Защитное оборудование от импульсных перенапряжений: основные аспекты подбора и пользования

Определение УЗИПов и в каких целях они используются?

Специализированные электроустройства, предназначающиеся для защиты электротехники от возникающих перенапряжений, характеризуют, как УЗИПы. Оборудование данного типа работает по принципу ограничения перенапряжения и отвода импульсных токов в сторону «заземления», а также уменьшения амплитудных колебаний до безопасных показателей. Подобное электрооборудование широко применяется как при строительстве жилых или офисных комплексов, так и промышленно-коммерческих объектов.

Основной нормативно-правовой акт, регламентирующий использование УЗИПов является ГОСТ Р 51992-2002.

Данное оборудование призвано защитить бытовую, коммерческую и другую электротехнику от поломок по причине возникновения импульсно-токовых перенапряжений. Наиболее массовое применение получило оборудование, предназначенное для монтажа в составе DIN-реек.

УЗИП оборудование состоит из нескольких подкатегорий:

УЗИПы постоянно совершенствуются, за счет чего повышаются их технические характеристики и надежность. Современные устройства требуют меньшего внимания в плане выполнения технического обслуживания, а также регулярного контроля.

Принцип работы УЗИП

УЗИПы позволяют устранить следующие виды перенапряжений:

• Несимметрично-синфазные;

• Симметричные-дифференциальные.

В случае с несимметричным рабочим режимом, во время превышения допустимой величины напряжения, оборудование автоматически начинает отвод энергии в сторону заземляющего устройства. В случае с симметричным режимом – перенаправляется на оставшиеся рабочие электропроводники.

Схематическое изображение подключения УЗИПов на примере однофазной и трехфазной электросети.

По принципу действия данные устройства могут быть, как вентильными и искровыми, которые достаточно часто используются в составе сетей с высоким напряжением, так и варисторными.

Принцип работы подобного устройства следующий – при возникновении перенапряжения (к примеру, в следствии попаданий грозовых разрядов-молний) в соеденительном с «заземлением» устройстве образовывается воздушный зазор, благодаря чему ток перенаправляется в заземление. В случае с вентильными разрядниками, принцип работы немного другой и основан на гашении возникающих высоковольтных импульсов непосредственно на этапе резистора.

УЗИПы, используемые разрядники с газовым наполнением рекомендуют применять в строениях, имеющих внещнюю молниезащитную систему или же воздушное подключение по электропроводникам.

Варисторные УЗИПы устанавливаются параллельно с электрооборудованием, для которого требуется защита. В штатном режиме работы, напряжение, которое проходит через варистор достаточно низкое, но при возникновении перенапряжения, сопротивление на варисторе снижается, и он начинает пропускать его, с последующим рассеиванием поглощенной энергии. Подобный режим работы позволят снизить напряжение до номинального, после чего варистор переходит в штатный  «токонепроводящий» режим работы.

Особенностью данного оборудования является то, что оно имеет специализированную тепловую защиту, позволяющую избежать выгорания в конце эксплуатационного срока. Конечно, после неоднократных срабатываний варистор теряет свои первоначальные защитные свойства, о чем будет подан индикационный сигнал. Самые современные модели также могут иметь возможность удаленной индикации.

Главные особенности выбора УЗИПа?

Во время проектирования электросетей, в большинстве случаев предусматривается 3 защитных уровня, позволяющих защитить от предполагаемого уровня импульсного напряжения.

На входе электросети в строение монтируются УЗИПы 1-го класса, которые обеспечивают молниезащиту. Следующие - УЗИПы 2-го класса, который монтируется непосредственно в составе распределительного щитка строения. Они позволяют защитить бытовые и другие электроприборы, работающие в сети. В варианте использования высокочувсвительной электротехники (компьютеры, медицинское оборудование) можно смонтировать УЗИПы 3-го класса. Для достижения стабильности работы, рекомендуется использовать оборудование от единого производителя.

Для слаженной работы всех ступеней защиты, каждое из устройств должно быть расположено на удаленности друг от друга (более 10 петров по электросети). В случае размещения на меньших расстояниях, может потребоваться использование дросселя, который позволит возместить недостающее сопротивление электропроводников.

