Импульсным перенапряжением называется кратковременное резкое возрастание напряжения в электрической сети. Несмотря на то, что длится этот скачок совсем недолго (доли секунды), он чрезвычайно опасен как для линии, так и для подключенных к ней потребителей энергии. Чтобы не допустить повреждения кабеля и электрических приборов, используют устройства защиты от импульсных перенапряжений. В этом материале мы поговорим о том, что представляют собой эти приборы, каких видов они бывают, а также рассмотрим, как подключаются УЗИП для частного дома.
Причины возникновения импульсного перенапряжения
ИП может происходить как по технологическим, так и по природным причинам. В первом случае резкий перепад разности потенциалов происходит, когда на трансформаторной подстанции, откуда идет питание конкретной линии, возникает коммутационная перегрузка. Импульсное перенапряжение, вызванное природными причинами, случается, когда во время грозы мощный разряд бьет в молниезащиту сооружения или линию электрической передачи. Независимо от того, чем вызван скачок напряжения, он может быть очень опасен для домашней электросети, поэтому для эффективной защиты от него требуется подключить УЗИП.
Молниезащита электросетей
Прямое попадание молнии в дом чревато не только угрозой причинения прямого ущерба строению, но и приводит к образованию сильных электромагнитных полей и наведенных токов. Эти физические эффекты являются причиной значительных по величине всплесков напряжения, способных повредить любое оборудование, которое во время грозы подключено к бытовой электросети.
Особенно часто страдают от грозы роутеры, сетевые коммутаторы (свитчи) и компьютеры. При непосредственном воздействии разрядов на электропроводку могут расплавиться провода, возникает короткое замыкание, часто приводящее к пожару.
В целях предупреждения возможных последствий грозы принято использовать специальные технические средства. Они ограничивают напряжение и обеспечивают снижение эффекта электромагнитных наводок. К числу таких средств защиты от грозы относятся:
- специальные разрядники;
- стабилизаторы действующего в сети напряжения;
- ограничители перенапряжений ОВР и другие подобные им устройства.
Обратите внимание, что функции импульсного разрядника и ограничителя совмещены в целом ряде современных электроприборов, так что их деление на отдельные виды чисто условно.
Для чего нужно подключение УЗИП?
Для того чтобы защитить электрическую сеть и подключаемые к ней приборы от мощных импульсов тока и резких перепадов напряжения, устанавливается устройство для защиты линии и оборудования от импульсных напряжений (сокращенное обозначение – УЗИП). Оно включает в себя один или несколько нелинейных элементов. Подключение внутренних компонентов защитного устройства может производиться как в определенной комбинации, так и различными способами (фаза-фаза, фаза-земля, фаза-ноль, ноль-земля). В соответствии с требованиями ПУЭ установка УЗИП для защиты сети частного дома или другого отдельного здания производится только после вводного автомата.
Наглядно про УЗИП на видео:
Базовые правила безопасности
Существует несколько базовых правил, которые помогут уберечь себя от этого природного электрического разряда:
- Снимите с себя все металлические изделия и положите их на расстоянии 6 метров. Зонт, которым вы пользуетесь, тоже может быть «приманкой» для молнии.
- Передвигайтесь спокойно, не суетясь, особенно на открытой местности.
- Не забудьте отключить мобильный телефон. Были случаи, когда входящий звонок привлекал разряд молнии.
- Если убежище далеко — пригнитесь и держитесь поодиночке. Постарайтесь найти какое-то углубление в земле. Сядьте на землю или присядьте, ноги держите вместе, обхватив их руками (поза эмбриона). Ложится на землю нельзя! Постарайтесь не быть самой высокой точкой.
- Не касаетесь металлических сооружений — заборов и т.д. и не приближайтесь к ним.
- Не ездите верхом, на велосипеде, мопеде или автомобиле с открытым верхом.
- Если вы едете на машине, снизьте скорость или остановитесь. Не находитесь рядом возле высоких деревьев или высоковольтных линий. Оставайтесь в машине, не касаясь металлических частей и не прислоняясь к ним.
