Аппарат защиты от грозовых и коммутационных напряжений: Схема подключения УЗИП — 3 ошибки и правила монтажа. Защита от импульсных перенапряжений.

Автор: | 07.07.1970

Содержание

Схема подключения УЗИП — 3 ошибки и правила монтажа. Защита от импульсных перенапряжений.

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.

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.

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.

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 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!

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.

Ошибки при подключении

1Самая распространенная ошибка — это установка УЗИП в электрощитовую с плохим контуром заземления.

Толку от такой защиты не будет никакого. И первое же “удачное” попадание молнии, сожгет вам как все приборы, так и саму защиту.

2Не правильное подключение исходя из системы заземления.

Проверяйте техдокументацию УЗИП и проконсультируйтесь с опытным электриком ответственным за электрохозяйство, который должен быть в курсе какая система заземления используется в вашем доме.

3Использование УЗИП не соответствующего класса.

Как уже говорилось выше, есть 3 класса импульсных защитных устройств и все они должны применяться и устанавливаться в своих щитовых.

Статьи по теме

Ограничители перенапряжения для защиты оборудования систем электроснабжения от коммутационных и грозовых перенапряжений.

Ограничители перенапряжения

Ограничитель перенапряжения нелинейный (ОПН) — электрический аппарат, предназначенный для защиты оборудования систем электроснабжения от коммутационных и грозовых перенапряжений.
ОПН также можно назвать разрядником без искровых промежутков. ОПН на сегодняшний день являются одним из эффективных средств защиты оборудования электрических сетей. 


Применение

В некоторых случаях, оборудование может оказаться под влиянием повышенного, по сравнению с номинальным, напряжения (при грозе или коммутациях электрических цепей). В этом случае, возрастает вероятность пробоя изоляции установки. Нелинейные ограничители перенапряжений предназначены для использования в качестве основных средств защиты электрооборудования станций и сетей среднего и высокого классов напряжения переменного тока промышленной частоты от коммутационных и грозовых перенапряжений. Ограничители применяются вместо вентильных разрядников соответствующих классов напряжения и включаются параллельно защищаемому устройству или установке.

Устройство и принцип действия

Ограничитель перенапряжения является безискровым разрядником.

В наличие на складе:

наименование ед.изм кол-во цена
ОПН – 170 УХЛ4 24В шт 6 130
ОПН-121УХЛ4 48В шт 10 85
ОПН-214 УХЛ4 380В шт 5 160
ОПН-130 УХЛ4 24В шт 31 100
ОПН-212 УХЛ4 110В шт 1 120
ОПН-222 УХЛ4 110В шт 1 100
ОПН-132 УХЛ4 110В шт 7 100
ОПН-172 УХЛ4 110В шт 4 120
ОПН-122 УХЛ4 110В шт 3 120
ОПН-113 шт 1 100
Варистор LA4KE1B шт 3 420
Ограничитель перенапряжения LA4DA2E шт 3 620

 

 

Развернуть

Свернуть


Всего товаров в данной категории: 7

Сортировка: По умолчаниюНазвание (А — Я)Название (Я — А)Цена (низкая > высокая)Цена (высокая > низкая)Рейтинг (начиная с высокого)Рейтинг (начиная с низкого)Модель (А — Я)Модель (Я — А)

Показать: 12255075100

Показано с 1 по 7 из 7 (всего 1 страниц)

Способы защиты от перенапряжений в квартирах и частных домах

Перенапряжения – это нарушения в нормальном режиме работы электросети, связанные с увеличением напряженности электрического поля до значений, опасных для элементов электроустановок и проводящих линий. В момент перенапряжения на номинальное сетевое напряжение накладывается мгновенный импульс или дополнительная волна напряжения. Такие явления могут стать причиной повреждения изоляции и вызвать пожар, могут создать серьезную угрозу для работоспособности оборудования, а порой и для жизни и здоровья людей. Перенапряжения имеют разную природу. Однако современное защитное оборудование позволяет нейтрализовать последствия всех видов нарушений в работе сети.

Причины перенапряжений

В зависимости от источника возникновения, можно выделить четыре типа перенапряжений: атмосферные, коммутационные, переходные перенапряжения промышленной частоты и перенапряжения, вызванные электростатическим разрядом. Все они нарушают работу электросети и представляют опасность для оборудования на стороне потребителя.

Атмосферные перенапряжения связаны с грозовыми явлениями. Во время грозы в атмосфере происходит до 30-100 разрядов в секунду, при этом ежегодно земля испытывает около 3 миллиардов ударов молнии. Согласно данным комитета по молниезащите МЭК, порядка 50% разрядов молнии имеют силу свыше 33 кА, а 5% — свыше 85 кА. Вероятность поражения молнией зависит от климатической зоны, в которой расположен объект, а также от конкретного ландшафта. В частности, с повышенным вниманием надо относиться к молниезащите отдельно стоящих на равнине домов. Еще большую опасность создают расположенные поблизости от дома высокие деревья или сооружения (мачты, трубы). Также к зонам повышенных рисков относят горы, влажные участки возле водоемов, железистые почвы.

Прямой удар молнии опасен для человека и может стать причиной пожара. Нередко молния напрямую поражает трансформаторы, счетчики электроэнергии и бытовые электроприборы. Она служит причиной возникновения перенапряжений во всех проводящих элементах. Ток молнии вызывает тепловой эффект и расплавление изоляции в точках воздействия. Электродинамический эффект, возникающий при циркуляции токов молнии в параллельных проводниках, приводит к разрывам или сплющиванию проводов. Молния может вызывать даже эффект взрыва и ударной волны. Канал молнии, при прохождении по нему сильного импульсного тока, действует как антенна, вызывая перенапряжения в радиусе нескольких километров. Также во время грозы повышается потенциал земли из-за циркуляции тока молнии в грунте. Это объясняет непрямые разряды молнии из-за образующегося шагового напряжения и связанные с этим повреждения оборудования.

Таким образом, последствия грозовых явлений не менее опасны, чем прямой удар молнии. Именно поэтому важно обеспечивать не только первичную защиту зданий (молниеотводы), но и продумывать вторичную защиту внутреннего оборудования, в частности питающих и телекоммуникационных сетей. Это касается не только частных домов, но и городских квартир, которые защищены от прямого удара молниеотводами, устанавливаемыми на крыше здания, однако могут подвергаться импульсным скачкам напряжения, распространяющимся по сети.

Коммутационные перенапряжения возникают непосредственно в электрических сетях, поэтому их иногда называют «внутренними». Они представляют собой волны перенапряжения высокой частоты — от нескольких десятков до нескольких сотен кГц. Коммутационные перенапряжения могут быть обусловлены резкими перепадами нагрузки на линиях электропередачи (к примеру, из-за отключения понижающих трансформаторов подстанции), феррорезонансными явлениями и другими аварийными режимами работы распределительных сетей.

Причины коммутационных перенапряжений также могут быть связаны и с функционированием оборудования на стороне потребителя. К примеру, с отключением устройств защиты (плавких предохранителей, выключателей), отключением или включением аппаратуры управления (реле, контакторов), пуском или остановом мощных двигателей. По большому счету источниками коммутационных перенапряжений могут быть любые устройства, имеющие в своем составе катушку, конденсатор или трансформатор на входе питания, в том числе телевизоры, принтеры, компьютеры, электропечи, фильтры и т.д.

В отличие от атмосферных, коммутационные перенапряжения развиваются не так быстро и могут не иметь столь мощного разрушающего воздействия. Однако нередко они носят повторяющийся характер и тем самым вызывают преждевременное старение оборудования.

Переходные перенапряжения промышленной частоты характеризуются тем, что имеют такую же частоту, как и сеть (50, 60 или 400 Гц). Они возникают из-за повреждения изоляции между фазой и корпусом или фазой и землей (в сетях с заземленной нейтралью), а также из-за разрыва нейтрального проводника; при этом однофазные устройства получают напряжение 400 В. Другая причина переходных перенапряжений связана с пробоем проводника, например, при падении кабеля высокого напряжения на низковольтную линию. Третья причина — образование дуги при срабатывании защитного искрового разрядника высокого или среднего напряжения, вызывающее повышение потенциала земли.

Перенапряжения из-за электростатического разряда опасны главным образом для высокочувствительных электронных устройств. Они могут возникать в сухой среде, где накапливается сильное электростатическое поле. К примеру, человек, идущий по ковру в изолирующей обуви, становится электрически заряженным до напряжения нескольких киловольт. Когда он прикасается к проводящей конструкции, возникает электрический разряд в несколько ампер с очень коротким временем нарастания (несколько наносекунд).

Способы защиты от перенапряжений

Устройства первичной защиты от перенапряжения необходимы для предотвращения прямых ударов молнии — они улавливают и отводят ее ток на землю. Такие устройства располагают выше уровня всех остальных конструкций, причем их высота зависит от размера защищаемой зоны. Как правило, для защиты жилых объектов используется стержневые молниеотводы, снабженные проводниками-токоотводами. Проектировать систему первичной молниезащиты на конкретном объекте должны специалисты в этой области.

Устройства вторичной защиты позволяют обеспечить нормальную работу оборудования и сетей внутри здания в условиях атмосферных и коммутационных перенапряжений. Их можно разделить на две большие группы — устройства последовательной и параллельной защиты. К первой группе относятся:

Трансформаторы, устраняющие определенные гармоники за счет соответствующего соединения первичной и вторичной обмоток; такая защита не очень эффективна.

Фильтры, служащие для ограничения коммутационных перенапряжений в четко заданном диапазоне частот. Такие устройства не подходят для ограничения атмосферных перенапряжений.

Ограничители перенапряжений, состоящие из воздушных катушек индуктивности, ограничивающих перенапряжения, и разрядников, отводящих токи. Наиболее подходят для защиты чувствительного электронного оборудования, но защищают только от перенапряжений. Представляют собой громоздкие и дорогостоящие устройства.

Сетевой фильтр – надежное устройство для защиты компьютеров, ноутбуков и электронной техники от перепадов напряжения – одной из причин выхода их из рабочего состояния и утери персональных данных. Обеспечивает эффективное электропитание и подавляет импульсные и высокочастотные помехи в электрической сети.

Сетевой фильтр PM6U-RS APC by Schneider Electric

Стабилизаторы напряжения служат для нормализации сетей переменного тока и устраняют проблему колебания напряжения. В частности, анализируют входное напряжение, а затем, переключая обмотки своего трансформатора, поддерживают необходимый диапазон напряжения на выходе.

Стабилизатор напряжения LS1500-RS APC by Schneider Electric

Источники бесперебойного питания служат для поддержки работы оборудования в автономном режиме за счет энергии батарей в случаях несанкционированного ее отключения.

Источник бесперебойного питания BR1500G-RS APC by Schneider Electric

Куда более популярны устройства параллельной защиты, которые могут использоваться в установках любой мощности. Важно знать, что номинальное напряжение такого устройства должно соответствовать сетевому напряжению на вводах установки. В режиме «ожидания» (при отсутствии перенапряжений) ток утечки не должен протекать через устройство защиты, но при возникновении перенапряжения, превышающего допустимое значение, устройство должно моментально отводить вызванный перенапряжением ток на землю. Важной характеристикой такого оборудования является его быстродействие.

В жилых домах для защиты от перенапряжений чаще всего применяется модульное оборудование, устанавливаемое в распределительных щитах. В частности, это устройства защиты от импульсных перенапряжений — УЗИП и дифференциальные выключатели нагрузки с защитой от превышения напряжения — УЗО. Также существуют сменные ограничители перенапряжений и ограничители перенапряжений для защиты силовых розеток, обеспечивающие вторичную защиту подключенного оборудования. Некоторые ограничители встраиваются непосредственно в устройства, потребляющие электроэнергию, однако они не могут защитить от больших перенапряжений. Для защиты телефонных и коммутационных сетей от перенапряжений используются слаботочные разрядники, которые также устанавливаются в распределительных щитах или встраиваются в устройства, потребляющие электроэнергию.

Оборудование Schneider Electric для защиты от перенапряжений

Наиболее эффективными средствами для обеспечения защиты от перенапряжений в квартирах и частных домах служат модульные аппараты, устанавливаемые в распределительные щиты. Также с целью частичной защиты могут использоваться сетевые фильтры.

Дифференциальные выключатели нагрузки (УЗО) предназначены в первую очередь для защиты людей от поражения электрическим током и предотвращения возгораний. Однако в линейке модульного оборудования Easy9, разработанного компанией Schneider Electric, также есть УЗО, совмещающие защиту от утечки тока и от превышения напряжения. Если в сети возникнет переходное напряжение промышленной частоты, к примеру, из-за обрыва нейтрального провода в подъезде многоквартирного дома, питание будет отключено. Такое устройство позволит защитить и проводку, и оборудование, и человеческую жизнь.

Устройства защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП) помогают предотвратить последствия от непрямых ударов молний и аварийных скачков напряжения, губительных для дорогостоящей электроники; они компенсируют сильные броски напряжения, с которыми УЗО справиться не в состоянии. Как правило, электроника может выдержать перенапряжения до 1300-1500 В, в том время, как скачки напряжения при ударе молнии могут достигать 10 000 В. Задача УЗИП — сгладить импульсные перенапряжения до приемлемого уровня в 1000-1300 В.

Наиболее распространенный вариант УЗИП — это сетевые фильтры (удлинители с кнопкой), однако УЗИП в модульном исполнении (к примеру, Easy9 от Schneider Electric) обеспечивает значительно более надежную и качественную защиту от перенапряжений. К тому же, размещение аппарата в распределительном щитке на входе в квартиру позволяет защитить не только компьютер, но и кухонные приборы, климатическое оборудование, охранную сигнализацию, мультимедийные системы, поставленные на зарядку смартфоны и т.д. К сожалению, пока модульными аппаратами УЗИП оснащено не более 1 % российских домохозяйств.

Смотреть видеосюжет об основных преимуществах автоматов Easy9, Домовой и Acti 9

При выборе устройств защиты от импульсных перенапряжений важно учитывать наличие молниеотвода, организацию системы заземления, информацию о токах короткого замыкания (КЗ). К примеру, если на здании или в 50 метрах от него установлен молниеотвод, можно использовать УЗИП класса I, в остальных случаях — класса II. Поскольку УЗИП не рассчитан на длительное пребывание под действием высокого напряжения, его следует защищать от КЗ с помощью автоматического выключателя.

Наличие УЗИП в электроустановке низкого напряжения обеспечивает полную защиту системы электроснабжения квартиры или частного дома и гарантирует сохранность всех видов дорогостоящей бытовой техники и электроники. При этом защитное оборудование линейки Easy9 характеризует доступная цена.

