Схема подключения узип

Устройство защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП) для частного дома

Импульсным перенапряжением называется кратковременное резкое возрастание напряжения в электрической сети. Несмотря на то, что длится этот скачок совсем недолго (доли секунды), он чрезвычайно опасен как для линии, так и для подключенных к ней потребителей энергии. Чтобы не допустить повреждения кабеля и электрических приборов, используют устройства защиты от импульсных перенапряжений. В этом материале мы поговорим о том, что представляют собой эти приборы, каких видов они бывают, а также рассмотрим, как подключаются УЗИП для частного дома.

Для чего нужно УЗИП

Задача УЗИП состоит в защите электроприборов от перенапряжения. Устройство оберегает бытовую сеть от скачков тока в следующих случаях:

• неполадки на трансформаторной подстанции и замыкания ВВ проводов на НВ линию;
• прямое попадание грозового разряда в ЛЭП;
• разряд молнии вблизи воздушных линий электроснабжения или жилых зданий.

УЗИП для частного дома к содержанию ↑

Как работает защитное устройство УЗИП

Принцип действия УЗИП основывается на использовании специальных элементов – полупроводниковых варисторов. Их сопротивление находится в нелинейной зависимости от прикладываемого напряжения. То есть, когда напряжение возрастет и превысит определенное значение, сопротивление варистора будет резко снижено.

В обычном рабочем режиме напряжение находится в пределах 220 вольт, а сопротивление варистора, установленного в УЗИП или УЗМ, в этот период очень высокое, вплоть до нескольких тысяч Мом. Таким образом, варистор обладает практически нулевой проводимостью и не пропускает через себя электрический ток.

Образование высокого импульса приводит к резкому росту напряжения, приводящего к мгновенному многократному снижению сопротивления варистора, стремящегося к нулю. В результате, он обретает свойства проводника, через который возможно свободное прохождение электрического тока. Происходит короткое замыкание электрической цепи на землю, и под его воздействием автоматический выключатель срабатывает и отключает всю цепь.

Вместо варистора схема подключения предусматривает использование различных типов разрядников, но общий принцип работы УЗИП будет одинаково заключаться в нейтрализации и отводе в землю опасных импульсных перенапряжений через ноль и заземление.

Технические характеристики

Помимо конструктивного исполнения не менее важным фактором при выборе необходимого ограничителя (импульсных) перенапряжений (ОПН) служат его следующие основные технические параметры.

• Максимальное рабочее напряжение, которое действует на ОПН неограниченно долго, не нарушая его работоспособности.
• Максимальное напряжение, действующее на ОПН в течение заданного производителем времени не вызывая в нем никаких повреждений.
• При приложении к концам ОПН рабочего напряжения измеряется ток, проходящий через изоляцию. Этот параметр называется током утечки. Величина его в исправном состоянии ограничителя стремится к нулю.
• Разрядный ток — его величина определяет принадлежность ограничителя перенапряжения в защите от различных факторов вызывающих скачок напряжения: грозовые, электромагнитные, коммутационные.
• Способность выдерживать работу в аварийном режиме сохраняя целостность всех конструктивных элементов.

Классификация ограничителей (импульсных) перенапряжений определяется государственными стандартами. В нормативных документах обозначаются основные требования к устройствам защиты в зависимости от характера источника. Различаются следующие группы защиты от перенапряжения:

• от замыканий на высокой стороне низковольтных сетей;
• от воздействия грозовых разрядов и скачков напряжений, вызванных переключением промышленных электроустановок;
• от возможных перенапряжений, вызванных электромагнитными факторами.

В зависимости от принадлежности к конкретному виду решаемого вопроса ограничители импульсных перенапряжений могут отличаться друг от друга такими параметрами.

• Класс напряжения. Ограничители защищают цепи рабочее напряжение которых варьируется от меньше, чем 1 кВольт до значительно больших значений. Существуют, например, ОПН на классы напряжения 0.38 кВольт и 0.66 кВольт, ОПН на классы напряжения 3, 6, 10 кВольт и другие.
• Материал изоляционной рубашки. Наибольшее распространение получили фарфор и полимеры.

Керамические ОПН обладают хорошей устойчивостью к солнечному свету, имеют достаточную механическую прочность, что расширяет возможности эксплуатации в разных условиях. Ограничивают применение лишь большие весовые характеристики и характер распространения осколков при разрыве с точки зрения безопасности.

Полимерные ОПН успешно конкурируют с фарфоровыми. При многократно меньших весовых характеристиках и практически безопасным в случае разрушения избыточным давлением, они нисколько не уступают по диэлектрическим свойствам. К недостаткам относится способность к покрытию поверхности пылью, что повышает ток утечки и вызывает пробой изоляции. В эксплуатации они больше подвержены влиянию солнечной радиации и колебаниям температур внешней среды, чем фарфоровые ограничители (импульсных) перенапряжений.

• Класс защищенности. От герметичного изготовления корпуса ОПН зависит возможность его установки на открытом воздухе или внутри помещения, что собственно определяет этот показатель.
• Одноколонковые ОПН. Состоят из одного модульного блока варисторов с различным набором дисков из защитного полупроводникового элемента, рассчитанных на все классы напряжений.
• Многоколонковые ОПН. Состоят из нескольких модульных блоков. Отличаются большей надежностью, чем одноколонковые конструкции.

6 схем подключения устройства защиты импульсных перенапряжений

Отдельного рассмотрения достойны схемы подключения УЗИП в цепях с заземлением TT. Здесь я их только приведу, и замечу, что более надежными являются подключение УЗИП по схеме 2 (противофазное перенапряжение).

схема подключений узип в TN-C и TN-C-S

схема подключений узип в TN-S

схема подключений узип в TT схема подключений узип в IT

Принцип работы

Принцип действия данных приборов может быть основан на возникновении искрового разряда между двумя проводниками при прохождении тока высокого напряжения. Также имеются устройства, которые собраны на основе нелинейных резисторов. Оба варианты защищают оборудование от перенапряжения путем перенаправления тока в цепь заземления.

В зависимости от устройства и принципа действия УЗИП делятся на несколько видов.

Коммутирующие защитные аппараты

Также называются искровыми разрядниками. Принцип работы разрядника основан применении явления искрового промежутка. Конструкция имеет воздушный зазор в перемычке, которая соединяет каждую из линий электропередачи с контуром заземления. Цепь в перемычке разомкнута при номинальном напряжении. Если происходит разряд молнии из-за перенапряжения в линии электропередачи, произойдет пробой воздушного зазора, цепь между фазой и землей будет замкнута, а импульс высокого напряжения будет напрямую заземлен. Конструкция разрядника клапана в цепи с искровым разрядником обеспечивает резистор, на котором подавляются импульсы высокого напряжения. В большинстве случаев разрядники используются в высоковольтных сетях.

УЗИП-разрядник

Ограничители сетевого перенапряжения (ОПН)

Эти устройства заменили устаревшие, громоздкие разрядники. Чтобы понять принцип работы ограничителя, необходимо рассмотреть характеристики нелинейного резистора, так как принцип работы разрядника основан на его вольтамперной функции. Варисторы используются в качестве нелинейных резисторов в данных устройствах. Основным материалом для изготовления варистора является оксид цинка. В смеси с другими оксидами металлов образуется компонент, образующий p-n-переход с вольтамперными характеристиками. Когда напряжение в сети соответствует номинальному параметру, ток в цепи варистора близок к нулю. Когда в p-n-переходе возникает перенапряжение, ток резко увеличивается, что приводит к падению напряжения до номинального значения. После стандартизации параметров сети варистор возвращается в непроводящий режим, не влияя на работу устройства.

Комбинированные УЗИП

Комбинированные приборы работают по принципу разрядника, но также имеют в конструкции резистор. С помощью данной конструкции напряжение не только заземляется, но и параллельно стабилизируется в основной цепи.

Такие устройства которые можно разделить на несколько категорий:

• Класс I. Предназначен для предотвращения прямого воздействия молнии. Эти устройства должны быть оснащены входным распределительным оборудованием (АСУ) для административных и промышленных зданий и жилых многоквартирных домов.
• Класс II. Они обеспечивают защиту распределительной сети от перенапряжений, вызванных процессом переключения, и выполняют функцию вторичной защиты, чтобы предотвратить воздействие ударов молнии. Они установлены и подключены к сети в щитке.
• Класс III. Они используются для защиты оборудования от импульсов напряжения, вызванных остаточными скачками и асимметричным распределением напряжения между фазовой и нейтральной линиями. Такие устройства также могут работать в режиме фильтра высокочастотных помех. Наиболее удобным для частных домов или квартир является то, что они подключены и установлены непосредственно потребителями. Особенно популярным является изготовление устройства в виде модуля, который можно быстро монтировать на DIN-рейку, или конфигурации с сетевой розеткой или штепсельной вилкой.

Ошибки при подключении

1. Установка УЗИП в электрощитовую с плохим контуром заземления.

При допущении подобной ошибки можно лишиться не только всех электроприборов, но и самой щитовой при первом попадании молнии, так как от защиты с плохим контуром заземления не будет никакого толку, и соответственно никакой защиты.

2. Неправильно выбранное УЗИП, которое не подходит под используемую систему заземления.

Перед покупкой устройства обязательно узнайте какая система заземления используется в вашем доме, а при покупке тщательно ознакомьтесь с его техдокументацией во избежание ошибок.

3. Использование УЗИП не того класса.

Как уже разбирали выше, есть 3 класса устройств защиты от импульсного перенапряжения. Каждый класс соответствует определенной щитовой, и должен устанавливаться согласно правилам и нормам.

4. Установка УЗИП только одного класса.

Часто бывает недостаточно установки УЗИП одного класса для надежной защиты.

5. Перепутан класс устройства и место его назначения.

Бывает и такое, что приборы класса B ставятся в распределительный щит квартиры, приборы класса С в ВРУ здания, а приборы класса D перед электронной аппаратурой.