- Если вы купаетесь, выйдите из воды и зайдите в укрытие.
Рисунок 2. Грозу лучше пережидать в укрытии
Если вы плывете на лодке — причальте к берегу или найдете высокую постройку, такую как мост и оставайтесь под ним (рисунок 2).
Разновидности УЗИП
Эти аппараты могут иметь один или два ввода. Включение как одновводных, как и двухвводных устройств всегда производится параллельно цепи, защиту которой они обеспечивают. В соответствии с типом нелинейного элемента УЗИП подразделяются на:
- Коммутирующие.
- Ограничивающие (ограничитель сетевого напряжения).
- Комбинированные.
Коммутирующие защитные аппараты
Для коммутирующих устройств, находящихся в обычном рабочем режиме, характерно высокое сопротивление. Когда происходит резкое увеличение напряжения в электрической сети, сопротивление прибора мгновенно падает до минимального значения. Основой коммутирующих аппаратов защиты сети являются разрядники.
Ограничители сетевого перенапряжения (ОПН)
Ограничитель импульсных перенапряжений также характеризуется высоким сопротивлением, плавно снижающимся по ходу возрастания напряжения и повышения силы электротока. Постепенное снижение сопротивления – это отличительная черта ограничивающих УЗИП. Ограничитель сетевого перенапряжения (ОПН) имеет в своей конструкции варистор (так называется резистор, величина сопротивления которого находится в нелинейной зависимости от воздействующего на него напряжения). Когда параметр напряжения становится больше порогового значения, происходит резкое увеличение силы тока, проходящего через варистор. После сглаживания электрического импульса, вызванного коммутационной перегрузкой или ударом молнии, ограничитель сетевого напряжения (ОПН) возвращается в обычное состояние.
Комбинированные УЗИП
Устройства комбинированного типа сочетают в себе возможности коммутационных и ограничивающих аппаратов. Они могут как коммутировать разность потенциалов, так и ограничивать ее возрастание. При необходимости комбинированные приборы могут выполнять одновременно обе этих задачи.
Признаки надвигающегося ненастья
Приближение этого опасного явления вполне можно предусмотреть и заранее укрыться в безопасном месте, избежав печальных последствий. Главное, это следить за развитием облачности на небе, в частности, за появлением мощных кучевых и башнеобразных облаков.
По направлению ветра тяжело определить грозу, так как часто она идёт против ветра. Кроме того, направление может быстро меняться: может начаться то резкий шквальный ветер, то полный штиль и становится тихо-тихо, а потом начинается дождь. Но, дождь бывает не всегда — это явление называется сухой грозой (рисунок 3).
Также, приближение грозы можно определить по высокому уровню влажности воздуха. Кажется, что он становится такой густой, что тяжело дышать.
Ещё грозу можно определить наблюдая за птицами и насекомыми. Птицы летают низко-низко, а насекомые становятся особенно агрессивны, например, мухи начинают сильно кусаться. Также наблюдается снижение атмосферного давления.
Рисунок 3. Если быть внимательным, можно заранее узнать о приближении грозы
Очень легко можно научиться высчитывать расстояние грозового фронта по времени задержки первого раската грома и первой вспышки молнии. Так как скорость света огромна, то вспышки молнии мы видим раньше, чем слышим раскаты грома. Скорость звука в воздухе составляет 340 м/с. Многим известно, что за три секунды звук проходит расстояние в 1 км (это не сложно высчитать).
Если время после первой вспышки молнии до раската грома уменьшается, значит, грозовые тучи приближаются, а если увеличивается — значит гроза уходит. Опаснее всего, когда после появления молнии сразу гримит — это значит, что гроза прямо над вами.
Классы устройств защиты от ИП
Существует 3 класса аппаратов защиты линии от перенапряжения:
Устройства I класса устанавливаются в распределительном щите или вводном шкафу и позволяют обеспечить защиту сети от импульсного перенапряжения, когда электрический разряд во время грозы попадает в ЛЭП или молниезащиту.