Ограничители перенапряжений Acti 9 предназначены в первую очередь для промышленных и административных зданий. Однако и в этой серии есть оборудование, которое при необходимости можно применять в жилых помещениях для надежной защиты от атмосферных перенапряжений. Это ограничители перенапряжения типа 2 со встроенным разъединителем — iQuick-PF, iQuick-PRD и модульные ограничители перенапряжений типа 2 — iPF & iPRD. В оборудовании Acti 9 предусмотрена сертифицированная координация срабатывания с автоматическими выключателями, кроме того, аппараты очень легко монтировать на объекте, а их состояние можно отслеживать удаленно с помощью системы мониторинга. Для телекоммуникационных сетей могут использоваться устройства защиты iPRC и iPRI.

Помимо этого в продуктовом портфеле Schneider Electric есть бытовые устройства защиты от всплесков напряжения APC SurgeArrest Performance. Сетевые фильтры этой серии предназначены для обеспечения минимально необходимой защиты компьютеров, бытовых электронных приборов и телефонных линий от импульсных помех.

При выборе решений для защиты от перенапряжений, важно учитывать несколько факторов. Во-первых, стоимость защищаемого оборудования и последствия его выхода из строя. Во-вторых, риски возникновения перенапряжений, которые напрямую связаны с состоянием сети и грозовой активностью в конкретной местности. Продумывая защиту электрооборудования, важно не забывать и о телекоммуникационных сетях (телефонные сети, пожарные и охранные сигнализации, системы «умный дом» и т.д.), которые также могут пострадать от перенапряжений.

Защита от молний. Ограничитель импульсных перенапряжений

Любое жилое или административное здание оборудовано большим количеством техники, питаемой от электросети. Значительное увеличение значений рабочего напряжения и тока в этой сети может привести к выходу из строя всего этого электрического оборудования. Если защитой от таких явлений в многоквартирных домах, промышленных и административных зданиях занимаются обслуживающие организации, то владельцы частных домов должны сами заботиться о ней. И в этом поможет ограничитель перенапряжения.

Как следует из названия, ограничитель чрезмерно высокого напряжения (ОПН) служит для защиты электрической техники от напряжения, значительно превышающего номинальные значения. Это высокое напряжение или, другими словами, перенапряжение обычно носит импульсный характер. Поэтому еще одно название для таких устройств — ограничитель импульсных напряжений (ОИН).

Чтобы лучше разобраться с областями применения ОПН, рассмотрим вкратце причины, вызывающие такие скачки напряжения. Импульсы перенапряжения могут быть коммутационными. В этом случае они возникают в результате:

  • переключений (коммутаций) в мощных силовых электроустановках и системах энергообеспечения;
  • при резком изменении нагрузки в распределительных системах;
  • при возникновении повреждений в энергоустановках, вызывающих короткое замыкание.

Эти случаи носят производственный характер и устранением их последствий занимаются профессионалы. В таких цепях устанавливаются промышленные устройства, например, ОПН-110, где число 110 указывает на напряжение сети в кВ. Для нас интереснее будет защита от импульсных перенапряжений частного жилого дома. Обычно эти перенапряжения возникают во время грозы при разряде молнии. При этом импульсы перенапряжения возникают когда:

  • молния ударяет непосредственно в линию электропередач (ЛЭП) за пределами дома;
  • разряд молнии происходит между облаками или в находящийся рядом с домом объект. Возникшее электромагнитное поле индуцирует в электрических цепях мощный импульс;
  • удар молнии происходит в грунт недалеко от дома. Ток разряда, протекающий в земле, может вызвать значительную разность потенциалов.


В этих случаях во внешних воздушных линиях до 380В могут возникать импульсы величиной до 10 кВ, а во внутренней проводке домов — до 6 кВ. Чтобы избежать пагубного влияния таких высоких напряжений на домовую электрическую сеть и бытовые электроприборы существуют простые меры. По Правилам устройства электроустановок (ПУЭ) на входе силового электрического кабеля в дом должны устанавливаться ограничители импульсных напряжений (ОИН). Схема подключения ОИН простая. Устройство включается в цепь между силовым кабелем и заземляющим контуром. На рынке существует достаточно предложений различных производителей, одним из которых является концерн «Энергомера».

Как работают

В основе работы ОПН лежит нелинейная вольтамперная характеристика устройства. Благодаря ей при поступлении на ОПН больших токов высокого напряжения электрическое сопротивление устройства резко падает практически до нуля. В результате импульс напряжения в несколько кВ уходит через заземляющую цепь.

Время срабатывания на уменьшение сопротивления, как и время восстановления в исходное положение, у ОПН очень мало. Поэтому устройство при необходимости готово реагировать на целую серию импульсов.

Видео «Ограничитель высокого напряжения»

Виды и классы

С середины прошлого века до недавнего времени основными ОПН были вентильные разрядники. Но они имели целый ряд недостатков и были вытеснены нелинейными варисторами, созданными на основе металлооксидных материалов. Конструктивно они представляют собой варисторные таблеки, заключенные в укрепленный полимерный корпус. Такое решение позволяет избежать взрыва и разлета осколков устройства в случае поступления на него таких высоких напряжений, на которые оно не рассчитано.

По способам монтажа и крепления ОИН можно обозначить такие виды. Обычный вид, когда в устройство традиционным способом заводятся силовые провода. Специальный вид для крепления на дин-рейку. Этот способ, с креплением на дин-рейку, находит все большее применение благодаря удобству и простоте. По месту установки ОИН и схеме подключения можно выделить такие классы устройств. Условно их можно обозначить буквами латинского алфавита, хотя возможен и другой способ обозначения.


Устройства класса А предназначены для защиты от импульсного перенапряжения при попадании молнии в ЛЭП или разряде возле нее. Устанавливаются в месте соединения ЛЭП с кабелем, идущим в жилое строение. Выдерживают импульсы напряжения до 6 кВ. ОИН класса B монтируется в месте ввода силового кабеля в дом и должен выдерживать напряжение до 4 кВ. Подразумевается, что устройство класса А уже установлено.

Устройства класса C устанавливаются в электрощитах внутри дома и рассчитаны на напряжение 2,5 кВ. Одними из таких устройств являются ОИН-1 и ОИН-2 производства концерна «Энергомера». Первое устройство не содержит индикатор работоспособности, второе имеет такой индикатор.

Ограничители перенапряжения класса D рассчитаны на скачки напряжения до 1,5 кВ. Они предназначены для защиты чувствительной электронной аппаратуры и устанавливаются неподалеку от нее, например, в монтажных коробках. Несмотря на кажущуюся простоту, монтаж таких устройств желательно поручить квалифицированному специалисту.

Сетевой фильтр или ограничитель перенапряжения представляет собой устройство, подключенное к сети питания, для того чтобы предотвратить повреждение электронного оборудования от скачков напряжения. В нашей статье мы рассмотрим их виды, основные правила установки и советы по эксплуатации.

Данные защитные устройства, предназначены в первую очередь для связи между проводником электрической системы и заземлением, чтобы ограничить величину переходных перенапряжений на оборудование.

Ограничитель перенапряжения ОПН состоит из дисков, изготовленных из оксида цинка материала, который обладает низким сопротивлением при высоком напряжении и высокой стойкостью при низком напряжении. Диски помещены в фарфоровые корпуса для обеспечения физической поддержки, отвода тепла, и изоляции от загрязнений внутренних деталей. В случае удара молнии или коммутационных перенапряжений, импульсный ток ограничивается специальной встроенной схемой.

Устройство защиты от перенапряжений направляет избыточный заряд в провод заземления розетки, защищая от него через электронные устройства и в то же время позволяя нормальному напряжению поступать к аппаратуре. Перепады в электрической сети могут повредить компьютерное оборудование, сжечь провода, и даже уничтожить любые сохраненные данные. Сетевые фильтры также могут защитить телефонных и кабельных линий.

Видео: принципы работы ограничителя перенапряжения

Перед тем, как купить ограничитель перенапряжения ОПН, нужно определить цель, для которой он необходим, и решить некоторые монтажные вопросы:

1. Сколько точек вам нужно?

Определить, сколько элементов будет подключено к одной розетке, и приобрести один ограничитель напряжения, который будет отвечать количество устройств. Помните, что трансформаторные пробки шире стандартного разъема ограничителя. Многие сетевые фильтры предназначены для размещения в трансформаторе УЗО, чтобы не блокировать соседние розетки. Данные показатели не важны для устройств типа ОПН-10, ОПН 6 и ОПНП, которые подключаются непосредственно сеть.

2. Замерить напряжение

Отраслевым стандартом для оценки электрической энергии являются джоули. Именно в Джоулях сетевой фильтр сообщает нам, сколько энергии устройство защиты от перенапряжений может поглотить, прежде чем оно выходит из строя. Большее число указывает на большую защиту. Соответственно, для дома с большим количество мощных электрических приборов понадобится хороший импульсный ограничитель.

3. Подключаемое оборудование

Бытовая электроника, компьютеры, оргтехника и инструменты домашнего мастера имеют разные потребности в защите. Желательно выбрать сетевой фильтр для защиты всего оборудования, и, в том числе телефонных линий (RJ-11), компьютерные сети (RJ-45), разъемы и кабельные (коаксиальный). Для этих целей подойдут модели типа abb.

4. Индикаторы работы

Большинство ограничителей оснащены диагностическими светодиодами, которые подтверждают наличие питания и рабочее состояние защиты. После неоднократных скачков напряжения, защитные схемы могут выгореть, поэтому наличие дисплея или хотя бы сигнализирующих ламп очень важно (на моделях ОПНП, ОПН-П и ОПС типа УХЛ отсутствует).

Виды ограничителей

Существует огромное количество разнообразных защитных устройств:

  • ограничитель высоковольтный нелинейный, предназначений дл перенапряжений сети от 800 В – abb, ОПС1 и все серии ОПН;

  • импульсные устройства типа варисторов, представлены моделями ECOTEC;
  • сетевые фильтры для защиты оргтехники – OVR;
  • реле контроля – применяется не только для защиты сети, но и её диагностики.

Устанавливаем ограничитель в щиток

При установке линейных ограничителей ОПН 10 необходимо зажать контакты устройства при помощи специальных клемм. Один контакт обязательно отводится на заземляющее устройство, либо трансформатор, второй – на сеть.


Последовательность работы следующая:

  • снять контр-гайку, болты и ниппели у ограничителя;
  • закрепить гровер между шайбой и контр-гайкой;
  • закрепить следующий электростатический диск;
  • прикрепить секции к ОПН при помощи болтов и гаек.

Схема подключения опн

Схема: как подключить опн

Для установки оборудования в частном доме (имеется в виде, не на производстве), допускается использование до 5 защитных пластин (в прайсе стоимости обязательно указывается цена за одну пластину).

  1. Ограничитель перенапряжения нельзя собирать в горизонтальном положении;
  2. Длина провода, отходящего от ОПН должна быть не более 3 метров, иначе нагрузка на устройство будет слишком большой и фильтр быстрее выйдет из строя;
  3. Все провода, идущие от ОПН должны быть короткими, петли закругленными, а контакты изолированными;
  4. Керамические ограничители допускается использовать как опоры для шин, если общая масса не превышает 30 килограмм.

Стоимость защитных устройств может варьироваться от нескольких десятков до сотен и даже тысяч. Все зависит от максимально допустимого напряжения и способности рассеивать энергию.

Область применения

Ограничители используются в частных домах, квартирах многоэтажек, на производстве, для защиты помещений от замыканий и ударов молний (импульсных скачков напряжения).

.
Эта отметка установлена 14 ноября 2016 года .

Ограничитель перенапряжения нелинейный (ОПН) — электрический аппарат, предназначенный для защиты оборудования систем электроснабжения от коммутационных и грозовых перенапряжений. ОПН также можно назвать разрядником без искровых промежутков. ОПН на сегодняшний день являются одним из эффективных средств защиты оборудования электрических сетей.

Применение

В некоторых случаях, оборудование может оказаться под влиянием повышенного, по сравнению с номинальным, напряжения (при грозе или коммутациях электрических цепей). В этом случае, возрастает вероятность пробоя изоляции установки. Нелинейные ограничители перенапряжений предназначены для использования в качестве основных средств защиты электрооборудования станций и сетей среднего и высокого классов напряжения переменного тока промышленной частоты от коммутационных и грозовых перенапряжений. Ограничители применяются вместо вентильных разрядников соответствующих классов напряжения и включаются параллельно защищаемому устройству или установке.

Устройство и принцип действия

Ограничитель перенапряжения является безыскровым разрядником.

Устройство ограничителя перенапряжения

3. ЦЭ-936. Инструкция по техническому обслуживанию и ремонту оборудования тяговых подстанций.

4. Сугробов Н.А. Нелинейные ограничители перенапряжения производства Dervasil, группа SICAME, журнал Электротехнический рынок №5 (11) май 2007 [Электронный ресурс]: URL: http://market.elec.ru/nomer/10/dervasil/

8. Дмитриев М.В. Применение ОПН для защиты изоляции ВЛ 6-750 кВ.2009г.91стр. Издательство Политехнического Университета,Санкт-Петербург. [Электронный ресурс]: URL: http://www.zeu.ru/books/book2.pdf

9. Ограничитель перенапряжений нелинейный типа ОПН-35 УХЛ2. [Электронный ресурс]: URL: http://www.laborant.ru/eltech/02/5/3/02-98.htm

10. Обслуживание разрядников и ограничителей перенапряжений. [Электронный ресурс]: URL: http://ukrelektrik.com/publ/obsluzhivanie_razrjadnikov_i_ogranichitelej_perenaprjazhenij/1-1-0-13

