит определение основных параметров защищаемой цепи. С учётом номинального выдерживаемого напряжения сеть низкого напряжения 380/220 В разделяют на 4 категории (I-IV). Их нормированные значения составляют 1,5; 2,5; 4,0 и 6,0 кВ. Класс УЗИП должен соответствовать уровню защиты.
По каким критериям выбирается ограничитель напряжения
Обратите внимание! Уровень защиты выбранного УЗИП не должен быть больше выдерживаемого напряжения сети.
Также параметры устройства определяются по:
- номинальному напряжению;
- максимальному непрерывному рабочему напряжению в течение длительного времени;
- амплитуде импульсного тока, который может пройти по одному разу без повреждения цепи и устройства защиты (это относится к классу 1);
- амплитуде импульса с показателем 8/20 мкс, SPD (для класса II);
- амплитуде импульса тока, проходящего через УЗИП. Следовательно, устройство защиты от перенапряжений может выдерживать многократно;
- верхнему уровню напряжения защиты, который характеризует УЗИП, ограничивая напряжение на клемме при протекании тока;
- допустимому сопутствующему току (для разрядников);
- времени срабатыванию.
Схемы подключения
Вот основные схемы подключения УЗИП в зависимости от исполнения систем заземления на примере моделей от Schneider Electric. Схема подключения однофазного УЗИП в системе TT или TN-S:
Здесь самое главное не перепутать место подключения вставного картриджа N-PE. Если воткнете его на фазу, создадите короткое замыкание.
Схема трехфазного УЗИП в системе TT или TN-S:
Схема подключения 3-х фазного устройства в системе TN-C:
На что нужно обратить внимание? Помимо правильного подключения нулевого и фазного проводников немаловажную роль играет длина этих самых проводов.
От точки подключения в клемме устройства до заземляющей шинки, суммарная длина проводников должны быть не более 50см!
А вот подобные схемы для УЗИП от ABB OVR. Однофазный вариант:
Трехфазная схема:
Давайте пройдемся по некоторым схемкам отдельно. В схеме TN-C, где мы имеем совмещенные защитный и нулевой проводники, наиболее распространенный вариант решения защиты – установка УЗИП между фазой и землей.
Каждая фаза подключается через самостоятельное устройство и срабатывает независимо от других.
В варианте сети TN-S, где уже произошло разделение нейтрального и защитного проводника, схема похожа, однако здесь монтируется еще дополнительный модуль между нулем и землей. Фактически на него и сваливается весь основной удар.
Именно поэтому при выборе и подключении варианта УЗИП N-PE, указываются отдельные характеристики по импульсному току. И они обычно больше, чем значения по фазному. Помимо этого не забывайте, что защита от грозы это не только правильно подобранный УЗИП. Это целый комплекс мероприятий.
Их можно использовать как с применением молниезащиты на крыше дома, так и без нее.
Особое внимание стоит уделить качественному контуру заземления.
Одного уголка или штыря забитого в землю на глубину 2 метра здесь будет явно не достаточно. Хорошее сопротивление заземления должно составлять 4 Ом.
Принцип работы
Все защитные устройства УЗИП разделяются на две основные категории:
- Ограничители перенапряжений сети – ОПС.
- Ограничители импульсных напряжений – ОИН.
Эти приборы обладают двумя видами защиты:
- Несимметричная или синфазная защита. При возникновении перенапряжения все импульсы перенаправляются на землю по маршрутам фаза-земля и нейтраль-земля.
- Симметричная или дифференциальная защита. В случае перенапряжений направление энергии изменяется в сторону другого активного проводника: фаза-фаза или фаза-ноль.
Принцип работы УЗИП заключается в использовании в нем варистора, представляющего собой полупроводниковый резистор с нелинейными характеристиками. В обычном состоянии сети в 220 V он свободно пропускает через себя электрический ток. Когда при ударе молнии в цепи возникает импульс, происходит резкий скачок напряжения. Под его воздействием происходит снижение сопротивление в УЗИП и возникает запланированное короткое замыкание.
В результате, срабатывает автоматический выключатель, и вся цепь оказывается отключенной. Резкий перепад напряжения не затрагивает электрооборудование и через него не будут протекать высокие токи.
В зависимости от конструкции, все УЗИП разделяются на несколько видов, для каждого из которых предусмотрена собственная схема подключения:
- Коммутирующие. Они отличаются высоким сопротивлением, которое впоследствии под действием сильных импульсов мгновенно снижается до нуля. Основой этих устройств служат разрядники.
- Ограничивающие приборы – ОПН. Они также отличаются высоким сопротивлением. В отличие от предыдущих устройств, его снижение происходит постепенно. Резкий рост напряжения приводит к такому же резкому росту силы тока, проходящего непосредственно через варистор. За счет этого происходит сглаживание электрических импульсов, а прибор возвращается в исходное положение.
- Комбинированные устройства соединяют в себе свойства варисторов и разрядников, выполняя функции обоих устройств.
Принцип действия
Принцип действия УЗИП основан на ослаблении скачка напряжения до значения, которое выдерживают подключенные к сети приборы. Другими словами, данное устройство еще на вводе в дом сбрасывает излишки напряжения на контур заземления, тем самым спасая от губительного импульса дорогостоящее оборудование.