Приборы II класса обеспечивают дополнительную защиту электрической линии от повреждений в результате удара молнии. Устанавливают их и в том случае, когда необходимо защитить сеть от импульсных скачков напряжения, вызванных коммутацией. Их монтируют после устройств I класса.
Рассказ про УЗИП от специалистов компании ABB на видео:
Аппараты класса I+II обеспечивают защиту отдельных жилых домов. Монтаж этих приборов производится неподалеку от электрического оборудования. Они играют роль последнего барьера, сглаживающего остаточное перенапряжение, которое, как правило, имеет незначительную величину. Устройства этого класса выпускаются в виде специализированных электророзеток или вилок.
Одновременная установка устройств I, II и III класса гарантирует трехступенчатую защиту электрической линии от импульсных скачков напряжения.
Проверка работоспособности системы
Для проверки системы на эффективность работы проводят испытания заземлительного контура, что позволяет выяснить уровень переходного сопротивления молниеотводов. Проверке подлежат все установленные системы защиты от ударов молнии.
Существуют нормативные документы, где устанавливаются сроки, с соблюдением которых проводятся проверки. Регулируется периодичность проверок: для первой и второй категорий — ежегодно, для третьей категории — один раз в три года. Однако и для третьей категории предусмотрена ежегодная проверка болтовых соединений на переходное сопротивление. Контуры заземления проходят внешний осмотр каждые полгода. На ежегодной основе осуществляется частичное вскрытие грунта для осмотра системы.
Суть испытательного процесса состоит в проведении внешнего осмотра и замерах показателя сопротивления. Внешний осмотр касается контактов между токоотводами и приемниками. Места сварных соединений простукивают молотком, чтобы проверить их прочность.
Согласно нормативам, допускается значительное превышение показателя сопротивления, но не более чем в пять раз от данных приемо-сдаточного тестирования. Замеры производятся с помощью специализированной техники, сертифицированной для таких работ.
Как подключить УЗИП в частном доме?
Защитные устройства могут включаться в бытовые электрические сети (с одной фазой и рабочим напряжением 220В) и в токоведущие линии промышленных объектов (три фазы, 380В). Исходя из этого, полная схема подключения УЗИП предусматривает воздействие соответствующего показателя напряжения.
Если роль заземления и нулевого проводника играет общий кабель, то в такой схеме устанавливается простейшее одноблоковое УЗИП. Подключается он следующим образом: фазная жила, подключенная ко входу защитного устройства – выходной кабель, соединенный с общим защитным проводником – защищаемые электроприборы и оборудование.
В соответствии с требованиями современной электротехнической документации нулевой и заземляющий проводники объединяться не должны. Исходя из этого, в новых домах для защиты цепи от скачков напряжения применяется двухмодульный аппарат, имеющий три отдельных клеммы: фаза, нейтраль и заземление.
В таком случае включение устройства в схему производится по другому принципу: фаза и нулевой кабель идут на соответствующие клеммы УЗИП, а затем шлейфом на подсоединенное к линии оборудование. Заземляющий проводник также подключается к своей клемме защитного прибора.
В каждом из описанных случаев чрезмерный ток, возникающий при перенапряжении, уходит в землю по кабелю заземления или общему защитному проводу, не оказывая воздействия на линию и подсоединенное к ней оборудование.
Ответы на вопросы про УЗИП на видео:
Методы крепления элементов
Тросы и провода приемников монтируют по одной из двух схем:
- с применением натяжной системы (натягивают на молниеприемную мачту);
- с помощью дистанционных фиксаторов.
Натяжной способ сопряжен с монтажом жестких анкеров у основания здания, на его стенах или кровле. Между анкерами протягивают трос, фиксируемый специальными зажимами. Между анкерами соблюдают расстояние 20 – 30 м. На плоских кровлях приемники оснащают дистанционными устройствами (например, кронштейнами) для поддержания определенной дистанции между тросом и крышей.