При определении перечня нормируемых параметров ОПН используется утвержденный Международной электротехнической комиссией (МЭК) в 1991 г. Стандарт 99-4, требования которого дополнены и несколько изменены (как правило, ужесточены) в соответствии с отечественными традициями разработки защитных аппаратов. Таким образом, основными параметрами нелинейных ограничителей перенапряжений являются:
номинальное напряжение (класс напряжения) ограничителя (Uном) — номинальное напряжение сети, для работы в которой предназначен ОПН;
номинальная частота ограничителя (nном) — частота рабочего напряжения сети, для работы в которой предназначен ОПН;
наибольшее длительно допустимое рабочее напряжение на ограничителе — наибольшее действующее значение напряжения промышленной (номинальной) частоты, которое длительно (в пределе — в течение всего срока службы аппарата) может быть приложено к выводам ОПН;
вольт-временная характеристика ограничителя — зависимость действующего значения напряжения промышленной частоты от допустимого времени его приложения к ОПН;
номинальный разрядный ток ограничителя (Iном) — наибольшее значение испытательного грозового импульса тока, при котором определяется защитный уровень ОПН при грозовых перенапряжениях и который используется для классификации ОПН. Номинальный ток также называют расчетным током грозовых перенапряжений (Iрг = Iном). Испытательный импульс грозового тока имеет форму апериодической волны 8/20 мкс. Установлен стандартный ряд номинальных разрядных токов: 1500, 2500, 5000, 10000, 20000 А. По этому параметру производится координация других характеристик ограничителя, а также норм и методов его испытаний;
расчетный ток коммутационных перенапряжений (Iр к) — максимальное значение испытательного апериодического импульса тока 30/60 мкс, при котором определяется защитный уровень ОПН при коммутационных перенапряжениях;
остающееся напряжение (UOCT) — максимальное значение падения напряжения на ограничителе при протекании по его нелинейному рабочему резистору импульса тока;
защитный уровень при ограничении грозовых перенапряжений — остающееся напряжение при расчетном токе грозовых перенапряжений (Ur). Этому параметру эквивалентна кратность ограничения грозовых перенапряжений Kr = Ur/UHр.фт;
вольт-амперная характеристика ограничителя при грозовых импульсах тока — зависимость остающегося на ОПН напряжения от максимального значения импульсов тока 8/20 мкс при их варьировании в диапазоне (0,1 2,0) /ном;
защитный уровень при ограничении коммутационных перенапряжений — остающееся напряжение при расчетном токе коммутационных перенапряжений (UK). Этому параметру эквивалентна кратность ограничения коммутационных перенапряжений прямоугольный импульс тока — импульс тока, форма которого близка к прямоугольной. Используется для определения пропускной способности ОПН;
пропускная способность ограничителя при прямоугольных импульсах — максимальное значение прямоугольных импульсов тока (/п) длительностью 2000 мкс, которые ОПН без каких-либо повреждений выдерживает при их двадцатикратном приложении;
пропускная способность ограничителя при грозовых импульсах — максимальное значение импульсов тока 8/20 мкс, которые ОПН без каких-либо повреждений выдерживает при их двадцатикратном приложении;
пропускная способность ограничителя при импульсах большого тока — максимальное значение импульсов тока 4/10 мкс, которые ОПН без каких-либо повреждений выдерживает при их двукратном приложении.
Кроме перечисленных основных характеристик для координации параметров ОПН согласно Стандарту МЭК используются: нормативное напряжение ограничителя — действующее значение напряжения промышленной частоты, допустимое к приложению в течение 10 с;
класс разряда линии — параметр, определяющийся максимально гарантированным значением энергии, которое ОПН способен поглотить из сети при ограничении грозового или коммутационного перенапряжения без выхода из строя, и зависящий от Uнорм и UK. Класс разряда линии нормируется только для ограничителей с номинальными разрядными токами 10 000 и 20 000 А.
Для отечественных ОПН эти параметры, как правило, не задаются, однако в настоящее время все большее распространение находит нормирование способности к поглощению и рассеиванию энергии, определяемой как отношение максимально гарантированного значения поглощаемой ограничителем энергии к его наибольшему длительно допустимому рабочему напряжению, что практически эквивалентно классу разряда линии.
Одно из немногочисленных преимуществ вентильных разрядников по сравнению с нелинейными ограничителями перенапряжений состоит в том, что последние имеют меньшую зону защиты — длину участка линии или распределительного устройства, на котором перенапряжения превышают напряжение в точке установки ОПН не более чем на 1 — 2%. Тем не менее, уровень перенапряжений, воздействующих на изоляцию собственно ограничителя значительно ниже максимальных значений перенапряжений на изоляции электрооборудования, установленного на некотором расстоянии от ОПН. Поэтому нормы испытаний изоляционных конструкций нелинейных ограничителей должны быть ниже требований к электрической прочности изоляции всего остального оборудования подстанций и линий электропередачи, приведенных в ГОСТ 1516.1, ГОСТ 20690 и РД 16.556. Испытательные напряжения изоляции ОПН в соответствии с нормами связаны с их защитными уровнями и приведены в табл. 1.
Испытаниям подвергается только изоляционная покрышка (корпус) ограничителя, из которого предварительно удаляется HP. Методы испытаний дан в ГОСТ 1516.2. Изоляция ОПН наружной установки (категория размещения 1 по ГОСТ 15150) испытывается коммутационными импульсами и напряжением промышленной частоты как в сухом состоянии, так и под искусственным дождем. Испытания корпусов ограничителей внутренней установки проводятся только в сухом состоянии.
Требования к нелинейным ограничителям в части других электрических, а также механических и климатических воздействий нормируются, как и для вентильных разрядников.

Таблица 1
Значения испытательных напряжений изоляции ОПН

Ограничитель перенапряжений присоединен к сети в течении всего срока службы, поэтому через его варисторы, образующие нелинейное сопротивление, непрерывно протекает ток. Допустимая плотность активного тока составляет (1,0 5,0)-10_6 А/см2 при плотности полного тока (10 -г- 30)-10″6 А/см2. Ограничитель сохраняет работоспособность до тех пор, пока в результате воздействия рабочего напряжения и импульсов перенапряжений активная составляющая тока не превысит критического значения, при котором количество теплоты, выделяемой в HP, превысит возможности конструкции ОПН по его рассеянию в окружающую среду, т.е. пока не нарушится тепловое равновесие аппарата. Поглощение ограничителем энергии из сети снижает уровень перенапряжений, что обеспечивает защиту изоляции линий электропередачи. По этой причине при проектировании нелинейного ограничителя необходимо создать условия для удовлетворения двух, в значительной степени противоречивых, требований. С одной стороны, должны быть обеспечены необходимые защитные характеристики аппарата при ограничении как коммутационных, так и грозовых перенапряжений. С другой стороны аппарат должен обладать достаточным ресурсом пропускной способности при импульсных токовых воздействиях и стабильностью параметров как при приложении рабочего напряжения (нормальный эксплуатационный режим), так при воздействии квазистационарных перенапряжений.
Относительная простота ОПН (необходимым элементом аппарата является только нелинейный резистор), компактность, способность ОЦВ работать в различных средах, возможность регулирования характеристик ОЦВ привели к разработке большого количества конструкций и схем ОПН. Например, при создании разъединителей ограничители могут использоваться в качестве опорных изоляционных конструкций. В трансформаторах ограничители могут размещаться внутри бака, что в дополнение к основной функции ограничения перенапряжений позволяет выравнить распределение напряжения по витковой изоляции. Широко распространено размещение ОПН в герметичных РУ с элегазовым заполнением.
Однако наибольшее количество производимых в настоящее время ограничителей представляют собой отдельно стоящие аппараты в фарфоровых корпусах (рис. 1, а), подобных применяемым в вентильных разрядниках. Основным конструктивным элементом ОПН является нелинейный рабочий резистор, образованный одной или несколькими параллельно соединенными колонками 1 поставленных один на другой оксидно-цинковых варисторов. Для удобства размещения внутри изолирующего снаружи оребренного фарфорового корпуса 2 HP разделен на блоки высотой 0,3 — 1,0 м. По концам корпуса закреплены металлические фланцы 3 со смонтированными узлами герметизации и взрывобезопасности 4 и контактными пластинами 5. Фланцы также являются контактными выводами ограничителя, к которым изнутри присоединяется нелинейный рабочий резистор, а снаружи (к контактным пластинам) — фазный провод и проводник системы заземления распредустройства. Аппараты на напряжение 110 кВ и более снабжаются экранной арматурой, обеспечивающей выравнивание распределения напряжения по высоте колонок варисторов, ограничение стримерной короны на элементах ограничителя и необходимую электрическую прочность его внешней изоляции. Экран обычно выполняется в виде одиночного или расщепленного тороида 6 с по крайней мере двумя экранодержателями 7.


Рис. 1. Конструктивные исполнения нелинейных ограничителей перенапряжений в фарфоровом (а) и полимерном (б) корпусах

При использовании фарфоровой покрышки в ОПН предусматривается сквозная демпфирующая полость 8, обеспечивающая передачу избыточного давления при аварийном дуговом перекрытии внутри корпуса на клапаны взрывобезопасности 4 и предохраняющая аппарат от взрывного разрушения. Все свободное пространство внутри покрышки, не занятое колонками ОЦВ, элементами их крепления к корпусу и фланцам и демпфирующей полостью, заполняется веществом 9, обладающим высокой теплопроводностью (например, чистым кварцевым песком) и служащим для отвода теплоты от варисторов на корпус ограничителя. После сборки внутренняя полость аппарата вакуумируется, а затем заполняется осушенным азотом, элегазом или каким-либо инертным газом при атмосферном давлении. Система герметизации предотвращает проникновение вовнутрь покрышки влаги и загрязнений, которые могли бы вызвать перекрытие ОПН по внутренней полости и выход его из строя.
Серийно производимые АО «Корниловский фарфоровый завод» (г. Санкт-Петербург) ограничители перенапряжений в фарфоровых корпусах серии ОПН(И) вплоть до номинального напряжения 500 кВ выпускаются в виде одного модуля (рис. 2, а — в). Аппараты на напряжение 750 и 1150 кВ изготавливаются состоящими из двух идентичных, поставленных один на другой модулей (рис. 2, г). Нелинейный рабочий резистор этих ограничителей набран из варисторов диаметром (28±0,5) мм и высотой (10±0,5) мм. Полный перечень параметров ограничителей 110 — 500 кВ приведен в табл. 2, а компиляция основных параметров ОПН 35 — 1150 кВ, включая массо-габаритные характеристики, — в табл. 2.
Ограничители этой серии на напряжение 35 — 220 кВ имеют нижние чугунные фланцы с тремя или четырьмя приливами с отверстиями для крепления к фундаменту (заземленному подножнику). Фланец изолирован от фундамента посредством фарфоровых дисков и изолирующих (как правило, паронитовых) прокладок. Ограничители на 330 — 1150 кВ устанавливаются непосредственно на подножник без изолирующих прокладок, однако в этих аппаратах нелинейный рабочий резистор не присоединен к нижнему фланцу. Подключение HP к системе заземления подстанции осуществляется через изолирующий вывод в днище ограничителя (рис. 2, в — д). Изоляция HP от «земли» выполняется для подключения к ОПН регистраторов срабатываний и профилактических испытаний аппаратов под напряжением (например, для измерения тока проводимости HP).
В настоящее время для изготовления изоляционных корпусов ограничителей все более широко стали применяться полимерные материалы (рис. 1, б). Основу этих полимерных корпусов составляет стеклопластиковая труба 10, которая обеспечивает необходимую механическую прочность и жесткость конструкции ограничителя. Трекингоэрозионную и дуговую стойкость, а также требуемые влагоразрядные характеристики внешней изоляции обеспечивает специальное ребристое покрытие 11, выполняемое обычно на основе силиконовой или этиленпропиленовой электротехнической резины. Ограничители в полимерных корпусах практически взрывобезопасны, что позволяет исключить из конструкции аппарата устройства, предохраняющие его от взрывного разрушения (предохранительные клапаны, демпфирующие полости и т.д.), и тем самым уменьшить объем ограничителя на 25 — 40%.

Рис. 2. Аппараты серии ОПН (о — г) и ОПНИ ( а — 35 и 110 кВ: б — 150 н 220 кВ; в — 330 » 500 кВ; г — 750 и 1150 кВ, д — 500 кВ

Рис. 2, д
Полимерные корпуса идеально подходят для ограничителей, нелинейные рабочие резисторы которых выполнены в виде одиночной колонки варисторов 1 большого диаметра (рис. 1, б). В этом случае создаются наилучшие условия для охлаждения HP. Тепловую устойчивость аппарата также повышает использование для заполнения пространства между колонкой варисторов и стеклопластиковой трубой специальных полимерных композиций (компаундов) 12, теплопроводность которых искусственно повышается наполнителям.
Таблица 2
Параметры ограничителей перенапряжения 110 — 500 кВ


Параметр

ОПН-110- ПН-УХЛ1

ОПН-220- ПН-УХЛ1

ОПН-330-
ПН-У1

ОПН-500- ПН-УХЛ1

Номинальное напряжение, кВ Наибольшее длительно

допустимое рабочее напряжение, кВ

Напряжение на ограничителе, допустимое в течении времени, кВ (не более):

Номинальный разрядный ток. А

Расчетный ток коммутационных перенапряжений, А

Защитный уровень при ограничении грозовых перенапряжений, кВ

Кратность ограничения грозовых перенапряжений

Защитный уровень при ограничении коммутационных перенапряжений, кВ

Кратность ограничения коммутационных перенапряжений

Остающееся напряжение, кВ (не более), при импульсах тока 8/20 мкс с максимальным значением:

Пропускная способность:

20 импульсов тока 1,2/2,5 мс с максимальным значением, А

20 импульсов тока 8/20 мкс

с максимальным значением, А

2 импульса тока 4/10 мкс с максимальным значением, А

Применяемые компаунды обладает высокой адгезией к оксидно-цинковой керамике. По этой причине пропускная способность HP ограничителя при грозовых импульсах тока в 1,5 — 2,0 раза выше пропускной способности составляющих его варисторов, испытанных индивидуально вне оболочки аппарата.
Таблица 3
Основные параметры ОПН 35 — 1150 кВ


В целом использование полимерных корпусов позволяет существенно (в 3 — 5 раз) снизить массу аппарата и упростить его конструкцию, что открывает возможности для создания ограничителей не только опорного, но и подвесного исполнения. В последнем варианте их можно устанавливать непосредственно на опорах линий электропередачи. При размещении трехфазных комплектов подвесных ОПН вдоль воздушных линий на расстоянии 50 — 100 км уровень коммутационных перенапряжений в любой точке BЛ будет превышать максимальное напряжение на ограничителях не более, чем на 5%.
Задача снижения уровня изоляции ЛЭП решается не только за счет улучшения защитных характеристик нелинейных ограничителей (совершенствования структуры материала и конструкции варисторов, форсировки их охлаждения в аппарате, заливки HP полимерными композициями и т.п.), но и оптимизацией схемы ОПН и формы его присоединения к сети. Описанные выше ограничители включены между фазным проводом и землей (рис. 3, а) и, таким образом, предназначены для ограничения перенапряжений, воздействующих на изоляцию электрооборудования относительно земли. Одной из важнейших задач, решение которой практически невозможно с помощью вентильных разрядников, является глубокое ограничение междуфазных перенапряжений. Применение нелинейных ограничителей в полимерных корпусах подвесного исполнения, рассчитанных на длительное воздействие линейного наибольшего рабочего напряжения линии и присоединенных между фазными проводами (рис. 3, б), естественным образом решает эту проблему. На одной типовой поддерживающей или натяжной опоре ВЛ без сколько-нибудь существенного изменения ее конструкции может быть размещено два трехфазных комплекта подвесных ОПН: ограничители фаза-земля подвешиваются параллельно гирляндам изоляторов или (при соответственном увеличении механической прочности на разрыв) вместо гирлянд и соединяются с фазными проводами и землей; ограничители междуфазных перенапряжений подвешиваются к гирляндам ниже фазных проводов и присоединяются между фазами. Также представляется перспективным установка подвесных ограничителей в РУ электрических станций и подстанций, позволяющая существенно сократить их площадь.
Низкие механические характеристики электротехнического фарфора па разрыв не позволяют изготавливать подвесные ОПН в фарфоровых корпусах. Однако разработана и успешно применяется конструкция ОПН опорного исполнения, позволяющая одновременно ограничивать как перенапряжения относительно земли, так и междуфазные перенапряжения. Схема такого защитного аппарата, получившего наименование ОПНИ, приведена на рис. 3, в, а внешний вид одной фазы ограничителя ОПНИ-500У1 — на рис. 2, д.


