Устройство защиты от импульсных перенапряжений (узип)

Трехфазная сеть система заземления TN-C

Советская система заземления, особенностью которой является совмещение нулевого и заземляющего контура, для чего в современных домах с этой схемой и ставятся предохранитель перед УЗИП. А всё потому, что при расчёте третьей фазы в устаревших домах не учитывалась куча современной.

На сегодняшний момент данная схема хоть и существует в эксплуатации, но по возможности заменяется на более безопасные европейские схемы. Если же применение европейской схемы невозможно, например, в многоквартирном доме, то подключение своей электрической сети нужно комплектовать дополнительной защитой.

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.

3 главных ошибки электрика в схемах молниезащиты

Отвод случайного разряда молнии от здания и ликвидация опасных последствий перенапряжения — это сложная и ответственная техническая задача, требующая:

тщательного инженерного расчета;
надежного монтажа;
своевременного профилактического обслуживания.

Три перечисленных пункта требуют профессиональных знаний и опыта, которыми обладает далеко не каждый специалист.

Отличает профессионала от других электриков не наличие диплома об образовании, количество сертификатов или положительных отзывов, а готовность взять на себя всю полноту материальной ответственности за проделанную работу и причиненный ущерб в случае допущения ошибки на любом вышеперечисленном этапе.

Расчет проекта молниезащиты

Он должен выполняться по двум направлениям:

внешней схеме отвода тока разряда;
внутренней ликвидации импульса перенапряжения с полным учетом местных условий.

На расчет конструкции влияют характеристики грунтов, форма и габариты здания, условия подключения электроэнергии и многие другие факторы.

Их требуется просчитать, смоделировать, подвергнуть испытаниям специализированными компьютерными программами и внести необходимые усовершенствования.

Но есть и другой путь — собрать доступную информацию самостоятельно, например, с интернета и рискнуть безопасностью дома и жильцов: вдруг пронесет. Грозы то бывают не каждый день, авось… (Так поступает большинство, причем часто по незнанию.)

Монтаж внутренней и внешней молниезащиты

Попробуйте ответить на простой вопрос: можно ли изготовить надежно работающую систему без точного проекта, учитывающего аварийные и эксплуатационные режимы?

А ведь так поступают многие владельцы домов. В итоге создаются контуры заземления с завышенным электрическим сопротивлением, ненадежные молниеотводы, что превращает задуманную защиту в ловушку молний, когда молниеприемник притягивает на себя грозовой разряд, а его энергия не отводится на потенциал земли, а прикладывается к зданию.

Ошибки монтажа внутренней молниезащиты ведут к выгоранию бытовой проводки, повреждению дорогого оборудования, бесполезной трате денег, времени.

Профилактическое обслуживание систем молниезащиты

Здесь надо учитывать, что любая техника не только морально изнашивается, но и естественно стареет.

Электрические характеристики грунта меняются в зависимости от погоды, сезона, влажности. Электронные защиты на УЗИП при срабатывании, как и их предохранители могут выгореть. Контактные соединения собранных цепочек со временем увеличивают сопротивление.

Все эти процессы требуется контролировать внешним и внутренним осмотром, выполнением электротехнических измерений точными специализированными приборами.

Внутри многоэтажного здания вопросами внутренней и внешней молниезащиты занимается эксплуатирующая организация ЖКХ со своими работниками. Владелец частного дома решает их самостоятельно и выполнить их обязан надежно и качественно привлечением специалистов лабораторий.

В статье я привел типовые схемы, показывающие как подключить УЗИП для частного дома и постарался кратко объяснить принципы их работы.

Дополняет этот материал видеоролик владельца Василия Юферева

Обратите внимание на комментарии: отдельные люди так и не поняли роль этой защиты

Если у вас возникли вопросы по изложенной теме, то воспользуйтесь разделом комментариев. Обсудим.

Основные характеристики ОЗЗ

Одним из наиболее частых видов повреждений на линиях электропередачи является однофазное замыкание на землю (ОЗЗ) — это вид повреждения, при котором одна из фаз трехфазной системы замыкается на землю или на элемент электрически связанный с землей. ОЗЗ является наиболее распространенным видом повреждения, на него приходится порядка 70-90 % всех повреждений в электроэнергетических системах. Протекание физических процессов, вызванных этим повреждением, в значительной мере зависит от режима работы нейтрали данной сети.