На плоских крышах и стенах применяют угловые самозабивные фиксаторы, закрепляемые дюбелями. На крутых склонах кровли задача фиксации затрудняется, поэтому предпочтение отдается более приспособленным для этих целей коньковым зажимам. Такие зажимы специально выпускаются под цвет черепицы, что позволяет соблюсти внешнюю привлекательность кровли.
Молниеприемники и токоотводы соединяют между собой винтовыми зажимами. Детали бывают стальными (оцинковка), медными или латунными.
При сильном ветре
Очень часто гроза сопровождается сильными порывами ветра. При таких неблагоприятных явлениях тоже имеется ряд рекомендаций:
- При сильном ветре следует избегать нахождения рядом с линиями электропередач, деревьями, рекламными щитами.
- При ухудшении погоды не отпускайте детей на улицу, не оставляйте одних без присмотра.
- Будьте внимательны и осторожны на дорогах. Водителям следует соблюдать правила дорожного движения и скоростной режим.
- Парковку автомобилей лучше осуществлять в отдалении от высоких деревьев, фонарных столбов и линий электропередач.
- При сильном ветре необходимо убрать вещи с крыш, балконов, лоджий и подоконников, которые при падении могут нанести травмы людям.
- Уходя из дома, закрывайте окна, балконные двери, выключайте электроприборы.
Следуя этим несложным правилам, Вы переждете грозу без последствий и сможете дальше наслаждаться отдыхом на природе.
Статья подготовлена с использованием материалов с официального сайта МЧС России: www.mchs.gov.ru
Видео описание
Подробно об организации молниеотвода и заземления рассказано в этом видео:
Громоотвод для дачного деревянного дома монтируется с соблюдений специальных правил, т.к. при попадании разряда в молниеприёмник происходит разогрев провода токоотводящей части до высоких температурных показателей. Поэтому, с целью не допустить возгорания деревянных частей постройки, важно произвести правильную установку токоотводящей части блока. Расположение провода токоотводящей части от стенок строения должно быть не ближе 10 см. Каждый штыревой улавливатель должен иметь собственный отдельный провод токоотвода, а тросовый или сетчатый вариант системы улавливания разряда должен быть подключён минимум к двум токоотводящим элементам. Окончательное количество отводов зависит от площади кровельного материала, а значит и числа выходов молниеприёмных элементов.
Заземлительная часть системы
Последним элементом в системе внешней защиты приватного строения от ударов грозовых электроразрядов атмосферы будет устройство заземления. Самым простым представителем заземляющего устройства станет система из двух металлических прутов с сечением более 3 см, соединённых полоской металла и погруженных в землю минимум на 2 метра глубины. При этом отстоять друг от друга эти пруты обязаны на дистанции, превышающей 2,5 метра. Также часто используется в быту треугольная форма заземления, со стороной ребра – от полутора метров.
Пример соединения молниеотвода с заземлением Источник bitrix24.ru
Рекомендация! Желательно крепление заземляющего контура к токоотводу осуществлять максимально надёжно, например, путём электросваривания элементов системы.
Последовательность установки внешней части громоотвода
Ознакомившись выше, как работает громоотвод, становится понятно, что установка молниезащиты не очень сложна и при наличии определённых навыков и умений легко выполнима. Но, если ранее подобные работы не проводились и некоторые процедуры вызывают сомнения, то лучше не рисковать и прибегнуть к услугами профессионала. Началом работ, перед тем, как будет монтироваться громоотвод для дачного или жилого дома, становится проектирование с нанесением необходимых расчётов устанавливаемой молниезащиты.
Как сделать молниеотвод, от проектирования до монтажа, рассмотрено ниже, взяв за пример установку системы со штыревым молниеулавливателем и треугольным контуром заземления, так как она является самым распространённым вариантом защиты от опасных грозовых факторов.