Рис 3. Схемы нелинейных ограничителей перенапряжений и их присоединения к электрическим сетям
Нелинейный рабочий резистор каждой фазы ОПНИ разделен на две последовательно соединенные части (НР1 и НР2). Все фазы ограничителей соединены между собой искровыми промежутками, включенными звездой. Средняя точка звезды через емкость С соединена с землей. В нормальном эксплуатационном режиме фазное напряжение приложено к последовательно соединенным резисторам НР1 и НР2. При набегании на аппарат волн коммутационных перенапряжений, которые всегда несимметричны, пробиваются искровые промежутки ИП, резисторы НР2 всех фаз оказываются соединенными параллельно, а резисторы НР1 — попарно последовательно между соответственными фазными проводниками. Таким образом, все нелинейные рабочие резисторы трех фаз ограничителей образуют четырехлучевую звезду (рис. 1, г). Очевидно, что такая схема объединенного защитного аппарата позволяет ограничивать как фазные, так и междуфазные перенапряжения, причем уровни остающихся напряжений могут регулироваться соответствующим подбором значений НР1 и НР2.

При несимметричных КЗ распределения суммарного напряжения поврежденных фаз по искровым промежуткам ОПНИ при отсутствии емкости С может оказаться резко несимметричным. В этом случае оказывается весьма вероятным, что разрядное напряжение какого-либо ИП превысит воздействующее напряжение и его пробоя не произойдет, т.е. ограничитель не включится в режим ограничения междуфазных перенапряжений. Емкость С создает постоянный подпор напряжения на ИП и исключает возможность возникновения подобной ситуации.
Конструктивно аппарат ОПНИ-500 У1 отличается от ограничителя серии ОПН на такое же напряжение наличием отпайки от HP, которая через промежуточный изолированный вывод 1 (рис. 2), рассчитанный на напряжение 60 кВ, соединена с регистратором срабатываний 2 и последовательно с ним соединенной искровой приставкой 3. Искровая приставка содержит набор ИП, подобных используемым в вентильных разрядниках. В приставке имеется изолированный вывод на напряжение 35 кВ для подключения к аппаратам других фаз и емкости.
Ограничители перенапряжений успешно эксплуатируются в сетях 110 кВ и выше уже более 20 лет. Примером эффективности применения защитных аппаратов на основе оксидно-цинковой керамики является их использование на ОРУ 500 кВ Саяно-Шушенской ГЭС. За счет установки ограничителей серий ОПН и ОПНИ здесь были сокращены все воздушные изоляционные промежутки фаза — земля и фаза — фаза, в результате чего шаг ячейки ОРУ уменьшился с 28 — 31 м до 24 м, а длина ОРУ сократилась на 48 м. Уменьшение межконтактного промежутка разъединителей на 1,0 м позволило также уменьшить ширину ОРУ на 20 м. В целом, получившиеся размеры ОРУ 500 кВ совпадают с размерами ОРУ 330 кВ, защищенного вентильными разрядниками.

новое исполнение – новые возможности (2012)

Группа компаний IEK вывела на рынок обновленную линейку аппаратов защиты от импульсных перенапряжений ОПС1. Прислушиваясь к предложениям потребителей, инженеры компании изменили конструкцию ОПС1, заменив классический корпус аппарата со сменными модулями на монолитный. Благодаря новым качественным характеристикам и возможностям, повышенной надежности и ряду преимуществ аппарат может считаться новым словом среди устройств защиты от импульсных перенапряжений.

Обновленные изделия выполнены в монолитном корпусе, который обладает рядом преимуществ по сравнению с классическим корпусом ОПС1 со сменными модулями.

ОПС1 со сменными модулями (рис. 1) имеет возможность проверки сопротивления электропроводки, для чего при проведении проверки сменный модуль легко извлекается из корпуса изделия. В то же время наличие ножевого контакта между сменным модулем и основанием изделия повышает риск возникновения неисправности: из-за влияния окружающей среды любой электрический контакт со временем «стареет» и меняет свое переходное сопротивление в сторону увеличения. При неправильной эксплуатации ОПС1 из-за воздействия импульса тока возможно разрушение ножевого контакта как на сменном модуле, так и на основании изделия. Особенно это критично для УЗИП, используемых на первой ступени, — во вводном щите, то есть ОПС1-В.

Обновленные ОПС1 в этом смысле более надежны, так как выполнены в монолитном корпусе (рис. 2) без использования ножевого контакта и сменных модулей. Изделия имеют климатическое исполнение УХЛ3 и могут использоваться на любых из трех уровней защиты: ОПС1-В во вводном щите, ОПС1-С в распределительном щите и ОПС1 для защиты потребителей. Винтовые зажимы с непрямым прижатием жилы проводника исключают чрезмерное давление и разрушение присоединяемых проводников, что существенно снижает риск возникновения пожара. На обновленных ОПС1 проведено изменение конструкции индикатора срабатывания защиты на более надежную — рычажную.

Защита от импульсных перенапряжений

ОПС1 относится к устройствам защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП) и применяется для защиты электросети от кратковременных, чрезвычайно высоких для данной электросети напряжений, возникающих между фазами либо между фазой и землей.

Напомним, что для защиты от импульсных перенапряжений существует несколько типов устройств.

Одним из них является разделительный трансформатор, который представляет собой силовой трансформатор с коэффициентом трансформации 1. Трансформатор просто неспособен передать короткий импульс перенапряжения на вторичную обмотку, однако масса и габариты такой защиты от импульсных перенапряжений для мощных электросетей будут очень велики. При прямом попадании молнии в сеть возможен пробой изоляции первичной обмотки трансформатора, что повлечет за собой дорогостоящий ремонт.

Для защиты от перенапряжений зачастую применяется и так называемый «защитный» диод. Диод обладает высокой скоростью реакции на появление недопустимого напряжения, однако неспособен проводить экстремальные токи, образующиеся при грозовых разрядах. Именно поэтому диод применяется в основном для защиты оконечного оборудования.

Два основных устройства, применение которых возможно на всех уровнях защиты от импульсных перенапряжений, это разрядники и варисторы.

Разрядник представляет собой устройство из двух токопроводящих пластин с калиброванным зазором. При существенном повышении напряжения между пластинами возникает дуговой разряд, обеспечивающий сброс высоковольтного импульса на землю. По исполнению разрядники делятся на воздушные, воздушные многоэлектродные и газовые. В газовом разряднике дуговая камера заполнена инертным газом низкого давления. Благодаря этому их параметры мало зависят от внешних условий среды. Кроме этого газовые разрядники имеют экстремально высокое сопротивление (около 10 ГОм), что позволяет применять их для защиты высокочастотных устройств с рабочей частотой до нескольких ГГц. Разрядники обладают довольно высоким быстродействием и разрядным током, однако существенным недостатком разрядников является выброс горячего ионизированного газа из дуговой камеры, а также разрушение самой камеры и электродов. Все это не позволяет устанавливать разрядники как рядом с другим защитным оборудованием, так и в пластиковых щитах. Еще один минус состоит в том, что при срабатывании разрядника образуются высокочастотные помехи, а это негативно сказывается на работе оборудования.

Варисторы представляют собой полупроводниковое устройство с нелинейным сопротивлением и вышеперечисленных недостатков разрядников не имеют.

При достижении определенного напряжения на выводах сопротивление варистора резко падает (рис. 3). Таким образом, если установить варистор между защищаемой электросетью и землей, то при возникновении импульсного перенапряжения, превышающего порогсрабатывания ва-ристора, опасный для оборудования импульс через малое сопротивление варистора уйдет на землю, тем самым обезопасив защищаемый участок сети.

Одной из основных характеристик, отвечающих за область применения защитного варистора, является классификационное напряжение. Это напряжение, при котором ток через варистор составляет 1 мА — порог срабатывания, при котором варистор «открывается». Значение классификационного напряжения обязательно должно учитываться при построении схем защиты от импульсных перенапряжений на основе варисторных УЗИП. Аппарат защиты от импульсных перенапряжений ОПС1 сконструирован с применением варисторов, имеющих классификационные напряжения 700, 650, 530 В.

Построение схем защиты с помощью ОПС1

С помощью ОПС1 можно создать весьма эффективную и долговременную защиту объекта. Одним из основных требований при этом является наличие контура заземления, а для производственных помещений — система выравнивания потенциалов, ведь, несмотря на малую длительность, грозовой разряд несет значительную энергию. Максимальное пиковое значение разряда может достигать 100 кА, и при отсутствии выравнивания потенциалов вполне возможно возникновение опасного шагового напряжения. Трехступенчатая система защиты внутри здания позволяет плавно снижать опасный импульс перенапряжения до безопасной величины путем отбора и погашения части энергии в землю. Это достигается при помощи быстродействующих варисторных УЗИП типа ОПС1, расположенных в каждой ступени. При установке ОПС1 следует учесть, что последовательная работа ступеней защиты будет обеспечена, если расстояние между ступенями по воздушной и кабельной цепям составляет не менее 7-10 м. В момент возникновения в силовом кабеле импульсного перенапряжения за счет увеличения индуктивного сопротивления металлических жил кабеля обеспечивается необходимая временная задержка в росте импульса перенапряжения на следующей ступени защиты. Это позволяет обеспечить поочередное срабатывание ограничителей перенапряжения от более мощных к менее мощным. В случае размещения защитных устройств на более близком расстоянии или рядом (в одном щите) необходимо использовать искусственную линию задержки в виде дросселя с номинальным током сети. Расстояние от ОПС1, установленных в абонентском щите потребителя, до самой удаленной нагрузки не должно превышать 30 метров.

Схему защиты можно условно разделить на три части (рис. 4).

На первом этапе защиты (вводной щит) необходимо учитывать самые экстремальные режимы работы, такие, как прямое попадание молнии в защищаемый участок сети либо вблизи. К УЗИП, применяемому на первом участке защиты, выдвигаются самые жесткие требования: высокие изоляционные свойства и способность проводить высокие токи, образующиеся при грозовых разрядах. Здесь необходимо применять ОПС1-В, имеющие максимальный разрядный ток 60 кА и защитный уровень напряжения не более 2 кВ.

Вторая ступень защиты — это также защита от грозовых разрядов и плюс к тому, защита от коммутационных перенапряжений., имеющие максимальный разрядный ток 10 кА, защитный уровень напряжения не более 1 кВ и номинальное переменное напряжение 230 В.

Защита ОПС от импульсных грозовых и коммутационных перенапряжений

  1. Статьи
  2. Обслуживание и ремонт систем безопасности
  3. Защита ОПС от импульсных грозовых и коммутационных перенапряжений

В настоящей статье будут рассмотрены вопросы защиты от импульсных грозовых и коммутационных перенапряжений аппаратуры охранно-пожарной сигнализации. Статья предназначена для технических специалистов, занимающихся монтажом и эксплуатацией аппаратуры ОПС.

Обмен опытом с другими производителями, а также представителями монтажных и эксплуатационных организаций подтверждает, что выход из строя аппаратуры по причине грозовых разрядов является достаточно распространенным явлением. И дело здесь не только в качестве аппаратуры, ошибках монтажа или нарушении правил эксплуатации. Одна и та же аппаратура может годами исправно работать на одних объектах и регулярно выходить из строя на других. Неприятные последствия импульсных перенапряжений проявляются не только в выходе аппаратуры из строя. Не менее опасны и сбои в работе. Например, известны случаи ложных пусков систем автоматического пожаротушения: при этом аппаратура исправна, защита пусковых цепей срабатывает, защищая выходные электронные ключи от разрушения. Однако пиропатрон активизируется, поскольку наведенного помехой тока достаточно для его подрыва.
Попытки применения каких-то дополнительных устройств защиты удорожают затраты на оборудование и монтаж, но также не дают заметного результата. Итак, почему выходит из строя надежная аппаратура и как с этим бороться?

Источники опасных импульсных перенапряжений
1. Грозовой разряд является наиболее мощным источником импульсных перенапряжений. Во время разряда молнии в ее стволе возникают огромные токи, при протекании которых возникают опасные потенциалы напряжений. Системы молниезащиты, включающие в свой состав молниеотводы и заземления, предназначены для защиты зданий и людей от поражения электрическим током, но не для защиты электронного оборудования и линий связи. Поэтому прямое попадание молнии в здание практически всегда приводит к выходу из строя электронной аппаратуры. О реальной защите от разряда молнии можно говорить в случае, если расстояние до него составляет хотя бы сотни метров. К счастью, прямое попадание молнии – достаточно редкое явление. Поэтому наиболее вероятным следует считать воздействие на аппаратуру ОПС электромагнитного импульса, возникающего между тучами, и удаленный удар молнии в землю. Для центральных регионов России интенсивность воздействия грозы составляет приблизительно 50 часов в год, при этом молния воздействует в среднем два раза в год на 1 км2 местности. Для северных регионов России молния воздействует на 1 км2 местности один раз в год, для южных – до пяти раз в год. Поэтому для средней полосы на линиях связи или линиях электропитания следует ожидать опасные помехи в виде импульсов напряжения 10 кВ один раз в год и до 50 раз в год – импульсы около 1 кВ. Для южных районов с повышенной грозовой активностью частота появления опасных напряжений, соответственно, увеличивается в пять раз. Необходимо заметить, что гроза является не единственным источником перенапряжений, которые могут выводить электронное оборудование из строя, имеются и другие причины, которые могут создавать достаточно мощные импульсы. К ним относятся еще три большие группы.
2. Коммутационные импульсные помехи. Основным источником возникновения коммутационных импульсных помех являются переходные процессы при следующих операциях в электросети:
• Включение и отключение потребителей электроэнергии (электродвигатели, лампы накаливания и дневного света, компьютеры и др. аппаратура).
• Включение и отключение цепей с большой индуктивностью (трансформаторы, пускатели и т. д.).
• Аварийные короткие замыкания в сети низкого напряжения и их последующее отключение защитными устройствами.
• Аварийные короткие замыкания в сети высокого напряжения и их последующее отключение защитными устройствами.
• Включение и отключение электросварочных установок.
Источником импульсных помех является городской электрифицированный транспорт, включая метро, а также электрифицированные железные дороги. Эта группа помех, как правило, представляет собой одиночные импульсы с амплитудой до нескольких киловольт. В соответствии с ГОСТ [1] считается допустимым наличие в сети 220 В импульсов коммутационных помех амплитудой до 4,5 кВ длительностью до 5 мс. Реально частота возникновения одиночных импульсных помех амплитудой до 300 В составляет в среднем для промышленных предприятий 20 помех в час, для жилых домов – 0,5 помехи в час. Наиболее опасные помехи амплитудой от 1 до 10 кВ составляют до 0,1% от общего числа импульсных помех. Таким образом, в офисе, расположенном на территории промышленного предприятия, электронное оборудование в среднем подвергается воздействию мощной помехи три раза в неделю, а в жилом доме – до четырех раз в год. Кроме одиночных импульсных помех по цепям питания возникают периодические импульсные помехи, связанные с работой люминесцентных ламп, преобразователей блоков питания и т. д. Данный тип помех [2,3] достигает амплитуды до 1 кВ, отличается более широким спектром и приводит как к сбоям, так и к повреждению аппаратуры. Коммутационные импульсные помехи различной длительности по цепям питания 220 В большинства оборудования ОПС при нормальных условиях эксплуатации способны вывести его из строя только в том случае, если амплитуда помех превышает 1 кВ. Вероятность повреждения аппаратуры по цепям питания многократно возрастает в условиях повышенной влажности или в условиях повышенной запыленности, что характерно для промышленных объектов. Повреждения блоков питания оборудования ОПС являются следствием воздействия импульсных помех по электросети. Причем следует отметить, что значительно чаще повреждаются импульсные блоки питания и реже – линейные [5].
3. Перенапряжения и провалы напряжения в сети питания
Причины возникновения перенапряжений в сетях питания обусловлены прежде всего низким качеством электросетей и невысокой культурой энергопотребления. Поэтому подчеркнем лишь наиболее типичные проблемы электроснабжения. Максимумы напряжения питающей сети, как правило, связаны с минимальной нагрузкой энергосистемы и наблюдаются в ночное время. Наибольшие колебания напряжения в электросети приходятся на начало и конец рабочего дня. Реально на промышленных объектах возможны периодические («день-ночь») колебания электросети 220 В от 160 В до 260 В с кратковременными повышениями до 300 В. Перенапряжения в электросети выводят из строя стандартные простые схемы защиты от импульсных помех (варисторы и т. д.), импульсные блоки питания. Отдельно можно выделить две распространенные монтажные ошибки, приводящие к перенапряжениям:
• перекос фаз сети электропитания из-за перегрузки одной фазы потребителями электроэнергии;
• перегрузка нейтрали электросети из-за меньшего сечения проводника у нейтрали, чем у фазы.
4. Электростатический заряд, накапливающийся при работе технологического оборудования, интересен тем, что хоть и имеет небольшую энергию, но разряжается в непредсказуемом месте.