При проектировании защиты по каскадному принципу необходимо придерживаться минимального интервала – не менее 10 м между каждым из защитных устройств.

Стоит обратить внимание, что классификация УЗИПов не является унифицированной, и может отличаться в зависимости от страны производителя. Любая инженерно-строительная организация в своей работе может руководствоваться одним из 3-х международных стандартов:

• EN 61643-11;
• МЭК 61643-1;
• ГОСТ Р 51992

Характеристика важности для электрооборудования, для которого требуется защита.

Потребность в организации защиты, а также технико-экономические преимущества защитных устройств определяются МС МЭК 62305-2. Особенности выполнения проектно-монтажных и технических работ разделяются на 3 основные группы:

Оценочные показатели рисков в соответствии с воздействием внешних условий и других факторов.

Главные требования касательно установки молниезащитных систем (подбор и использование) регламентированы МС МЭК 61643-12. Также много полезной информации по электроустановкам зданий содержится в МС МЭК 60364.

• МЭК 60364-4-443 (регламентирует выполнение защитных функций для различных видов оборудования). В случае, если питание электроустановки обеспечивается от воздушной электролинии, то при монтаже безопасности электросети следует предусматривать защитное устройство, позволяющее избежать атмосферных перенапряжений (если объект соответствует грозовому классу AQ 1 – 25 и более грозовых дней/год);
• МЭК 60364-4-443-4 (регламентирует подбор устройств для монтажа). Данный госстандарт регламентирует подбор степени защитных показателей для разрядников в соответствующих потенциальным нагрузкам. Показатели номинального и остаточного напряжения согласно стандарту, не должны превышать защитного уровня, соответствующего максимально допустимому показателю импульсного напряжения устройств 2-й категории.

Подбор оборудования согласно стандарту МЭК 60364.

Для первой ступени защиты рекомендуется задействовать УЗИПы на базе рязрядников, не используемых съемные модули. Как показывает практика, найти подобное варисторное защитное устройство, имеющее номинальные токовые характеристики больше 20 кА – практически нереально. Электрошкаф для подобного устройства должен быть изготовлен из негорящих комплектующих и материалов.

Крайне важным параметром, определяющим выбор УЗИП устройства, является его уровень напряжения при защите «UP». Данный показатель не должен быть выше стойкости оборудования к импульсным перенагрузкам. Для УЗИПов  1-го класса этот показатель не должен быть выше 4 кВ, для 2-го класса – 2.5 кВ, для 3-го класса – 1.5. Это минимальная величина, которая должна выдерживаться электротехникой.

Также существуют и другие параметры, которые следует учитывать при подборе УЗИПов.

Максимально-допустимый показатель длины рабочего напряжения «UC» - это показатель переменного или постоянного тока, подающийся непосредственно на УЗИП устройство. Данный показатель равняется напряжению с номинальным показателем, и учитывает возможность повышения напряжения в самой электросети.

Минимально-допустимые показатели Uc для УЗИПов

Уровень номинального напряжения при нагрузке «IL» - показатель максимально длительноого переменного значения, которое может быть во время нагрузок. Данный показатель является очень важным для устройств, подключаемых по последовательной схеме с защищающим оборудованием. УЗИПы в большинстве случаев подключаются по параллельной схеме, следовательно, у них данный параметр не учитывается.

Подбор устройств для защиты: высокочувствительное оборудование и другое оборудование в здании.

Подбор устройств для защиты: бытовая техника и другая электроника.

Подбор устройств для защиты: производственное и коммерческое оборудование.

Подбор устройств для защиты: ответственное оборудование.

На сегодняшний день на территории России большинство крупных потребителей электроэнергии успешно применяют высококачественные устройства УЗИП. Как показывают результаты испытаний, использование данных устройств позволяет обеспечить высокий уровень безопасности на различных объектах, а также минимизировать риски при возникновении перепадов в электросети. А для тех, кто еще не использует – остается только лишь подобрать необходимые устройства и установить их на собственных объектах.