Определить состояние устройства защиты достаточно просто:
- зеленый индикатор – модуль рабочий
- красный – модуль нужно заменить
При этом не включайте в работу модуль с красным флажком. Если нет запасного, то лучше его вообще демонтировать.
УЗИП это не всегда одноразовое устройство, как некоторым кажется. В отдельных случаях модели 2,3 класса могут срабатывать до 20 раз!
Особенности подключения ограничителя импульсных перенапряжений
Изначально необходимо отметить то, что на современном этапе отсутствует оптимальная нормативная база, что несколько осложняет правильное подключение.
Перед рассмотрением общепринятых направлений, нужно отметить, что стандартный прибор характеризуется наличием двух компонентов:
- основы ограничителя;
- сменной ставки, оснащенной защитным элементом.
На первоначальном этапе происходит подключение провода фазы или же нейтрального провода, на котором может возникнуть значительный потенциал.
Также подсоединяется защитный провод, который подключается к защитной линии распределительного устройства. При этом с другой стороны происходит подключение к защитной линии распределительного устройства.
Автоматы или предохранители перед УЗИП
Чтобы сохранить в доме бесперебойное электроснабжение, необходимо также установить автоматический выключатель, который будет отключать узип. Установка этого автомата обусловлена также тем, что в момент отвода импульса, возникает так называемый сопровождающий ток.
Он не всегда дает возможность варисторному модулю вернуться в закрытое положение. Фактически тот не восстанавливается после срабатывания, как по идее должен был.
В итоге, дуга внутри устройства поддерживается и приводит к короткому замыканию и разрушениям. В том числе самого устройства.
Автомат же при таком пробое срабатывает и обесточивает защитный модуль. Бесперебойное электроснабжение дома продолжается.
Запомните, что этот автомат защищает в первую очередь не разрядник, а именно вашу сеть.
При этом многие специалисты рекомендуют ставить в качестве такой защиты даже не автомат, а модульные предохранители.
Объясняется это тем, что сам автомат во время пробоя оказывается под воздействием импульсного тока. И его электромагнитные расцепители также будут под повышенным напряжением.
Это может привести к пробою отключающей катушки, подгоранию контактов и даже выходу из строя всей защиты. Фактически вы окажетесь безоружны перед возникшим КЗ.
Поэтому устанавливать УЗИП после автомата, гораздо хуже, чем после предохранителей.
Есть конечно специальные автоматические выключатели без катушек индуктивности, имеющие в своей конструкции только терморасцепители. Например Tmax XT или Formula A.
Однако рассматривать такой вариант для коттеджей не совсем рационально. Гораздо проще найти и купить модульные предохранители. При этом можно сделать выбор в пользу типа GG.
Они способны защищать во всем диапазоне сверхтоков относительно номинального. То есть, если ток вырос незначительно, GG его все равно отключит в заданный интервал времени.
Есть конечно и минус схемы с автоматом или ПК непосредственно перед УЗИП. Все мы знаем, что гроза и молния это продолжительное, а не разовое явление. И все последующие удары, могут оказаться небезопасными для вашего дома.
Защита ведь уже сработала в первый раз и автомат выбил. А вы об этом и догадываться не будете, потому как электроснабжение ваше не прерывалось.
Поэтому некоторые предпочитают ставить УЗИП сразу после вводного автомата. Чтобы при срабатывании отключалось напряжение во всем доме.
Однако и здесь есть свои подводные камни и правила. Защитный автоматический выключатель не может быть любого номинала, а выбирается согласно марки применяемого УЗИП. Вот таблица рекомендаций по выбору автоматов монтируемых перед устройствами защиты от импульсных перенапряжений:
Если вы думаете, что чем меньше по номиналу автомат будет установлен, тем надежнее будет защита, вы ошибаетесь. Импульсный ток и скачок напряжения могут быть такой величины, что они приведут к срабатыванию выключателя, еще до момента, когда УЗИП отработает.
И соответственно вы опять останетесь без защиты. Поэтому выбирайте всю защитную аппаратуру с умом и по правилам. УЗИП это тихая, но весьма своевременная защита от опасного электричества, которое включается в работу мгновенно.
Конструкция
Конструктивные особенности того или иного прибора зависят от степени защиты, которую он обеспечивает. Поэтому в качестве основы могут использоваться варисторы или разрядники. В обычном режиме эти устройства выступают в качестве байпаса, создавая резервный путь для электрического тока на случай аварийной ситуации. С этой целью УЗИП через шунт соединяется с заземлением.
Чаще всего для защиты объектов и электрики используются варисторные устройства. Они оборудуются тепловой защитой, обеспечивающей нормальную работу приборов в течение продолжительного времени. Постоянное воздействие токов с высокими амплитудами приводит к износу варистора и снижению его показателя – максимально допустимого рабочего напряжения. Увеличенные токи утечки, проходящие через корпус, нередко приводят к его перегреву и деформации. Пластик расплавляется и фазные клеммы оказываются коротко замкнутыми с металлической ДИН-рейкой.
Поэтому вместе с варисторами устанавливается тепловая защита или термический размыкатель. Их простейшая конструкция состоит из контакта с пружиной, припаянного к выводу УЗИП, который, в свою очередь, связан с пожарной сигнализацией. В некоторых приборах используются контакты, подключаемые к автономной сигнализации, срабатывающей при неисправностях устройства и передающей сигнал в места получения и обработки информации.