Пути проникновения импульсных перенапряжений в аппаратуру ОПС
Вне зависимости от источника возникновения импульсного перенапряжения пути проникновения импульсных перенапряжений сходны. Главным условием проникновения, кроме источника перенапряжений, является наличие длинной линии, в которой и происходят наводки.
Такими линиями являются: 1. Кабели соединений с компьютером RS-232. 2. Шлейфы аналоговой пороговой сигнализации. 3. Провода низковольтного (12 В) питания блоков. 4. Провода высоковольтного (220 В) питания блоков. 5. Соединительные провода электронных ключей с нагрузкой. 6. Шлейфы цифровой адресной пожарной сигнализации. 7. Соединительные провода оптоэлектронных реле с нагрузкой. 8. Соединительные провода электромеханических реле с нагрузкой. 9. Пусковые цепи автоматического пожаротушения. 10. Кабели аналогового видеоизображения. 11. Кабели межблочной ЛВС. 12. Кабели межблочной CAN-сети;
Данный список ранжирован по степени устойчивости к перенапряжениям. Из приведенного списка следует преимущество распределенных систем на основе CAN-интерфейса. Рассмотрим подробнее механизмы воздействия высоковольтных импульсных помех на соединительные линии. При попадании молнии в предметы, расположенные в непосредственной близости от мест прокладки сети, вследствие растекания токов молнии потенциал здания и ПК может повыситься до значительной величины. Распределение потенциалов по земной поверхности при этом будет зависеть от расстояния до эпицентра удара молнии и мощности грозового разряда. В приведенном примере (рис. 1) показано распределение потенциала в глиняной почве (удельное сопротивление р = 60 Ом*м) в зависимости от расстояния до места удара молнии. Ток молнии равен 20 кА. Из рисунка следует, что при ударе такой молнии между зданиями образуется разность потенциалов 6,4 КВ, что приведет к выходу оборудования, соединенного UTP-кабелем. Применение разрядников в данном случае помогает существенно снизить опасный потенциал.

Рис. 1. Распределение потенциалов при попадании молнии в землю. Электроснабжение производится от двух различных подстанций

Итак, внешние электромагнитные импульсы независимо от источника их образовавшего приводят к образованию на протяженной линии связи разницы потенциалов. Значение разницы потенциалов зависит от напряженности внешнего электромагнитного поля, скорости его изменения, протяженности линии связи и может достигать при определенных неблагоприятных условиях десятки киловольт.

Защита от импульсных перенапряжений
Чтобы защитить объект от воздействия любого вида перенапряжений, в первую очередь необходимо создать эффективную систему заземления и уравнивания потенциалов. При этом желателен переход на системы питания TN-S TN-C с разделенными нулевыми и защитными проводниками. На рисунке справа нарисована схема такого 3-проводного соединения. Третий провод РЕ используется для заземления аппаратуры и соединяется с физической землей в одной точке с нулевом проводом N. Нулевой и фазный провода имеют защиту. Избыточный потенциал «стекает» в землю по проводу РЕ. Объединение проводов РЕ и N ухудшает защиту. Основные принципы применения устройств защиты от импульсных перенапряжений рассмотрены в [3].

Рис. 2. Основные пути проникновения перенапряжений в здания и сооружения объектов охраны.

Эффективным способом защиты является зонное разделение объекта. В объекте, разделенном на зоны, при переходе из одной зоны в другую происходит ограничение пиковых величин перенапряжений до уровней, допустимых в данной зоне. Чем выше номер зоны, тем ниже значения допустимых уровней импульсных помех.

 

В качестве отводящих устройств первой ступени защиты применяются разрядники – газоразрядные приборы, имеющие определенное напряжение пробоя, при котором резко снижается его сопротивление. После прохождения через 1-ю ступень (разрядник) потенциал в линии ограничивается на уровне потенциала пробоя, который обычно составляет ~ 350–500 В для коротких импульсов; для длительных процессов пробоя оно составляет около 90 В (случаи попадания опасных напряжений от других источников, например, при падении силового провода на линию). Отметим, что применение плавких предохранителей не даст результата, поскольку время их реакции на импульс значительно превышает время самого перенапряжения.

 

 

Для дальнейшего ограничения опасного напряжения выполняется вторая ступень защиты. От первой ступени защиты она отделяется ограничивающими ток элементами (дроссели, резисторы). Строится обычно вторая ступень на стабилитронах или супрессорах. На них происходит дальнейшее ограничение напряжения с 350–500 В до 6–7 В; пропускаемая мощность составляет до 1,5 кВт. Во многих случаях этого достаточно для предотвращения отказов аппаратуры.
Практика эксплуатации аппаратуры показывает, что далеко не все объекты, где установлена ОПС, имеют зонную защиту от импульсных перенапряжений. В некоторых случаях на объектах отсутствуют даже заземления. И их создание не всегда в компетенции проектных и монтажных организаций ОПС потому, что это дорогостоящие инженерно-технические сооружения и во многих случаях заказчик не готов идти на подобные затраты. При отсутствии или недостаточности мер защиты в условиях сложной грозовой обстановки (или иных источников перенапряжений) можно использовать дополнительные электронные изделия: «устройств защиты от импульсных перенапряжений» (УЗИП) в виде отдельных приборов, которые позволяют усилить степень защиты. Общий принцип работы всех УЗИПов заключается в снижении опасного потенциала и его своевременного отвода на заземление. При этом в УЗИПах используются многоступенчатые комбинации защитных элементов, имеющих разные характеристики:
Изделия данного вида широко применяются для защиты бытовой и профессиональной аппаратуры и выпускаются различными производителями. При выборе УЗИПа следует руководствоваться его назначением:
• защита цепей питания;
• защита линий передачи данных;
• защита видео и т. д., а также требуемой степенью обеспечиваемой защиты.
При использовании УЗИПа обязательное его заземление и соблюдение правил соединения защищаемых цепей, рекомендуемых изготовителем. Возникает вопрос: почему производители аппаратуры ОПС не встраивают все эти элементы в свои изделия? Во-первых, применение этой защиты не дает 100%-ной гарантии. Во-вторых, встраивание компонентов защиты в серийную аппаратуру существенно повышает ее стоимость.
Что можно предложить в этой связи? Очень эффективными являются применение распределенных систем. Рассмотрим пример, в котором 8 охранных извещателей находятся в 1,5 км от пульта. В традиционной централизованной системе необходимо проложить 8 двухпроводных линий шлейфов и одну двухпроводную линию питания извещателей по 1,5 км каждая. Легко представить помеховую уязвимость таких длинных линий и их стоимость. В распределенной системе удаленные шлейфы сигнализации можно подключить не к пульту, а к удаленному от него блоку. Пульт и блок соединяются одной витой парой CAN-сети. Приемопередатчики этой сети имеют достаточно мощную защиту, обеспечивающую исправность при ударах молнии. А собственно шлейфы сигнализации имеют небольшую длину и поэтому более низкую восприимчивость к перенапряжениям. И плюс существенная экономия в кабельной продукции. Наиболее ответственным мероприятием в системе защиты от импульсных перенапряжений является устройство заземления. Напомним некоторые термины и общие правила в устройстве заземлений: Заземление – физическое соединение с грунтом земли. Защитное заземление – заземление в целях обеспечения защиты персонала от поражения электрическим током. Защитное заземление зачастую ухудшает помеховую обстановку для систем автоматики за счет протекания по его цепям больших промышленных токов. Общий провод – проводник, относительно которого проводится измерение электрического потенциала. При этом общий провод может быть у цепей с разными величинами токов: силовыми (амперы и более) и сигнальными. Силовые и сигнальные цепи должны быть гальванически развязаны, иначе силовые цепи будут оказывать влияние на работу сигнальных цепей. Сигнальное заземление – соединение общего провода сигнальных цепей с землей. Сигнальное заземление может быть экранным и базовым. К экранному заземлению подсоединяются экраны (оплетки) кабелей, экраны блоков, корпуса приборов и служат для защиты цепей от паразитных наводок. Базовое сигнальное заземление используется для привязки потенциалов разных блоков распределенной системы к одной общей величине. В противном случае в удаленных друг от друга блоках под воздействием различных причин (грозовые разряды, промышленные наводки, статика и т. д.) могут возникать высокие потенциалы разной величины, что приводит к пробою компонентов и сбоям в работе. Кроме того, незаземленный экран кабеля усиливает воздействие наводок, выступая в качестве антенны. Сигнальное заземление следует выполнять в одной точке. В противном случае в общий сигнальный провод могут попасть большие токи силовых цепей, что приведет к сбоям и авариям. Точку подключения желательно выбрать возле источника питания ОПС, расположенного вблизи электрораспределительного щитка, который имеет надежное заземление.

Выводы и рекомендации:
1. Гроза является не единственным источником импульсных перенапряжений. На каждом конкретном объекте специалисты должны оценивать помеховую обстановку, достаточность мер защиты, чтобы учитывать риски при проектировании, монтаже и эксплуатации ОПС
2. Для обеспечения устойчивой работы аппаратуры ОПС в условиях длинных линий и сложной помеховой обстановки пользователям рекомендуется принимать дополнительные меры защиты.
3. Понятие грозозащиты не может быть сведено до уровня какого-то отдельного устройства, а являет собой сложный комплекс технических мероприятий. Реализация защитных мероприятий должна выполняться подготовленными специалистами. Неправильно выполненная защита может ухудшить ситуацию.
4. Распределенные системы ОПС более устойчивы к импульсным перенапряжениям в условиях длинных соединительных линий.
5. Более надежные способы защиты от импульсных перенапряжений потребуют и более серьезных дополнительных проектно-монтажных работ, материальных и денежных затрат. Эти вопросы следует обсуждать с заказчиком при заключении договоров, выделяя их в отдельные пункты, чтобы в дальнейшем предметно оговаривать взаимные претензии.

Источник: Журнал ТЗ № 5 2009

%d0%be%d0%b3%d1%80%d0%b0%d0%bd%d0%b8%d1%87%d0%b8%d1%82%d0%b5%d0%bb%d1%8c%20%d0%bf%d0%b5%d1%80%d0%b5%d0%bd%d0%b0%d0%bf%d1%80%d1%8f%d0%b6%d0%b5%d0%bd%d0%b8%d0%b9 — с русского на все языки

Все языкиАбхазскийАдыгейскийАфрикаансАйнский языкАканАлтайскийАрагонскийАрабскийАстурийскийАймараАзербайджанскийБашкирскийБагобоБелорусскийБолгарскийТибетскийБурятскийКаталанскийЧеченскийШорскийЧерокиШайенскогоКриЧешскийКрымскотатарскийЦерковнославянский (Старославянский)ЧувашскийВаллийскийДатскийНемецкийДолганскийГреческийАнглийскийЭсперантоИспанскийЭстонскийБаскскийЭвенкийскийПерсидскийФинскийФарерскийФранцузскийИрландскийГэльскийГуараниКлингонскийЭльзасскийИвритХиндиХорватскийВерхнелужицкийГаитянскийВенгерскийАрмянскийИндонезийскийИнупиакИнгушскийИсландскийИтальянскийЯпонскийГрузинскийКарачаевскийЧеркесскийКазахскийКхмерскийКорейскийКумыкскийКурдскийКомиКиргизскийЛатинскийЛюксембургскийСефардскийЛингалаЛитовскийЛатышскийМаньчжурскийМикенскийМокшанскийМаориМарийскийМакедонскийКомиМонгольскийМалайскийМайяЭрзянскийНидерландскийНорвежскийНауатльОрокскийНогайскийОсетинскийОсманскийПенджабскийПалиПольскийПапьяментоДревнерусский языкПортугальскийКечуаКвеньяРумынский, МолдавскийАрумынскийРусскийСанскритСеверносаамскийЯкутскийСловацкийСловенскийАлбанскийСербскийШведскийСуахилиШумерскийСилезскийТофаларскийТаджикскийТайскийТуркменскийТагальскийТурецкийТатарскийТувинскийТвиУдмурдскийУйгурскийУкраинскийУрдуУрумскийУзбекскийВьетнамскийВепсскийВарайскийЮпийскийИдишЙорубаКитайский

 

Все языкиАнглийскийНемецкийНорвежскийКитайскийИвритФранцузскийУкраинскийИтальянскийПортугальскийВенгерскийТурецкийПольскийДатскийЛатинскийИспанскийСловенскийГреческийЛатышскийФинскийПерсидскийНидерландскийШведскийЯпонскийЭстонскийТаджикскийАрабскийКазахскийТатарскийЧеченскийКарачаевскийСловацкийБелорусскийЧешскийАрмянскийАзербайджанскийУзбекскийШорскийРусскийЭсперантоКрымскотатарскийСуахилиЛитовскийТайскийОсетинскийАдыгейскийЯкутскийАйнский языкЦерковнославянский (Старославянский)ИсландскийИндонезийскийАварскийМонгольскийИдишИнгушскийЭрзянскийКорейскийИжорскийМарийскийМокшанскийУдмурдскийВодскийВепсскийАлтайскийЧувашскийКумыкскийТуркменскийУйгурскийУрумскийЭвенкийскийБашкирскийБаскский

Защита от перенапряжения и молнии

Защита от перенапряжения для источника питания
Наши устройства защиты от перенапряжения типов 1 + 2, 2 и 3 обеспечивают эффективную защиту ваших электронных устройств. Мы предлагаем удобные, готовые к установке решения для всех областей применения, от подключения к конечному устройству.

