Классификация устройств защиты от импульсных перенапряжений

Современный человек, стараясь идти в ногу со временем, насыщает свой дом электроприборами самого различного назначения. Но не каждый домовладелец задумывается о том, что в случае возникновения в сети даже очень кратковременного импульсного напряжения в разы превышающего номинальное, весь его дорогостоящий парк электротехники и электроники может выйти из строя. Что примечательно, воздействие перенапряжения на электрические потребители пагубно тем, что пораженная техника, как правило, становится не пригодной для ремонта. Данный форс-мажор пусть не часто, но гарантировано может быть следствием перенапряжения в сетях, вызванного воздействием грозы, аварийным перехлестом фаз или коммутационных процессов. Защитить электрооборудование призваны так называемые устройства защиты от импульсных перенапряжений. Принцип работы УЗИП, классы и разницу между ними мы рассмотрели ниже.

• Классификация УЗИП
• Типы устройств
• Как обустроить защиту?

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:

• Как сделать громоотвод в частном доме
• Для чего нужна главная заземляющая шина
• Для чего нужен дифавтомат

Устройства защиты от импульсных перенапряжений: применение и принцип действия | Публикации

Почти четверть всех пожаров, возникающих в жилом секторе, происходит из-за эксплуатации неисправного или пожароопасного электротехнического оборудования.

Чтобы не попасть в эту печальную статистику, нужно правильно подбирать и устанавливать защитные устройства. Комплексная защита любого дома должна включать в себя определенный набор аппаратов, которые обеспечивают защиту: от короткого замыкания, перегрузки и дифференциальных токов (утечек тока), а также от грозовых перенапряжений. На последнее надо обратить особое внимание. Электричество в индивидуальные дома подается, в основном, по воздушным линиям. При таком вводе обязательно должно присутствовать устройство защиты от перенапряжений, причиной которых могут стать не только обычная гроза, но и аварийные ситуации на линиях электропередач, переключения, короткие замыкания, резонансные повреждения, которые вызывают возникновение импульсных перенапряжений. Все это может вывести из строя самую мощную и дорогостоящую электротехнику. Хорошо, если вышел из строя только телевизор. А если система автоматики, ограничивающая длительность нагрева в отопительной системе или система, контролирующая работу газового котла? Тогда пожар неминуем. Избежать этого позволяет прибор защиты от грозовых импульсных и коммутационных перенапряжений -обязательное устройство для любого жилого дома, который питается от воздушных линий электропередач.

В России системы грозозащиты регламентируются «Инструкцией по устройству молниезащиты зданий и сооружений (РД 34.21.122-87)». ГОСТ Р 50571. 19-2000 предписывает установку ограничителей для защиты электроустановок от импульсных перенапряжений в случаях, когда установка питается от воздушной линии или включает в себя наружный провод при числе грозовых дней в году более 25. Уровень защитного устройства при этом должен быть не выше 1,5 кВ для однофазной сети 220 В и 2,5 кВ для трехфазной сети 380 В. Требования к работоспособности и методы испытаний устройств защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП) изложены в ГОСТ Р 51992-2002. Применение ограничителей перенапряжения признано эффективным, и в настоящее время на их основе разработана и применяется зонная концепция защиты от перенапряжений.

Существует различие между внешней и внутренней защитой коммутационных и грозовых перенапряжений. Внешняя защита предназначена для защиты зданий и других объектов при прямых ударах молнии. Эта защита представляет собой один или несколько низкоомных и малоиндуктивных путей тока молнии на землю (молниеотвод, состоящий из токоприемника, токоотвода и заземлителя). Внешняя защита является классической и выполняется в соответствии с действующими нормами.

Внутренняя защита защищает электрические установки и электронные приборы внутри зданий от частичных токов молнии, от коммутационных, грозовых перенапряжений и повышения потенциала в системе заземления. Кроме того, она обеспечивает защиту от воздействий, вызванных ударами молний, электромагнитных полей. Внутренняя защита приобрела значение лишь в последние годы в связи с широким распространением микроэлектроники, основное условие для ее установки — это наличие эффективной системы заземления.

На рис. 1 (испр. см. на распечатке!) представлена схема питания электроустановки со ступенчатой системой защиты от перенапряжений. На главном вводе после группы предохранителей между каждым фазным проводником и главной шиной заземления включены искровые разрядники. При импульсах перенапряжений, поступающих по проводам сети, или при повышениях потенциала точки А во время прямого удара молнии разрядники срабатывают и пропускают заряд на землю.

Рис. 1. Схема питания электроустановки со ступенчатой системой защиты от перенапряжений

При ударе молнии потенциал точки А относительно удаленного заземлителя, например, заземлителя трансформатора источника питания, может достигать миллиона вольт. Однако напряжение между фазами сети и главной заземляющей шины не превысит значение напряжения срабатывания искровых разрядников. Это означает, что вся внутренняя электропроводка испытывает одинаковое повышение потенциала. Допустимо также предположить, что при соотношении сопротивлений заземлителя и проводов сети 1:10 лишь 10 % тока молнии поступает в распределительную сеть электроустановки.