В сетях, где используется заземленная нейтраль, замыкание фазы на землю приводит к короткому замыканию. В данном случае ток КЗ протекает через замкнутую цепь, образованную заземлением нейтрали первичного оборудования. Такое повреждение приводит к значительному скачку тока и, как правило, незамедлительно отключается действием РЗ, путем отключения поврежденного участка.

Электрические сети классов напряжения 6-35 кВ работают в режиме с изолированной нейтралью или с нейтралью, заземленной через большое добавочное сопротивление. В этом случае замыкание фазы на землю не приводит к образованию замкнутого контура и возникновению КЗ, а ОЗЗ замыкается через емкости неповрежденных фаз.

Величина этого тока незначительна (достигает порядка 10-30 А) и определяется суммарной емкостью неповрежденных фаз. На рис. 1 показаны схемы 3-х фазной сети в режимах до и после возникновения ОЗЗ.

Рисунок 1 – Схема сети с изолированной нейтралью а) в нормальном режиме; б) при ОЗЗ Такое повреждение не требует немедленного отключения, однако, его длительное воздействие может привести к развитию аварийной ситуации. Однако при ОЗЗ в сетях с изолированной нейтралью происходят процессы, влияющие на режим работы электрической сети в целом.

На рис. 2 представлена векторная диаграмма напряжений.

Рисунок 2 – Векторные диаграммы напряжений а) в нормальном режиме; б) при ОЗЗ

При ОЗЗ происходит нарушение симметрии линейных фазных напряжений, напряжение поврежденной фазы снижается практически до 0, а двух “здоровых” фаз поднимаются до уровня линейных. При этом линейные напряжения остаются неизменными.

Серия ОПС1

Ограничительное устройство ОПС1 производится всех трех классов защиты: B, C, и D.

Для чего нужны защитные устройства?

ОПС1 способно защитить любое электрооборудование. Благодаря компактным размерам такое устройство подходит для установки и подключения в обычном электрощите квартиры, коттеджа или офиса. Установка УЗИП в таких помещениях поможет спасти дорогостоящую технику и компьютерное оборудование. В загородных коттеджах, оборудованных системой «умный дом» монтаж ОПС1 предписывается инструкцией производителя, поскольку электронная начинка очень чувствительна к импульсным перенапряжениям. Также подобная защита требуется любым автономным системам жизнеобеспечения, наблюдения и безопасности.

Поэтому такое устройство устанавливается не только в частном секторе и городских квартирах, но и в административных, офисных, коммерческих и других зданиях.

Особенности конструкции и характеристики

ОСП1 имеет стандартные размеры и модульное исполнение: это позволяет без проблем установить устройство на DIN-рейку. При этом прибор может иметь от 1 до 4 сменных модулей (в зависимости от класса). Сменный модуль (отработанный варисторный разрядник) легко заменяется новым: для этого в центре корпуса предусмотрены направляющие, в которые и вставляется новый модуль. Это позволяет быстро произвести замену без отключения проводов и демонтажа всего устройства.

Применяемый в модуле варистор изготавливается из керамической смеси и окиси цинка, с добавлением специальных примесей для получения уникальных запирающих свойств. Также в каждом блоке предусмотрена защита от повышенной токовой нагрузки.

Для контроля работоспособности сменного блока предусмотрено окно с цветным указателем состояния. Для обеспечения надежного контакта на зажимах (клеммах) выполнены насечки, обеспечивающие большую площадь соприкосновения. Это автоматически уменьшает сопротивление самого контакта.

В зависимости от класса защиты и производителя, ограничители перенапряжения имеют такие характеристики:

Класс защиты – IP;
Разрядный ток имеет форму 8/20 мкс;
Номинальное напряжение составляет 230–400 В;
Время срабатывания составляет не более 25 нс;
Напряжение защищаемой линии: от 1 до 2 кВ;
Максимальный разряд, который способно выдержать устройство: 10 – 60 кА.

Чтобы подключить устройство защиты, используются медные или алюминиевые провода сечением от 4 до 25 мм 2

Обратите внимание! При подключении ОПС1 важно соблюдать полярность. Для этого все клеммные зажимы на корпусе прибора имеют маркировку, какой провод следует подключить в этот разъем

Схема подключения

Теперь давайте рассмотрим, что представляет собой схема подключения УЗИП в энергосеть на примере частного дома.

На примере показано, как правильно выполнить подключение ограничителей перенапряжения зонально: такая схема признана наиболее эффективной. Именно концепция трехступенчатой защиты с размещением УЗИП внутри помещения нашла наибольшее применение на практике

При этом важно для каждой зоны устанавливать соответствующий класс ограничителя

Обратите внимание! При монтаже ОСП1 важно выдерживать правильное расстояние между приборами: между ними должно быть минимум 10 метров

Обзор производителей и моделей

Изготовлением защитных устройств занимается множество производителей. В таблице представлены наиболее распространенные в нашей стране модели с указанием ориентировочной стоимости и технических характеристик.

Модель	Производитель	Основные характеристики	Ориентировочная стоимость
TESSLA D40	Тесла-электрик	Мощность 8,8 кВА Номинальный ток 40 А Диапазон 50 – 400 В	1100
VC-115	Novatek-Electro	Мощность 3,5 кВА Номинальный ток 16 А Диапазон 170 – 260 В	950
VC-122	Novatek-Electro	Номинальный ток 16 А Частота сети 47-65 Гц Диапазон 120 – 350 В	1450
ZUBR D40	DS Electronics	Номинальный ток 40 А Количество фаз 1 Диапазон 120 – 280 В	1900
РН-101М	Novatek-Electro	Мощность 3,5 кВА Частота сети 47-65 Гц Диапазон 160 – 280 В	2200

РН-101М

Данная модель представляет собой однополюсной прибор с контактными блоками, предназначенными сетей с переменным током. Подключение осуществляется к трансформаторам с высоковольтным реле. Из-за наличия выпрямителя РН-101М редко применяются для защиты жилых домов.

УЗИП марки РН-101М для сетей с переменным током используется для защиты жилых домов

Внутри прибора установлены модулятор и контакты, пластины которых располагаются в горизонтальной плоскости. Для подсоединения устанавливается линейный трансивер. Большинство устройств оснащаются тетродами, для функционирования которых используются преобразователи.

Выходное напряжение устройства — 200В, усредненный показатель внутреннего сопротивления — 22 Ом.

ZUBR D40

Устройства марки D40 с контактными блоками монтируются в щитках с операционным трансивером, при этом подсоединение модулятора выполняется посредством компаратора. Иногда дополнительно устанавливается демпфер, выполняющий функцию стабилизатора. Возможно подключение модулятора без обкладки.

Устройство D40 предназначено для монтажа в щитах с трансивером операционного типа

В щитке осуществляется подсоединение контактов с трансивером. Для установки моделей D40 требуется наличие импульсного конденсатора с проводимостью около 6 мк. Показатель общего сопротивления устройства равно в среднем 12 Ом.

VC-115

Линейка VC-115 отличается возможностью подключения без обкладки, ставится в щитах РР20.

Подключение модулятора выполняется двумя способами:

через динистор;
посредством демпфера (требуется наличие выпрямителя).

Усредненная выходная проводимость — порядка 4 мк, сопротивление цепи — 40 Ом.

VC-122

Серия предназначена для понижающих трансформаторов, может устанавливаться в щитках типа РС. Особенностью моделей можно назвать использование высоковольтного модулятора, в щитках РС19 подключающегося посредством обкладки.

В устройствах используются проходные фильтры и магнитный расширитель. Конструкцией предусмотрено наличие демпфера.

Показатель выходной проводимости равен 2 мк.

TESSLA D40

Серия УЗИП от «Тесла-электрик» походит для резисторных трансформаторов. Подключение к оборудованию модулятора выполняется через демпфер. Фильтры устанавливаются преимущественно проходные. Модели обладают трем парами контактов, транзисторы применяются без пластин.

Показатель сопротивления — не более 55 Ом, усредненный параметр проводимости равен 3 мк.

УЗИП TESSLA D40 имеет три пары контактов и транзисторы без пластин

Автоматические устройства защиты электрических сетей

В настоящее время автоматические устройства защиты электрических сетей являются наиболее надежными. Чаще всего применяют следующие виды:

автоматические выключатели;
устройства защитного отключения;
дифференциальные автоматы;
устройства защиты от импульсных перенапряжений;
стабилизаторы.

При правильном выборе такого приспособления обеспечивается гарантированная защита электросети от неисправностей, вызванных причинами, указанными выше. Выбор автоматического электрического устройства защиты должен учитывать его тип, назначение, номинал.

Автоматические выключатели

Читайте о том, как подобрать характеристики автоматических выключателей

Эти приборы представляют собой коммутационные аппараты, предназначенные для включения и отключения тока при помощи ручного управления, а также автоматического отключения тока при увеличении его сверх значении, превышающего номинал прибора.

Другими словами, правильно подобранный автоматический выключатель должен прервать линию, как только сила тока превысит допустимую для цепи, в которую он установлен. Ток может увеличится от короткого замыкания или включения мощной нагрузки. Для защиты однофазной электрической сети устанавливают однополюсный или двухполюсный, а для защиты трехфазной — трехполюсный автоматический выключатель. Очень редко применяют четырехполюсные устройства, способные отключать сразу все четыре (включая нейтральный или «нулевой») проводника в трехфазной электрической сети при возникновении аварийной ситуации.

Таким образом, задача автоматического выключателя — обесточивать цепи при возникновении перегрузок и короткого замыкания, вызывающих перегрев проводника, что особенно важно, если это кабель для электропроводки в деревянном доме

Устройства защитного отключения

Читайте все об устройствах защитного отключения и их характеристиках

В отличие от автоматических выключателей, устройства защитного отключения (УЗО) предназначены для защиты электросетей от утечки. Она в незначительном количестве всегда присутствует в любой электрической цепи. А вот в опасных значениях утечка может возникать по нескольким причинам:

неисправность электроприбора из-за пробоя фазного проводника на корпус;
попадание влаги на контакты для подключения проводов;
недостаточные свойства изоляции в проводке из-за естественного износа или механического повреждения.

Следствием утечки могут быть поражение человека или домашних животных, а также возгорание изоляции проводов.

Задача УЗО — при обнаружении утечки в цепи, отключить подачу тока в течение короткого промежутка времени. Если это сделано вовремя, воздействие электричества будет настолько мало, что любой живой организм не почувствует его, а горючий материал не успеет воспламениться.

Однако при возникновении перегрузок или короткого замыкания в сети, УЗО не сработает.

Дифференциальные автоматы

Дифференциальный автомат объединяет в своей конструкции УЗО и автоматический выключатель. Поэтому правильное название устройства — дифференциальный автоматический выключатель. Он способен отключать сеть, питающую электроустановку, и в случае утечки тока в ней, и в случае превышения нагрузки или короткого замыкания.

Как правило, дифференциальный автомат устанавливают на отдельную цепь, осуществляющую питание одного мощного потребителя. Это могут быть, например, электроплита, электродуховка, электрический водонагреватель, кондиционер.

Устройства защиты от импульсных перенапряжений

Эти приспособления предохраняют сети от мгновенных скачков напряжения и тока. Такое может происходить при ударе молнии, перехлестывании проводов воздушных линий электропередач, аварий в питающих сетях, включении оборудования с большой реактивной мощностью.

Устройства защиты от импульсных напряжений устанавливают непосредственно перед потребителем. Основным условием успешной работы УЗИП является наличие качественно выполненного заземления всей электроустановки. В настоящее время такие приборы широко применяют в системах управления оборудованием частного дома «Умный дом».

Стабилизаторы

Стабилизаторы обеспечивают выравнивание напряжения там, где недопустимы какие-либо колебания этой характеристики. Они предохраняют от выхода из строя сложные электронные приборы и оборудование. Основное требование, предъявляемое к стабилизатору — обеспечить в течение заданного времени выравнивание тока при максимально допустимой нагрузке.

Стабилизаторы могут защищать всю электроустановку, а могут устанавливаться для защиты всего одного прибора или электрического агрегата.

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.