Измерительная и управляющая техника
Большое количество сигналов контролируется и контролируется в приложениях измерительной и управляющей техники (технология MCR).Наши защитные устройства предотвращают помехи и повреждения, вызванные перенапряжениями, и предоставляют вам идеальное решение для всех приложений.

Информационные технологии
Интерфейсы данных особенно чувствительны к перенапряжениям, поскольку они работают с низкими уровнями сигналов и высокими частотами. Используйте наши решения по защите от перенапряжения для передачи данных без помех с той же полосой пропускания в ваших ИТ-системах.

Защита передатчиков и приемников
Системы передатчиков и приемников особенно чувствительны к перенапряжениям.Антенные кабели, выходящие за пределы здания, и сами антенны напрямую подвергаются атмосферным разрядам. Не рискуйте с нашими мощными коаксиальными устройствами защиты от перенапряжения.

Защита от перенапряжения для фотоэлектрических систем
Для обеспечения оптимальной защиты фотоэлектрических систем от ударов молнии и перенапряжений необходимо использовать блоки объединения цепей. Наши готовые к установке блоки объединения строк, которые могут быть подключены немедленно, представляют собой надежные системные решения, которые защищают инвертор непосредственно от входного напряжения постоянного и переменного тока.Муфты для импульсных перенапряжений разряжены непосредственно на потенциал земли.

Устройства для тестирования и мониторинга
Phoenix Contact предоставляет мобильное испытательное устройство, с помощью которого вы можете регулярно проверять правильность работы устройств защиты от перенапряжения в соответствии с требованиями IEC 62305. Эта предупредительная проверка позволяет предотвратить отказ машины .

Кроме того, мы предоставляем первую в мире интеллектуальную вспомогательную систему для защиты от перенапряжения в области защиты сети, позволяющую вам контролировать свои системы в режиме реального времени.Система отслеживает состояние соответствующей системы и определяет состояние устройства защиты от перенапряжения, чтобы вы могли своевременно предотвратить отказ.

Изолирующие искровые разрядники для разрядки перенапряжений
При кратковременных перенапряжениях (например, из-за удара молнии) изолирующие искровые разрядники соединяют вместе металлические тела, которые не должны быть постоянно гальванически связаны во время работы. Например, защитите чувствительные изоляционные фланцы трубопроводов от искрового разряда и предотвратите отказы, простои и утечки.

Защита от перенапряжений — грозовые перенапряжения — коммутационные перенапряжения

Эта статья предназначена для защиты от перенапряжения электрических систем высокого напряжения, оборудования среднего напряжения, двигателей и оборудования, чувствительного к низкому напряжению. Основные ключевые слова для этой статьи: Защита от скачков напряжения — Молнии — Коммутационные скачки. Источники и характеристики скачков напряжения. Справочные материалы по защите от перенапряжения.

Справочная информация по защите от перенапряжения

Американский национальный институт стандартов (ANSI)
C84.1 Электроэнергетические системы и оборудование — номинальное напряжение
Институт инженеров по электротехнике и радиоэлектронике (IEEE)
C62.11 Стандарт для металлооксидных разрядников для цепей переменного тока (> 1 кВ)
C62.22 Руководство по применению металла -Оксидные ограничители перенапряжения для систем переменного тока
C62.41 Рекомендуемая практика по измерению импульсных перенапряжений в низковольтных цепях переменного тока
C62.43 Руководство по применению устройств защиты от перенапряжений, используемых в системах низкого напряжения (равное или менее 1000 В среднеквадратического или 1200 В dc) Цепи передачи данных, связи и сигнализации
141 Рекомендуемая практика для распределения электроэнергии на промышленных предприятиях
1313.1 Стандарт по координации изоляции — Определения, принципы и правила
1313.2 Руководство по применению координации в области изоляции.
Национальная ассоциация производителей электрооборудования (NEMA)
LS-1 Устройства защиты от импульсных перенапряжений
Двигатели и генераторы MG-1
Национальная ассоциация противопожарной защиты (NFPA)
70 Национальный электротехнический кодекс, 2008 г.
Underwriters Laboratories (UL)
1449 Стандарт для ограничителей импульсных перенапряжений

Определения / термины

Для понимания этого стандарта применяются следующие определения.
Базовый уровень изоляции от грозовых импульсов (BIL). Электрическая прочность изоляции, выраженная в пиковом значении стандартного грозового импульса при стандартных атмосферных условиях.
Базовый уровень коммутационной импульсной изоляции (BSL). Электрическая прочность изоляции, выраженная в пиковом значении стандартного коммутирующего импульса.
Ограничивающее напряжение. Пиковое напряжение на устройстве защиты от перенапряжения, измеренное в условиях заданного импульсного тока и заданной формы кривой тока.
CWW. Устойчивость к прерывистым волнам

Crest Value. Максимальное абсолютное значение волны, всплеска или импульса.
Ток разряда. Импульсный ток, протекающий через устройство защиты от перенапряжения при возникновении проводимости.
Напряжение разряда. Напряжение, которое появляется на других выводах устройства защиты от перенапряжения во время прохождения разрядного тока.
Обрыв . Пробойный разряд вокруг или над поверхностью твердого или жидкого изолятора.
FOW. Фронт волны.
LPL. Молниезащитный уровень.
Максимальное длительное рабочее напряжение (MCOV). Максимальное назначенное среднеквадратичное значение напряжения промышленной частоты, которое может непрерывно подаваться между выводами устройства защиты от перенапряжения.
SPL. Коммутационный защитный уровень.

Защита от перенапряжения

Защита от перенапряжения предназначена для защиты оборудования от повреждений, вызванных сбоями в энергосистеме.Нарушения в энергосистеме — это увеличение или уменьшение напряжения системы или частоты системы за пределы нормальных допусков, определенных в ANSI C84.1.

Помехи от скачков напряжения описываются и классифицируются по двум важным физическим характеристикам. К ним относятся продолжительность и величина всплеска. Скачок или изменение напряжения в энергосистеме может варьироваться от полной потери, длящейся секунды, минуты или даже часы, до очень сильных кратковременных импульсов, в 50 или более раз превышающих нормальное напряжение системы, продолжительностью не более нескольких миллионных секунды.

Координация и защита распределительного устройства должны быть основаны на ограничении импульсных перенапряжений до приемлемого предела ниже основных уровней изоляции оборудования. Путем принятия надлежащих мер для обеспечения адекватной защиты от грозовых разрядов и коммутационных перенапряжений отказы оборудования и отключения оборудования из-за этих отказов будут сведены к минимуму. Защита от перенапряжения должна быть обеспечена на всех системах в соответствии с рекомендациями IEEE 141.

Ограничители перенапряжения и конденсаторы, установленные во взрывоопасных зонах, должны соответствовать всем требованиям NFPA 70.

Надлежащая молниезащита и заземление могут предотвратить или свести к минимуму возникновение скачков напряжения в энергосистеме. Требования к заземлению и молниезащите см. В SES E11-S03.

https://www.youtube.com/watch?v=t3URwh_wB54

Источники и характеристики скачков

Местоположение источника скачков

Все скачки напряжения можно классифицировать как внешние или внутренние по отношению к системе питания. Местоположение перенапряжения повлияет на место установки, номинальные характеристики и классификацию устройств защиты от перенапряжения.

  • Внешние скачки напряжения — это скачки, которые генерируются за пределами объекта и передаются на объект воздушными линиями электропередачи. Скачки тока молнии и коммутационные сети являются наиболее распространенными внешними источниками перенапряжения. Накопленная энергия в линиях передачи, длинных кабельных цепях и больших конденсаторах является основными источниками импульсной энергии коммутации. Внешние скачки обычно более сильные, но менее частые, чем внутренние.
  • Внутренние скачки напряжения генерируются на объекте собственным оборудованием пользователя.Коммутационные перенапряжения — наиболее распространенный тип внутренних перенапряжений. Внутренние коммутационные переходные процессы могут возникать в объектах проводной линии, когда индуктивное оборудование выключено.

Грозовой скачок
  • Характеристики перенапряжения
    Удар молнии будет иметь форму крутой фронтальной волны, которая будет распространяться от точки удара в обоих направлениях по проводникам энергосистемы. Всплеск обычно очень непродолжителен и велик.
  • Общие точки входа и воздействия на систему.
    Механизмы попадания грозовых скачков в объект включают: a. Непрямой удар молнии
    (i) Ближний удар молнии создает электромагнитные поля, которые могут наводить напряжение на проводники первичной и вторичной цепей.
    (ii) Поток тока молнии в землю, возникающий из близлежащего облака в землю, разряжает пары на объект через общие пути полного сопротивления земли в сети заземления. Это вызовет перепады напряжения в сети заземления.
    (iii) Работа разрядника с разрядником в первичной обмотке трансформатора, который создает перенапряжения во вторичной цепи за счет нормального действия трансформатора.
    г. Прямой удар молнии
    (i) Удары молнии в высоковольтных первичных цепях вызывают сильные токи в первичных цепях.Это, в свою очередь, вызывает скачки напряжения, вызывая изменение потенциала земли или вызывая скачок напряжения первичного проводника. Часть этого напряжения передается на вторичную обмотку служебных трансформаторов и вызывает скачки напряжения в цепях питания переменного тока низкого напряжения.
    (ii) Удары молнии во вторичные цепи, приводящие к очень высоким токам и напряжениям.
  • Методы смягчения перенапряжения
    a. В случаях, когда местная система промышленных предприятий не подвержена воздействию молнии, (без воздушных линий) грозовые скачки, вероятно, будут довольно умеренными.Применение ограничителей перенапряжения на первичной обмотке трансформатора может обеспечить эффективную защиту от скачков напряжения, которые могут возникнуть через понижающие трансформаторы.
    г. Правильно рассчитанные разрядники перенапряжения на заводском выводе входящих линий обычно снижают перенапряжение до уровня, который может выдержать оборудование оконечной станции.

Импульс при переключении
  • Характеристики всплеска
    Выброс, вызванный действием переключения, будет иметь форму переходного перенапряжения с крутым фронтом волны, когда цепи переключаются из одного устойчивого состояния в другое.
  • Пункты отправления и входа в систему
    a. Коммутационные устройства, которые имеют тенденцию прерывать нормальную волну переменного тока, например тиристоры, вакуумные переключатели, токоограничивающие предохранители и двух- или трехтактные автоматические выключатели, сбрасывают ток до нуля. Это ускоряет схлопывание магнитного поля вокруг проводника и генерирует переходное перенапряжение. г. Явления переключения можно разделить на две категории; внутренние переходные процессы переключения и внешние переходные процессы переключения.
    (i) Внутренние переходные процессы переключения могут возникать в проводных линиях, когда индуктивное оборудование выключено. В этих случаях параметры, например амплитуда коммутируемого тока и запасенная энергия, известны. Можно рассчитать величину коммутационного перенапряжения. Затем эту информацию можно использовать для подготовки требований к устройствам защиты от перенапряжения.
    (ii) Внешние переходные процессы переключения могут быть вызваны на объектах проводной линии посредством емкостной или индуктивной связи, когда переключение происходит в близлежащих энергосистемах. г. Примеры операций переключения, которые могут вызвать скачки напряжения, включают:
    (i) Незначительное переключение нагрузок в системе, например технологических насосов, оборудования HVAC, нагревателей и трансформаторов.
    (ii) Периодические переходные процессы (скачки напряжения), которые происходят каждый цикл во время коммутации в электронных преобразователях энергии, например, в приводах с регулируемой скоростью (ASD) и источниках бесперебойного питания (UPS).
    (iii) Несколько повторных воспламенений или повторных зажиганий во время переключения. Воздушные контакторы или ртутные переключатели могут вызывать скачки напряжения с амплитудой, в несколько раз превышающей напряжение системы.
    (iv) Коммутация энергосистемы, например конденсаторной батареи, и коммутация сети. Примеры операций переключения, которые могут вызвать переходные процессы напряжения, включают переключение нагрузок в системе, например технологических насосов, оборудования HVAC, нагревателей и трансформаторов.

Оборудование для защиты от перенапряжения

Возможности
  • Оборудование для защиты от перенапряжения выбрано и установлено для уменьшения величины перенапряжения и изменения формы волны перенапряжения в электрической системе до уровней ниже номинальных значений изоляции оборудования.В системах среднего и высокого напряжения оборудование для защиты от перенапряжения ограничивается ограничителями перенапряжения и конденсаторами. Для чувствительного низковольтного оборудования используются более сложные устройства защиты от перенапряжения типа «черный ящик».
  • Ограничители перенапряжения специально применяются для уменьшения величины перенапряжения. Ограничители перенапряжения рассеивают коммутационные перенапряжения за счет поглощения тепловой энергии. Выбранный разрядник должен иметь энергетическую стойкость, превышающую энергию, связанную с ожидаемыми коммутационными импульсами в системе, как указано в IEEE C62.22 и 141.
  • Конденсаторы перенапряжения используются для гашения или уменьшения скорости нарастания напряжения в системе при приближении скачка к оборудованию. Это помогает снизить внутренние напряжения в чувствительном оборудовании до тех пор, пока ограничители перенапряжения не смогут сработать, чтобы снизить величины до приемлемых уровней.

Material Technologies

Во всех случаях ОПН подвергаются постоянному воздействию напряжения на основной частоте системы. Разрядники должны иметь высокое сопротивление при этих напряжениях.Для разрядников желательно низкое сопротивление при перенапряжении для обеспечения удовлетворительной защиты от перенапряжения. Преобладающей технологией для новых применений является технология оксидов металлов. Металлооксидные клапанные разрядники (MOV) должны быть изготовлены и испытаны в соответствии с IEEE C62.11. Применения разрядников MOV должны соответствовать IEEE C62.22.

Характеристики оборудования

Примечание: разрядники рассчитываются на основе соответствующего приложенного напряжения системы, а не в зависимости от их характеристик защиты от перенапряжения.