Наряду с классическими разрядниками во внутренней защите от импульсных перенапряжений применяются ограничители перенапряжений, состоящие из последовательно соединенных плавкой вставки и варистора. Разрядник гасит мощный импульс удара молнии. Варистор ограничивает небольшие перенапряжения, вызванные дальними ударами молний. Если из-за больших токов на варисторе остается высокое остаточное напряжение, то оно гасится последующей ступенью варисторов.

В областях с высокой грозовой активностью остающиеся перенапряжения на последующих зонах при необходимости снижают дополнительно включенными варисторными ограничителями перенапряжений (УЗИП), например, типа 0ПС1 классов С, D торговой марки IEK. При этом для развязки ступеней защиты применяют специальные, включаемые последовательно в линию индуктивности или разносят ступени на 10-15 м по длине проводов.

В качестве испытательных импульсов тока для испытания оборудования используются импульсы прямого разряда молнии с фронтом 10 мкс и затухания до половины амплитуды за 350 мкс (10/350 мкс) и непрямого удара с длительностями 8/20 мкс.

Для защиты от импульсных перенапряжений применяются вентильные разрядники, калиброванные искровые промежутки, различного вида нелинейные сопротивления, варисторы и их комбинации. Все эти защитные элементы согласно классификации МЭК по назначению и по параметрам разделяются на классы А В, С и D.

Рис. 2. Испытательные импульсы

• Класс А. Предназначены для установки в распределительных воздушных сетях низкого напряжения. Испытываются ударным током 10/350 мкс.
• Класс В. Предназначены для систем уравнивания грозовых перенапряжений и защиты от прямых ударов молнии. Испытываются ударным током 10/350 мкс.
• Класс С. Предназначены для защиты от импульсных перенапряжений в стационарных электроустановках и устанавливаются во вводных распределительных щитах. Испытываются ударным током 8/20 мкс.
• Класс D. Предназначены для защиты от импульсных перенапряжений в стационарных и передвижных электроустановках и устанавливаются в розеточных блоках или непосредственно у потребителя. Испытываются комплексным импульсом напряжения тока 8/20 мкс.

Разрядники различных систем европейского производства (например, DEHN, ABB, INDELEC, LEGRAND и др.) на российском рынке хорошо известны, но эта продукция, хоть и имеет десятки наименований, для большинства потребителей слишком дорога. Последнее время российские производители начинают выпускать разрядники качества, практически аналогичного европейскому, но гораздо дешевле по стоимости.

Например, компания «ИЭК» выпускает ограничители импульсных перенапряжений под маркой 0ПС1. Пока это только основные элементы защиты, наиболее востребованные на рынке, но компания постепенно развивает номенклатуру российских аналогов, которые будут иметь не только высокое качество, но доступную цену.

На рис. 3 приведена базовая схема питания электроустановки с системой заземления TN-C-S и устройствами защиты от перенапряжений, рекомендуемая компанией «ИЭК». В этом варианте схемы каждая ступень защиты выполнена в различных щитках, расстояние между которыми от 10 до 15 метров. Провода за счет собственной индуктивности обеспечивают временную задержку импульса при его прохождении из сети к нагрузке. Это обеспечивает последовательное срабатывание каждой ступени защиты.

Рис. 3. Схема питания электроустановки системы TN C S с устройствами защиты от перенапряжений

Вестник ИЭК октябрь 2006

Устройства защиты от перенапряжения низкого напряжения

Устройство защиты от перенапряжения низкого напряжения (SPD) ограничивает переходные напряжения, отводя или ограничивая импульсный ток.

УЗИП являются экономически эффективным решением для предотвращения простоев, улучшения системы и достоверность данных и исключить повреждение оборудования, вызванное переходными процессами. напряжения и скачки напряжения в силовых и сигнальных линиях. Они подходят для любой объект или нагрузка 1000 вольт и ниже.

УЗИП обычно установлен в распределительном щите, системе управления технологическим процессом, система связи или другие мощные промышленные системы для защиты от скачков напряжения и скачков напряжения, в том числе вызванных молния. Иногда используются уменьшенные версии этих устройств. установлены в электрощитах подъезда жилых помещений.

Согласно Национальному электротехническому кодексу ^® (NEC) и стандарту 1449 Американского национального института стандартов (ANSI) / Underwriters Laboratories (UL), УЗИП обозначаются как:

• Тип 1: Постоянно подключен для защиты уровней изоляции электрического система защиты от внешних перенапряжений, вызванных молнией или емкостным конденсатором переключение банков
• Тип 2: Постоянно подключен для защиты чувствительная электроника и микропроцессорные нагрузки от остаточных энергия молнии, скачки напряжения, генерируемые двигателем, и другие внутренне генерируемые всплески событий
• Тип 3: Устройства в точке использования, включающие в себя подключаемые шнуром, непосредственно подключаемые и розеточные УЗИП

Члены NEMA проводят образовательные и просветительские мероприятия для коммерческих, промышленных и бытовых пользователей через Институт защиты от перенапряжения NEMA.

• Приложения
• Стандарты
• Новости
• Компании
• Продукты
• Виды деятельности
• Ресурсы

• Резервное питание
• Цепи связи
• Критические нагрузки
• Бытовая техника и развлечения
• Оборудование ОВКВ
• Цепи освещения
• Медицинское оборудование
• Распределение электроэнергии
• Программируемые логические контроллеры
• Системы безопасности

Загрузка…

Загрузка…

Загрузка…

Загрузка…

• Разрабатывает и контролирует международные и национальные стандарты и кодексы, регулирующие УЗИП
• Разработка испытаний электротехнической продукции на чувствительность к скачкам напряжения

• Институт защиты от перенапряжений NEMA
• Набор инструментов для защиты от перенапряжения

Защита от перегрузки по току с промышленными предохранителями Узнать больше

Институт защиты от перенапряжений NEMA Узнать больше

Институт кабельных лотков NEMA Узнать больше

Розетки для устройств AFCI с ответвленной розеткой Узнать больше

Электромонтажные устройства NEMA Узнать больше

Присоединиться к NEMA Узнать больше

Отчет о нежелательном отключении GFCI Узнать больше

Устройства защиты от перенапряжения для светодиодного освещения

Неожиданные скачки напряжения ежегодно уничтожают тысячи осветительных приборов.

Защитите свои осветительные приборы с помощью устройств защиты от перенапряжений Hatch. Благодаря простоте установки и вариантам плоского форм-фактора мы предлагаем необходимую защиту.

 

LSP3

Семейство устройств защиты от перенапряжений (SPD) типа 4CA, признанных UL, LSP3 включает в себя встроенные плавкие предохранители. Устройства LSP3-10 рассчитаны на максимальный одиночный импульс тока разряда 10 000 ампер. Устройства LSP3-20 рассчитаны на максимальный одиночный импульс тока разряда 20 000 ампер. Каждое устройство LSP3 доступно в виде УЗИП на 120–277 В или 347–480 В и может быть заказано со светодиодным индикатором окончания срока службы, который горит, когда защита все еще обеспечена.

Все УЗИП LSP3 обеспечивают однофазную защиту для линий «линия/нейтраль», «линия/земля» и «нейтраль/земля» в соответствии с рекомендациями IEEE C62.41.2-2002, категория C, высокое воздействие. Модели LSP3-10 соответствуют предельным значениям перенапряжений и требованиям к испытаниям, указанным в ANSI C82.

77-5-2017 для осветительного оборудования, среднему уровню воздействия категории C и предельным значениям, указанным в расширенном испытательном уровне ANSI C136.2-2018. Модели LSP3-20 соответствуют требованиям ANSI C82.77-5-2017 категории C к высокому уровню воздействия и экстремальному уровню испытаний ANSI C136.2-2018.

LSP4

Семейство УЗИП LSP4 относится к типу 5, признанному UL. Эти УЗИП рассчитаны на максимальный ток одиночного разряда 10 кА для линии/земли и нейтрали/земли и 20 кА для линии/нейтрали. Модели LSP4 доступны как УЗИП на 120–277 или 347–480 В. Модели LSP4 рассчитаны на воздействие окружающей среды IP65.

Все УЗИП LSP4 обеспечивают однофазную защиту для линий «линия/нейтраль», «линия/земля» и «нейтраль/земля» в соответствии с рекомендациями IEEE C62.41.2-2002, категория C, высокое воздействие. Модели LSP4 соответствуют предельным значениям перенапряжения и требованиям к испытаниям, указанным в ANSI C82.77-5-2017 для осветительного оборудования, среднему уровню воздействия категории C и предельным значениям, указанным в расширенном испытательном уровне ANSI C136.

2-2018.

LSP10-SM

LSP10-SM является одобренным UL УЗИП типа 4CA и имеет встроенный термопредохранитель. Он предназначен для использования в сочетании с осветительными приборами для обеспечения дополнительного уровня защиты от помех в линиях электропередач в промышленных, коммерческих и жилых помещениях. LSP10-SM защищает светодиодные, электронные люминесцентные и газоразрядные балласты, а также все другие электронные продукты. Этот продукт представляет собой УЗИП типа 4CA, обеспечивающий однофазную защиту для линии/нейтрали, линии/земли и нейтрали/земли.

LSP10-SM имеет SNAPLOCK Крепление для одношаговой надежной установки в стандартную электрическую заглушку 1/2 дюйма, а также может устанавливаться на заводе.

LSP10-SM обеспечивает однофазную защиту для линий «линия/нейтраль», «линия/земля» и «нейтраль/земля» в соответствии с рекомендациями IEEE C62.41.2-2002, категория C, высокое воздействие. LSP10 соответствует ограничениям по перенапряжениям и требованиям к испытаниям, указанным в ANSI C82.