  • Параметры разрядника. Характеристики разрядников MOV выражаются в максимальном напряжении, связанном с разрядкой через них импульсного тока определенной величины. В отраслевых стандартах установлены три категории характеристик защитного напряжения, относящиеся к трем конкретным формам волн разрядного тока. Эти категории включают:
    a. Уровень защиты Front of Wave (FOW)
    b. Уровень защиты от грозовых импульсов (LPL) также называется разрядным напряжением разрядника (IR)
    c.Уровень коммутационного импульса защиты (SPL)
  • Классы разрядников. Четыре класса разрядников признаны отраслевыми стандартами, которые определяют классификацию «грозовых импульсов» и «коммутационные перенапряжения», классифицирующие требования по току для соответствующих классов. В порядке уменьшения стоимости и общей защиты и долговечности эти классы следующие:
    a. Станционный класс
    б. Промежуточный класс
    c. Класс распределения сверхмощный / класс распределения нормальный режим
    d. Вторичный класс
  • Металлооксидные клапанные разрядники (MOV) должны быть рассчитаны и классифицированы в соответствии с IEEE C62.11.
  • Токи короткого замыкания могут вызвать взрывное нарастание давления из-за связанных эффектов быстрого нагрева и образования газа внутри разрядника. Конструкции станций и промежуточных разрядников должны включать устройства сброса давления, чтобы гарантировать безопасное сдерживание потенциально опасного разрушения разрядника во время прохождения через них высокого тока короткого замыкания в системе, как требуется IEEE C62.11.

Как это:

Как загрузка …

Защита от перенапряжения из-за молнии и коммутации — Электротехника 123

Что такое перенапряжение: внезапное кратковременное повышение напряжения в энергосистеме называется перенапряжением или скачок напряжения.Перенапряжение всегда носит временный характер и существует непродолжительное время, но может вызвать повреждение энергосистемы из-за скачков напряжения. Существует множество причин возникновения состояния перенапряжения, некоторые из них являются внутренними по отношению к самой энергосистеме, а молния является одной из основных внешних причин перенапряжения. Внутренние причины могут включать в себя коммутационные скачки, нарушение изоляции, искрение заземления, резонанс и т. Д.

Всегда существует вероятность повреждения системы электроснабжения от аномальных перенапряжений.Эти аномальные перенапряжения могут быть вызваны различными причинами, такими как внезапное прерывание большой нагрузки, импульсы молнии, импульсы переключения и т. Д. Эти перенапряжения могут повредить изоляцию различного оборудования и изоляторы энергосистемы. Хотя все перенапряжения недостаточно сильны, чтобы повредить изоляцию системы, тем не менее, этих перенапряжений также следует избегать, чтобы обеспечить бесперебойную работу системы электроснабжения.

Перенапряжение или скачок напряжения

Перенапряжения, прикладываемые к энергосистеме, обычно носят временный характер.Переходное напряжение или скачок напряжения определяется как резкое увеличение напряжения до высокого пика за очень короткое время. Скачки напряжения носят временный характер, что означает, что они существуют в течение очень короткого времени. Основная причина этих скачков напряжения в энергосистеме связана с грозовыми импульсами и импульсами переключения системы. Но перенапряжение в энергосистеме также может быть вызвано нарушением изоляции, искривлением земли, резонансом и т. Д. величина.Эти перенапряжения едва ли вдвое превышают нормальный уровень напряжения. Как правило, надлежащая изоляция различного оборудования энергосистемы достаточна для предотвращения любого повреждения из-за этих перенапряжений. Но перенапряжения, возникающие в энергосистеме из-за молнии, очень высоки. Если в энергосистеме не предусмотрена защита от перенапряжения, высока вероятность серьезного повреждения. Следовательно, все устройства защиты от перенапряжения, используемые в энергосистеме, в основном из-за грозовых скачков.

Различные причины перенапряжения

Импульс переключения или импульс переключения: Когда линия передачи без нагрузки внезапно включается, напряжение на линии становится вдвое выше нормального напряжения системы.Это напряжение носит переходный характер. Когда нагруженная линия внезапно отключается или прерывается, напряжение на линии также становится достаточно высоким, прерывание тока в системе в основном во время операции размыкания воздушного выключателя вызывает перенапряжение в системе.

Нарушение изоляции: Во время нарушения изоляции провод под напряжением внезапно заземляется. Это также может вызвать внезапное перенапряжение в системе. Если волна ЭДС, создаваемая генератором переменного тока, искажена, проблема резонанса может возникнуть из-за 5-й или более высокой гармоники.Фактически для частот 5-й и более высоких гармоник в системе возникает критическая ситуация, когда индуктивное реактивное сопротивление системы становится как раз равным емкостному реактивному сопротивлению системы. Поскольку оба этих реактивных сопротивления компенсируют друг друга, система становится чисто резистивной. Это явление называется резонансом, и при резонансе напряжение в системе может быть достаточно увеличено.

Вышеупомянутые причины создают в системе не очень высокие напряжения в системе. Но перенапряжение Перенапряжение , возникающее в системе из-за грозовых импульсов, очень велико по амплитуде и очень разрушительно.Следовательно, необходимо избегать воздействия грозового импульса для защиты энергосистемы от перенапряжения.

Мощность удара молнии может достигать 100 миллионов вольт электричества и тока около 100 000 ампер, поэтому важность и использование грозового разрядника очень важны для защиты дорогостоящих распределительных структур.

Методы защиты от молнии

Это в основном три основных метода, обычно используемых для защиты от молнии.Это экран заземления, воздушный провод заземления и грозозащитный разрядник или делители перенапряжения. Ниже они обсуждаются один за другим.

Экран заземления: Экран заземления обычно используется на электрических подстанциях. В этом случае над подстанцией монтируется сетка из проводов GI. Провода GI, используемые для заземляющего экрана, должным образом заземлены через различные конструкции подстанции. Эта сеть заземленных проводов GI над электрической подстанцией обеспечивает путь к земле с очень низким сопротивлением для ударов молнии.Этот метод защиты от высокого напряжения очень прост и экономичен, но его главный недостаток заключается в том, что он не может защитить систему от бегущей волны, которая может достигать подстанции через различные фидеры.

Воздушный провод заземления: Этот метод защиты от перенапряжения аналогичен заземляющему экрану. Единственное отличие состоит в том, что заземляющий экран размещается над электрической подстанцией, тогда как воздушный провод заземления размещается над сетью электропередачи.Один или два многожильных провода GI подходящего сечения помещаются поверх проводников передачи. Эти провода GI должным образом заземлены на каждой опоре передачи. Эти воздушные провода заземления или заземляющий провод отводят все удары молнии к земле, вместо того, чтобы позволять им поражать непосредственно проводники передачи.

Защита от перенапряжения грозозащитным разрядником

Два ранее обсуждавшихся метода, т.е. заземляющий экран и провод заземления, очень подходят для защиты системы электроснабжения от направленных ударов молнии, но системы от направленных ударов молнии, но эти методы могут не обеспечивать никакой защиты от бегущей волны высокого напряжения, которая может распространяться по линии к оборудованию подстанции.

Молниеотвод — это устройство, которое обеспечивает путь к земле с очень низким импедансом для бегущих волн высокого напряжения. Концепция молниеотвода очень проста. Это устройство ведет себя как нелинейное электрическое сопротивление. Сопротивление уменьшается по мере увеличения напряжения и наоборот, после определенного уровня напряжения.

Функции грозозащитного разрядника

Функции грозозащитного разрядника или ограничителя перенапряжения могут быть перечислены ниже.

  • При нормальном уровне напряжения эти устройства легко выдерживают напряжение системы как электрический изолятор и не обеспечивают ток в системе.
  • При возникновении скачка напряжения в системе эти устройства обеспечивают путь с очень низким импедансом для избыточного заряда скачка напряжения на землю.
  • После проведения скачка заряда на землю напряжение становится нормальным. Тогда молниеотвод должным образом восстанавливает свою изоляцию и предотвращает восстановление своих изоляционных свойств и предотвращает дальнейшее прохождение тока к земле.

В энергосистеме используются молниеотводы различных типов, такие как разрядник со стержневым зазором, роговой разрядник, многозазорный разрядник, тип выталкивания LA, тип значения LA.В дополнение к этому, наиболее часто используемым молниеотводом для защиты от перенапряжения является беззазорный молниеотвод ZnO .

Защита от перенапряжения | UL

Чтобы помочь вам узнать больше о том, как требования к защите от перенапряжений от молнии и коммутационных перенапряжений цепей безопасности были пересмотрены в соответствии с изданием 2021 года Национальной ассоциации противопожарной защиты (NFPA) 79, UL и экспертов подразделения Eaton Bussmann. объединились, чтобы ответить на следующие часто задаваемые вопросы нашего веб-семинара.

Требуется ли дополнительная защита от перенапряжения, если она включена в оборудование, обеспечивающее функцию безопасности?

Как правило, большая часть оборудования, в котором используются чувствительные электронные схемы, снабжена каким-либо типом защиты от перенапряжения. Эта защита от перенапряжения обычно представляет собой сборку компонентов типа 5 или 4. Тип защиты от перенапряжения, используемый в оборудовании, может не обеспечивать желаемый уровень защиты. Необходимая защита может варьироваться в зависимости от условий подачи питания на оборудование, а также от расположения оборудования в цепи и расстояния от источника питания.Если известно, что источник питания подвержен скачкам напряжения в сети, а скачки напряжения из-за ударов молнии являются распространенной проблемой, защита от перенапряжения, поставляемая с оборудованием, может не обеспечить подходящей защиты. Если источник питания не соответствует этим условиям или оборудование расположено значительно ниже по потоку от того места, где находится источник питания, защита от перенапряжения, поставляемая с оборудованием, может обеспечить подходящую защиту. При разработке схемы, включающей чувствительное электронное оборудование, особенно схемы для промышленной панели управления, лучше всего проконсультироваться с производителем оборудования, чтобы определить, обеспечивает ли защита от перенапряжения, входящая в состав оборудования, требуемую защиту.

Должно ли устройство защиты от перенапряжения (SPD) подключаться к сетевому напряжению 120 В переменного тока или к системе постоянного тока 24 В (В постоянного тока), которая питает цепь безопасности?

Как правило, SPD следует устанавливать как можно ближе к устройству, которое необходимо защитить. Таким образом, если устройство, выполняющее функцию безопасности, находится на стороне 24 В постоянного тока, то именно там должно быть установлено УЗИП. Однако нередко применять SPD перед этим SPD для обеспечения повышенной защиты.

Требуется ли защита от перенапряжения для всех промышленных панелей управления промышленного оборудования?

Нет, защита от перенапряжения требуется только для промышленных панелей управления, которые питают цепи безопасности промышленного оборудования. Устройства защиты от перенапряжения могут быть установлены в цепи управления и / или силовой цепи в зависимости от конкретной конструкции и конструкции цепи безопасности.

Если SPD снабжен проводниками для фазных и нейтральных проводов, следует ли уменьшить длину этих проводов, если это возможно?

Да, для обеспечения наилучших характеристик и защиты SPD очень важно, чтобы проводники от SPD были как можно короче и по возможности избегали изгибов под углом 90 градусов.

Какой рейтинг для СПД самый важный?

Для SPD существует несколько важных рейтингов. С точки зрения безопасности очень важно, чтобы номинальное напряжение системы и номинальный ток короткого замыкания (SCCR) были правильно выбраны для применяемой системы. С точки зрения производительности и защиты наиболее важными параметрами являются номинальный ток разряда (In), максимальное непрерывное рабочее напряжение (MCOV) и номинальное напряжение защиты (VPR).

Защита от перенапряжения | Electrical4U

Всегда существует вероятность того, что система электроснабжения выйдет из-под ненормального перенапряжения.Эти аномальные перенапряжения могут быть вызваны различными причинами, такими как внезапное прерывание большой нагрузки, импульсы молнии, импульсы переключения и т. Д. Эти перенапряжения могут повредить изоляцию различного оборудования и изоляторы энергосистемы. Хотя все перенапряжения недостаточно сильны, чтобы повредить изоляцию системы, тем не менее, этих перенапряжений также следует избегать, чтобы обеспечить бесперебойную работу системы электроснабжения.
Все типы деструктивных и неразрушающих аномальных перенапряжений исключаются из системы с помощью защиты от перенапряжения .

Скачок напряжения

Перенапряжения, прикладываемые к энергосистеме, обычно носят временный характер. Переходное напряжение или скачок напряжения определяется как резкое увеличение напряжения до высокого пика за очень короткое время.
Скачки напряжения носят временный характер, что означает, что они существуют в течение очень короткого времени. Основная причина этих скачков напряжения в энергосистеме связана с грозовыми импульсами и импульсами переключения системы. Но перенапряжение в энергосистеме также может быть вызвано нарушением изоляции, замыканием на землю, резонансом и т. Д.

Скачки напряжения, возникающие в системе электроснабжения из-за коммутационного перенапряжения, нарушения изоляции, искрения заземления и резонанса, не очень велики по величине. Эти перенапряжения едва ли вдвое превышают нормальный уровень напряжения. Как правило, надлежащая изоляция различного оборудования энергосистемы достаточна для предотвращения любого повреждения из-за этих перенапряжений. Но перенапряжения, возникающие в энергосистеме из-за молнии, очень высоки. Если в системе питания не предусмотрена защита от перенапряжения , высока вероятность серьезного повреждения.Следовательно, все устройства защиты от перенапряжения, используемые в энергосистеме, в основном из-за грозовых скачков.

Давайте по очереди обсудим различные причины перенапряжения.

Коммутационный импульс или коммутационный скачок

Когда линия передачи без нагрузки внезапно включается, напряжение на линии становится вдвое выше нормального напряжения системы. Это напряжение носит переходный характер. Когда нагруженная линия внезапно отключается или прерывается, напряжение на линии также становится достаточно высоким, прерывание тока в системе в основном во время операции размыкания воздушного выключателя вызывает перенапряжение в системе.Во время нарушения изоляции провод под напряжением внезапно заземляется. Это также может вызвать внезапное перенапряжение в системе.

Если волна ЭДС, создаваемая генератором переменного тока, искажена, проблема резонанса может возникнуть из-за 5 или более высоких гармоник. Фактически для частот 5 и более гармоник в системе возникает критическая ситуация, когда индуктивное реактивное сопротивление системы становится просто равным емкостному реактивному сопротивлению системы. Поскольку оба этих реактивных сопротивления компенсируют друг друга, система становится чисто резистивной.Это явление называется резонансом, и при резонансе напряжение в системе может быть достаточно увеличено.
Но все эти вышеупомянутые причины создают в системе не очень большие перенапряжения.
Но скачки перенапряжения, возникающие в системе из-за грозовых импульсов, очень велики по амплитуде и очень разрушительны. Следовательно, необходимо избегать воздействия грозового импульса для защиты энергосистемы от перенапряжения.

Методы защиты от молнии

Это в основном три основных метода, обычно используемых для защиты от молнии.Это

  1. Экран заземления .
  2. Провод заземления .
  3. Грозозащитный разрядник или ограничители перенапряжения .
Экран заземления

Экран заземления обычно используется на электрических подстанциях. В этом случае над подстанцией монтируется сетка из проводов GI. Провода GI, используемые для заземляющего экрана, должным образом заземлены через различные конструкции подстанции. Эта сеть заземленных проводов заземления над электрической подстанцией обеспечивает путь к земле с очень низким сопротивлением для ударов молнии.

Этот метод защиты от высокого напряжения очень прост и экономичен, но его главный недостаток заключается в том, что он не может защитить систему от бегущей волны, которая может достигать подстанции через различные фидеры.

Воздушный провод заземления

Этот метод защиты от перенапряжения аналогичен заземляющему экрану. Единственное отличие состоит в том, что заземляющий экран размещается над электрической подстанцией, тогда как воздушный провод заземления размещается над сетью электропередачи.Один или два многожильных провода GI подходящего сечения помещаются поверх проводников передачи. Эти провода GI должным образом заземлены на каждой опоре передачи. Эти воздушные провода заземления или заземляющий провод отводят все удары молнии к земле, вместо того, чтобы позволять им поражать непосредственно проводники передачи.

Молниезащитный разрядник

Два ранее описанных метода, т.е. заземляющий экран и провод заземления над головой, очень подходят для защиты системы электроснабжения от направленных ударов молнии, но системы от направленных ударов молнии, но эти методы не могут обеспечить никакой защиты от высоких ударов молнии. бегущая волна напряжения, которая может распространяться по линии к оборудованию подстанции.
Грозозащитный разрядник — это устройство, обеспечивающее путь к земле с очень низким импедансом для бегущих волн высокого напряжения.
Концепция молниеотвода очень проста. Это устройство ведет себя как нелинейное электрическое сопротивление. Сопротивление уменьшается по мере увеличения напряжения и наоборот, после определенного уровня напряжения.

Функции грозозащитного разрядника или ограничителя перенапряжения можно перечислить, как показано ниже. ВНИМАНИЕ !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

  1. При нормальном уровне напряжения эти устройства легко выдерживают напряжение системы как электрический изолятор и не обеспечивают ток в системе.
  2. При возникновении скачка напряжения в системе эти устройства обеспечивают путь с очень низким импедансом для избыточного заряда скачка напряжения на землю.
  3. После проведения скачка заряда на землю напряжение становится нормальным. Тогда молниеотвод должным образом восстанавливает свою изоляцию и предотвращает восстановление своих изоляционных свойств и предотвращает дальнейшее прохождение тока к земле.

В энергосистеме используются молниеотводы различных типов, такие как разрядник со стержневым зазором, роговой разрядник, многощелевой разрядник, тип выталкивания LA, тип значения LA.
В дополнение к этим наиболее часто используемым грозозащитным разрядникам для защиты от перенапряжения также используется современный беззазорный молниеотвод из ZnO.

УСТРОЙСТВА ЗАЩИТЫ ОТ НАПРЯЖЕНИЯ

С развитием электроэнергетики в современном мире электроэнергетические системы подвергаются множеству критических условий, таких как перенапряжения и скачки напряжения из-за ударов молнии или условий резкого переключения. Основное беспокойство вызывает состояние перенапряжения, которое может вызвать серьезное повреждение оборудования системы.Следовательно, необходимо установить устройство, гарантирующее защиту от повышенного или пониженного напряжения.

Устройство защиты от перенапряжения — это защитное устройство, которое подключается для защиты системы от перенапряжения. Он является компонентом системы электрической защиты и используется для защиты оборудования в системах передачи и распределения электроэнергии. Эти устройства, как правило, защищают электрооборудование от скачков напряжения.

Мы только что запустили нашу серию Power Systems Engineering Vlog , и в этой серии мы собираемся поговорить о всевозможных различных исследованиях и комментариях по проектированию энергосистем.Мы рассмотрим различные блоги, написанные AllumiaX. Это весело, это весело, по сути, это видеоблог, и мы надеемся, что вы, , присоединитесь к нам и получите от этого пользу.

Устройство защиты от перенапряжения:

Устройства защиты от перенапряжения

— это устройства, которые используются для защиты системы от скачков напряжения. Это общий термин, который используется для обозначения любого защитного устройства, используемого для защиты от перенапряжения. УЗИП предназначен для ограничения переходных перенапряжений и отвода волн тока на землю, чтобы ограничить амплитуду этого перенапряжения до значения, не опасного для электрических установок и распределительных устройств.

Термин устройство защиты от перенапряжения (SPD) используется для описания электрических устройств, обычно устанавливаемых в распределительных щитах, системах управления технологическими процессами, системах связи и других промышленных системах, работающих в тяжелых условиях, для защиты от скачков и скачков напряжения, в том числе вызванных молнией. .

Устройства защиты от перенапряжения относятся к следующим категориям:

  • Ограничители перенапряжения
  • Сетевые фильтры

Принцип:

В соответствии с Национальным электротехническим кодексом (NEC) разрядник для защиты от перенапряжений определяется как: «Защитное устройство для ограничения перенапряжения путем разряда или обхода импульсного тока, а также предотвращает прохождение тока, сохраняя при этом способность повторять эти функции «.

Ограничители перенапряжения VS Устройства защиты от перенапряжения:

Устройства защиты от перенапряжений и разрядники для защиты от перенапряжений используются для одной и той же работы, т.е. для защиты оборудования от скачков напряжения. Однако многие люди не уверены в своих приложениях. Эта проблема возникает особенно на промышленных объектах, водоочистных сооружениях и некоторых других важных областях.

Ограничители перенапряжения:

Ограничители перенапряжения обычно устанавливаются на подстанциях для защиты оборудования путем устранения воздействия молнии и коммутационных перенапряжений.

Сетевые фильтры:

Основная задача системы защиты от перенапряжения — защита электронных устройств от «скачков напряжения». Устройство защиты от перенапряжения пытается ограничить напряжение, подаваемое на электрическое устройство, путем блокировки или замыкания тока, чтобы снизить напряжение до безопасного порога.

Как работает сетевой фильтр?

Устройство защиты от перенапряжения позволяет электрическому току течь от розетки к ряду электрических и электронных устройств, подключенных к удлинителю.Если напряжение в розетке повышается или превышает допустимый уровень, устройство защиты от перенапряжения направляет лишнее электричество в заземляющий провод.

В большинстве устройств защиты от перенапряжения M etal O xide V aristor (MOV) используются для отвода дополнительного напряжения.

Типы устройств защиты от перенапряжения:

Согласно стандартам устройства защиты от импульсных перенапряжений подразделяются на три различных типа:

  • УЗИП высокого напряжения
  • SPD среднего напряжения
  • СПД низкого напряжения

УЗИП низкого напряжения не ограничивают напряжение, как УЗИП высокого и среднего напряжения.Устройства защиты от импульсных перенапряжений делятся на три класса:

Тип 1: Этот тип SPD используется в промышленных зданиях для защиты уровней изоляции от внешних скачков напряжения, вызванных молнией. Их можно установить между вторичной обмоткой сетевого трансформатора и стороной линии основного устройства защиты от перегрузки по току, а также стороной нагрузки основного вспомогательного оборудования. Он защищает систему от прямых ударов молнии.

Тип 2: Низковольтные УЗИП второго типа обычно устанавливаются на стороне нагрузки устройства защиты от перегрузки по току основного сервисного оборудования.Эти устройства защиты от перенапряжения также могут быть установлены на входе обслуживания, но должны быть установлены на стороне нагрузки основного устройства защиты от перегрузки по току. Эти типы УЗИП предотвращают распространение перенапряжения на установки и защищают систему от повреждений.

Тип 3: Эти типы УЗИП обычно устанавливаются после главного выключателя и используются в качестве дополнения к типу 2.

Электрические скачки напряжения: как они возникают?

Самая повторяющаяся причина скачков напряжения — молния.Во время грозы он может ударить где-нибудь рядом с источником питания и повлиять на проходящее через него напряжение. Когда удар молнии поражает электрическую систему, он повреждает устройства, подключенные к системе, что приводит к потере эффективности.

Электрические устройства работают в определенном диапазоне напряжений. Когда эти устройства получают напряжение выше указанного напряжения, необходимого для их работы, они повреждаются. Однако электрические системы, защищенные разрядником для защиты от перенапряжения, не повреждаются, поскольку разрядник гарантирует безопасность электрической системы, передавая чрезмерное напряжение на землю.

Ограничитель перенапряжения не поглощает все проходящее через него высокое напряжение, но отводит его на землю, чтобы минимизировать влияние напряжения. Он работает с металлооксидным варистором (MOV). MOV — это в основном полупроводник, который чрезвычайно чувствителен к напряжению. MOV действует как изолятор при нормальном напряжении. При высоком напряжении он работает как проводник, а также как переключатель, который остается разомкнутым при нормальном напряжении переменного тока и замыкается при прохождении высокого напряжения.

Как работает ограничитель перенапряжения?

Ограничитель перенапряжения подключается параллельно оборудованию, которое необходимо защитить.Эти разрядники ограничивают перенапряжения, возникающие в оборудовании. Энергия, связанная с перенапряжением, передается на землю разрядником, в конечном итоге защищая оборудование.

Сильно нелинейная характеристика разрядника позволяет ему ограничивать напряжение на его клеммах почти постоянным значением в широком диапазоне токов разрядника. Напряжение на защищаемом оборудовании почти такое же, как и на ОПН.

Ограничитель перенапряжения обычно содержит клемму заземления, а также клемму высокого напряжения.Когда происходит скачок напряжения, разрядник направляет ток высокого напряжения непосредственно на изоляцию или землю, чтобы предотвратить повреждение системы.

Чтобы исключить нарушение изоляции, разрядник должен быть установлен правильно, чтобы изоляция оборудования не подвергалась перенапряжениям. Важно правильно подобрать параметры ОПН, чтобы избежать проблем в системе.

Значение ограничителей перенапряжения:

Ограничитель перенапряжения защищает оборудование от скачков или переходных напряжений в системах электроснабжения, возникающих в результате молнии или импульсного перенапряжения.Он не только передает дополнительное напряжение на заземляющий провод, но также позволяет нормальному напряжению продолжать свой путь.

Разница между молниезащитой и защитой от перенапряжения

Молния, как известно, является наиболее значительным источником скачков напряжения — у болтов было зафиксировано напряжение от миллиона до миллиарда вольт и от 10 000 до 200 000 ампер. Однако молния составляет лишь часть всех переходных процессов на объекте.

Поскольку переходные процессы могут происходить как от внешних источников (например, молнии), так и от внутренних источников, на объектах должны быть установлены как система молниезащиты, так и защита от перенапряжения.

Возникает вопрос: в чем разница между этими двумя системами и как они работают вместе?

Система молниезащиты

Проще говоря, система молниезащиты защищает конструкцию от прямого удара молнии .

Для этого воздушный терминал (или система терминалов) размещается в наиболее вероятном положении для захвата прямого удара, исходя из архитектурного проекта сооружения и оборудования крыши.Остальная часть системы предназначена для безопасной передачи этой электрической энергии от молнии на землю с максимальной эффективностью и безопасностью.

Для перехвата удара и передачи сильноточной энергии удара молнии в землю компоненты системы включают:

  • Воздушный терминал , который используется для перехвата удара молнии.
  • Токоотводы , обеспечивающие наиболее прямой путь передачи электрической энергии к земле.
  • Система заземления , которая обеспечивает путь для рассеивания тока в землю и защиты от повреждений.
  • Соединение , предназначенное для уменьшения вероятности возникновения перепадов напряжения, представляющих угрозу безопасности.

Стандарты молниезащиты обеспечивают правильное размещение молниеприемников, прокладку кабеля, заземление и соединение для обеспечения максимальной безопасности при передаче и рассеянии энергии.

Устройство защиты от перенапряжения (SPD)

Устройство защиты от импульсных перенапряжений (SPD) предназначено для защиты электрических систем и оборудования от импульсных и переходных процессов путем ограничения переходных напряжений и отклонения импульсных токов .

Что вызывает переходные процессы и скачки напряжения?

Молния — это наиболее впечатляющая форма выброса, генерируемого извне, однако, по оценкам, 65% всех переходных процессов генерируются внутри объекта в результате переключения электрических нагрузок, таких как:

  • Фары
  • Системы отопления
  • Двигатели
  • Оргтехника

Как работает УЗИП?

Существует по крайней мере один нелинейный компонент SPD, который в различных условиях переходит между высоким и низким импедансом.При нормальном рабочем напряжении SPD находятся в состоянии высокого импеданса и не влияют на систему. Когда в цепи возникает переходное напряжение, УЗИП переходит в состояние проводимости (или с низким импедансом) и отводит переходную энергию и ток обратно к своему источнику или земле. Это ограничивает или ограничивает амплитуду напряжения до более безопасного уровня. После отклонения переходного процесса SPD автоматически возвращается в состояние высокого импеданса.

Что отличает две системы?

На базовом уровне система молниезащиты защищает объект и конструкцию от прямых ударов , а УЗИП защищают электрическое оборудование и системы от скачков и переходных процессов .

Как они работают, так и используемые компоненты также различаются. Компоненты системы молниезащиты всегда на месте и готовы к работе, в то время как SPD контролируют внутренние напряжения системы и срабатывают, если в цепи возникает переходное напряжение.

Как двое работают вместе

Хотя молния — не самое распространенное переходное событие, оно является наиболее значительным. В то время как система молниезащиты защищает внешний вид от воздействия молнии, должны быть установлены SPD для поддержки другой системы и связанных переходных процессов, создаваемых ударом.УЗИП активируются и начинают передавать энергию в систему заземления, если скачки напряжения на подключенном оборудовании превысят установленный номинал.

Молния — наиболее вероятная внешняя причина значительного скачка напряжения, и для ограничения токов, попадающих во внутреннюю среду, необходимо установить УЗИП, что свидетельствует о важности взаимосвязанной системы системы электрической защиты .

Стандарты молниезащиты, такие как Национальная ассоциация противопожарной защиты (NFPA) 780, стандарты UL 96A, LPI 175, IEC и BS в справочнике, содержат особые рекомендации по использованию SPD с системами молниезащиты.

По сути, устройство защиты от перенапряжения должно быть рассчитано для использования с системой молниезащиты в соответствии с его номинальным током разряда или пиковым значением I n (8/20 мкс), при котором SPD может продолжать работать после 15 приложенных скачков напряжения. . Например, согласно UL 96A, SPD на служебном входе должны иметь номинальный ток разряда 20 кА.

Не все SPD, внесенные в список UL, обязательно рассчитаны на использование с системой молниезащиты.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *