Подключение УЗИП в щитке к однофазной, трехфазной сети (схема)

В промышленных и бытовых электрических сетях устанавливается оборудование, которое работает в заданных пределах силы тока и напряжения. Однако на питающих трансформаторных подстанциях, мощных силовых электродвигателях приходится периодически менять режимы работы. Переходной процесс характеризуется резким импульсным повышением электрических параметров сети. Наиболее опасными являются атмосферные разряды в виде молний, где импульсный скачок перенапряжения достигает критической величины способной вывести из строя электрическое оборудование. Для предотвращения таких аварийных ситуаций используется ограничитель импульсных напряжений.

Принцип работы

В импульсных переходных процессах изменение напряжения происходит значительно быстрее, чем силы тока. Поэтому классические всем известные защитные автоматы по току здесь будут неэффективны. Наличие в составе ограничителя с полупроводниковым элементом, имеющим нелинейную вольтамперную характеристику, обеспечивает приборы электрической сети защитой от высокого импульса напряжения.

Как видно из графика, при номинальном значении напряжения сопротивление полупроводника (его называют варистором) достаточно большое и ток, проходящий через него практически нулевой (зона 1). При действии на варистор высоковольтных импульсов (зона 2) сопротивление его резко уменьшается, приближаясь к почти нулевому значению (зона 3). В таком варианте варистор ограничителя будет выступать в качестве шунтирующего соединения воспринимающего на себя всю токовую нагрузку, которая направляется на заземляющий контур.

Что такое УЗИП

УЗИП: особенности выбора и применения
Даже кратковременные импульсные броски напряжения, в несколько раз превышающие номинальное, могут нанести непоправимый ущерб дорогостоящей электротехнике и электронике, а то и стать причиной пожара. Перенапряжение в сетях может возникать из-за грозы, аварий или переходных процессов. Например, импульсные перенапряжения могут стать следствием попадания молнии в систему молниезащиты или линию электропередач, переключения мощных индуктивных потребителей, таких как электродвигатели и трансформаторы, коротких замыканий.

Что такое УЗИП и для чего оно нужно?

Ограничитель перенапряжения в электроустановках напряжением до 1 кВ называют устройством защиты от импульсных перенапряжений – УЗИП. Устройства защиты от импульсных перенапряжений – как раз и призваны защитить электрооборудование от подобных ситуаций. Они служат для ограничения переходных перенапряжений и отвода импульсов тока на землю, снижения амплитуды перенапряжения до уровня, безопасного для электрических установок и оборудования. УЗИП применяются как в гражданском строительстве, так и на промышленных объектах.

Основной российский документ, определяющий, что такое УЗИП, это ГОСТ Р 51992-2002, «Устройства для защиты от импульсных перенапряжений в низковольтных силовых распределительных системах».

УЗИП призваны обеспечить защиту от ударов молнии в систему молниезащиты здания (объекта) или воздушную линию электропередач (ЛЭП), защитить высокочувствительное оборудование и технику от импульсных перенапряжений и коммутационных бросков питания. Широкое распространение получили УЗИП с быстросъемным креплением для установки на DIN-рейку.

Аппараты защиты от импульсных напряжений включают в себя устройства нескольких категорий:

Конструкция УЗИП постоянно совершенствуется, повышается их надежность, снижаются требования по техническому обслуживанию и контролю.

Как работает УЗИП?

УЗИП устраняет перенапряжения:

— Несимметричный (синфазный) режим: фаза — земля и нейтраль – земля.

— Симметричный (дифференциальный) режим: фаза — фаза или фаза – нейтраль.

В несимметричном режиме при превышении напряжением пороговой величины устройство защиты отводит энергию на землю.

В симметричном режиме отводимая энергия направляется на другой активный проводник.

Схема подключения УЗИП в однофазной и трехфазной сети системы TN-S. В системе заземления TN-C применяется трехполюсное УЗИП. В нем нет контакта для подключения нулевого проводника.

По принципу действия УЗИП разделяются вентильные и искровые разрядники, нередко применяемые в сетях высокого напряжения, и ограничители перенапряжения с варисторами.

В разрядниках при воздействии грозового разряда в результате перенапряжения пробивает воздушный зазор в перемычке, соединяющей фазы с заземляющим контуром, и импульс высокого напряжения уходит в землю. В вентильных разрядниках гашение высоковольтного импульса в цепи с искровым промежутком происходит на резисторе.

УЗИП на основе газонаполненных разрядников рекомендуется к применению в зданиях с внешней системой молниезащиты или снабжаемых электроэнергией по воздушным линиям.

В варисторных устройствах варистор подключается параллельно с защищаемым оборудованием. При отсутствии импульсных напряжений, ток, проходящий через варистор очень мал (близок к нулю), но как только возникает перенапряжение, сопротивление варистора резко падает, и он пропускает его, рассеивая поглощенную энергию. Это приводит к снижению напряжения до номинала, и варистор возвращается в непроводящий режим.

УЗИП имеет встроенную тепловую защиту, которая обеспечивает защиту от выгорания в конце срока службы. Но со временем, после нескольких срабатываний, варисторное устройство защиты от перенапряжений становится проводящим. Индикатор информирует о завершении срока службы. Некоторые УЗИП предусматривают дистанционную индикацию.

Как выбрать УЗИП?

При проектировании защиты от перенапряжений в сетях до 1 кВ, как правило, предусматривают три уровня защиты, каждая из которых рассчитана на определенный уровень импульсных токов и форму фронта волны. На вводе устанавливаются разрядники (УЗИП класса I), обеспечивающие молниезащиту. Следующее защитное устройство класса II подключается в распределительном щите дома. Оно должно снижать перенапряжения до уровня, безопасного для бытовых приборов и электросети. В непосредственной близости от оборудования, чувствительного к броскам в сети, можно подключить УЗИП класса III. Предпочтительнее использовать УЗИП одного вендора.

Для координации работы ступеней защиты устройства должны располагаться на определенном расстоянии друг от друга — более 10 метров по питающему кабелю. При меньших дистанциях требуется включение дросселя, возмещающего недостающие активно-индуктивные сопротивления проводов. Также рекомендуется защищать УЗИП с помощью плавких вставок.

При каскадной защите требуется минимальный интервал 10 м между устройствами защиты.

Классы УЗИП не являются унифицированными и зависят от конкретной страны. Каждая строительная организация может ссылаться на один из трех классов испытаний. Европейский стандарт EN 61643-11 включает определенные требования по стандарту МЭК 61643-1. На основе МЭК 61643 создан российский ГОСТ Р 51992.

Оценка значимости защищаемого оборудования.

Необходимость защиты, экономические преимущества устройств защиты и соответствующие устройства защиты должны определяться с учетом факторов риска: соответствующие нормы прописаны в МЭК 62305-2. Критерии проектирования, монтажа и техобслуживания учитываются для трех отдельных групп:

Оценка риска воздействия на объект.

Нормы установки молниезащитных разрядников прописаны в международном стандарте МЭК 61643-12 (Принципы выбора и применения). Несколько полезных разделов содержит международный стандарт МЭК 60364 (Электроустановки зданий):

— МЭК 60364-4-443 (Защита для обеспечения безопасности).

Если установка запитывается от воздушной линии или включает в себя такую линию, должно предусматриваться устройство защиты от атмосферных перенапряжений, если грозовой уровень для рассматриваемого объекта соответствует классу внешних воздействий AQ 1 (более 25 дней с грозами в год).

— МЭК 60364-4-443-4 (Выбор оборудования установки).

Этот раздел помогает в выборе уровня защиты для разрядника в зависимости от защищаемых нагрузок. Номинальное остаточное напряжение устройств защиты не должно превышать выдерживаемого импульсного напряжения категории II.

Выбор оборудования по МЭК 60364.

В качестве первой ступени лучше применять УЗИП на базе разрядников без съемного модуля. Вряд ли вам удастся найти варисторное устройство с номинальным током Iimp более 20 кА. Шкаф, в котором установлено УЗИП такого типа, должен быть из несгораемого материала.

Важнейшим параметром, характеризующим УЗИП, является уровень напряжения защиты Up. Он не должен превышать стойкость электрооборудования к импульсному напряжению. Для УЗИП I-го класса Up не превышает 4 кВ. Уровень напряжения защиты Up для устройств II-го класса не должен превышать 2,5 кВ, для III-го класса — 1,5 кВ. Это тот уровень, который должна выдерживать техника.

Ещё несколько важных параметров, которые необходимо знать для выбора УЗИП. Максимальное длительное рабочее напряжение Uc – действующее значение переменного или постоянного тока, которое длительно подаётся на УЗИП. Оно равно номинальному напряжению с учетом возможного завышения напряжения в электросети.

Минимальное требуемое значение Uc для УЗИП в зависимости от системы заземления сети.

Номинальный ток нагрузки IL – максимальный длительный переменный (действующее значение) или постоянный ток, который может подаваться к нагрузке. Этот параметр важен для УЗИП, подключаемых в сеть последовательно с защищаемым оборудованием. УЗИП обычно подключаются параллельно цепи, поэтому данный параметр у них не указывается.

Выбор защитной аппаратуры: чувствительное оборудование и оборудование здания.

Выбор защитной аппаратуры: бытовая техника и электроника.

Выбор защитной аппаратуры: производственное оборудование.

Выбор защитной аппаратуры: ответственное оборудование.

Сегодня многие крупные потребители электрической энергии с успехом используют на территории России высококачественные элементы УЗИП. Положительные результаты испытаний и эффективность применения УЗИП в России позволяют говорить о том, что их использование в российских условиях выгодно и удобно. Остается подобрать нужную модель устройства и установить ее на объекте.

Конструкция

Кроме основного элемента — варистора с нелинейными характеристиками, ограничитель перенапряжения отличает специальный корпус из фарфора или полимера. Сам варистор изготавливается в большинстве случаев из вилитовых дисков (из особого керамического состава с основой в виде оксидов цинка со специальными добавками). Диски покрываются изолирующей обмазкой и устанавливаются в корпусе.

В зависимости от условий эксплуатации ограничители перенапряжения могут иметь различные исполнения.

• Для установки на линиях электропередач и защиты оборудования на промышленных объектах.

• Защита от пиковых импульсов бытового оборудования дома или квартиры обеспечивается компактными, с привлекательным дизайном устройствами.

На изображении цифрами обозначены следующие конструктивные элементы:

• 1 — корпус;
• 2 — предохранитель, срабатывающий после прохождения импульса напряжения, с параметрами силы тока короткого замыкания;
• 3 — варисторный модуль, легко сменяемый без отключения базового элемента;
• 4 — индикатор, показывающий текущий ресурс работы устройства;
• 5 — насечки на контактных зажимах, увеличивающие плотность и площадь соприкосновения с целью предотвращения оплавления проводов в результате нагрева.

Основные виды

К виду сетевой помехи относят как перенапряжение, связанное с перекосом фазы большей длительности, так и перенапряжение, вызванное грозовым разрядом.

Важно! Когда происходит импульсное перенапряжение, то это свидетельствует о возникновении кратковременного высокого напряжения между фазами или фазой и землей с длительностью, как правило, до 1 мс.

Грозовой разряд представляет собой мощное импульсное перенапряжение. Оно возникает при попадании молнии в электросистему. Если расстояние от разряда молнии достигает до 1 км, тогда подобное импульсное перенапряжение может стать причиной выхода из строя электротехники. При прямом попадании удара производится мгновенный импульсный ток до 100 кА/с. Как правило, длительность разряда составляет до 1 мС.

На какие типы разделяют ограничитель напряжения

Если имеется система громоотвода, импульс разряда может равномерно распределиться между громоотводом, сетью питания, линией связи, а также бытовыми коммуникациями. Данный процесс зависит от конструкции самого сооружения, коммуникационной системы, а также прокладки линии.

Переключения в энергосети вызывает импульсное перенапряжение мощности. Например, если отключить разделительный трансформатор, который имеет мощность 1кВА 220/220 В от сети, тогда вся энергия выбрасывается в нагрузку в виде высоковольтного импульса с напряжением до 2 кВ.

Мощность любого трансформатора в энергосети гораздо больше, соответственно, и выбросы будут мощнее. Помимо этого, переключения происходят на фоне возникновения дуги, которая становится источником радиочастотных помех.

Обратите внимание! Электростатический заряд, который накапливается в ходе работы технологического оборудования, хоть и имеет небольшую энергию, разряжается в непредсказуемый момент.

Амплитуда и тип перенапряжения импульса меняются не столько от источника помехи, сколько от параметров самой сети. Не бывает двух одинаковых случаев импульсного перенапряжения, но для производства и испытаний устройств защиты существует стандарт параметров тока, формы и напряжения, перенапряжения в различных случаях.

К примеру, для предполагаемого тока от разряда молнии берут импульс тока 10/350 мкс, а для косвенного воздействия молнии и разнообразных коммутационных перенапряжений — импульс тока с характеристиками 8/20 мкс. При сравнении двух устройств с высоким импульсным током разряда 20 кА при 10/350 мкс и 20 кА при импульсе 8/20 мкс реальная мощность первого окажется в 20 раз больше.

Коммутирующие защитные аппараты

У подобных ограничителей есть другие названия, например, искровой разрядник. Принцип действия данного устройства основан на применении явления искрового промежутка. Конструкция имеет воздушный зазор в перемычке, служащий для соединения линий электропередачи с контуром заземления. Цепь в перемычке разомкнута при номинальном напряжении.

Коммутирующие защитные устройства называют еще искровыми разрядниками

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 представляет собой подобие резистора, на котором подавляются импульсы высокого напряжения. Как правило, разрядники используются в высоковольтных сетях.

Ограничители (ОПН)

Благодаря новым устройствам удалось заменить более устаревшие громадные модели. Для определения работоспособности ограничителя следует тщательно ознакомиться с характеристиками нелинейного резистора, так как разрядник функционирует на основе вольтамперной функции.

При производстве варистора, как правило, применяется материал оксид цинка. Образование компонента происходит за счет соединения раствора с другими веществами. В результате получается p-n-переход с вольтамперными характеристиками. Если напряжение в сети соответствует номинальным параметрам, тогда ток в цепи варистора равен нулю. Когда в p-n-переходе возникает перенапряжение, происходит увеличение токопроводимости. Из-за этого значение напряжения падает до номинального параметра.

Вам это будет интересно Установка датчика движения

Характеристика ограничителя сетевого перенапряжения

Обратите внимание! После стандартизации параметров сети варистор возвращается в непроводящий режим, не влияя на работу устройства.

Комбинированные

Комбинированные приборы действуют в условиях нормальной работы при неблагоприятном напряжении от 0,94 до 1,96 значения. Такие модели оснащены резистором. В действии комбинированный прибор не только заземляет напряжение, но и параллельно стабилизирует значение в самой конструкции.

Комбинированный ограничитель УЗИП

Классы

Такие устройства разделяют на несколько категорий:

• I предотвращает прямое воздействие попадания ударов молнии. Как правило, такие приборы имеют входное распределительное оборудование (АСУ). Его обычно используют для административных и промышленных зданий и жилых МКД;
• II способствует обеспечению защите распределительной сети от перенапряжения, которое может быть вызвано при переключении или выполнении функции вторичной защиты. Это делается с целью предотвращения воздействия сильного удара молнии. Как правило, их установка и подключение осуществляются непосредственно к сети в щитке;
• III тщательно защищает оборудование от импульсов напряжения, которые могут возникнуть в результате остаточных скачков и асимметричного распределения напряжения между фазовой и нейтральной линиями. Принцип действия подобного устройства — это работа при режиме фильтра высокочастотных помех. Их подключают и устанавливают в частных домах или квартирах. Особой популярностью пользуется изделие, изготовленное в виде модуля. Такое устройство легко устанавливается на DIN-рейку.

На какие классы делят УЗИП

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.

Критерии выбора устройства

Как правильно выбрать УЗИП с любым рабочим элементом (варистор, искровой разрядник, пробойный диод)? Как правило, следует учитывать следующие факторы:

• к основным параметрам сети относятся номинальный ток, напряжение. Учитывается также эффект защиты (пропускная способность и уровень напряжения защиты);
• факторы, которые могут оказать влияние на установку (конструкция, процесс подключения устройства);
• чтобы защитить силовую цепь от негативных факторов, нужно установить УЗИП, учитывая концепцию области. Выбирая тип устройства, следует обратить внимание на текущую нагрузку. Система защиты цепи управления и измерения основана на типе защищаемого сигнала и выборе УЗИП;
• изначально происходит определение основных параметров защищаемой цепи. С учётом номинального выдерживаемого напряжения сеть низкого напряжения 380/220 В разделяют на 4 категории (I-IV). Их нормированные значения составляют 1,5; 2,5; 4,0 и 6,0 кВ. Класс УЗИП должен соответствовать уровню защиты.

По каким критериям выбирается ограничитель напряжения
Обратите внимание! Уровень защиты выбранного УЗИП не должен быть больше выдерживаемого напряжения сети.

Также параметры устройства определяются по:

• номинальному напряжению;
• максимальному непрерывному рабочему напряжению в течение длительного времени;
• амплитуде импульсного тока, который может пройти по одному разу без повреждения цепи и устройства защиты (это относится к классу 1);
• амплитуде импульса с показателем 8/20 мкс, SPD (для класса II);
• амплитуде импульса тока, проходящего через УЗИП. Следовательно, устройство защиты от перенапряжений может выдерживать многократно;
• верхнему уровню напряжения защиты, который характеризует УЗИП, ограничивая напряжение на клемме при протекании тока;
• допустимому сопутствующему току (для разрядников);
• времени срабатыванию.

Виды

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.

УЗИП для частного дома: подключение и схема

Защитное устройство для частного дома можно подключить через однофазную и трехфазную сети, при этом для УЗИП схема подключения может быть различной.

Подключение оборудования в частном доме

Однофазная сеть (TN-S)

В качестве примера электрическая система серии Easy9 от Schneider Electric. Проводники подключены по следующему принципу: фаза, нулевой проводник для защиты. Его, как правило, устанавливают после включения автомата. Все контакты для подключения на любом приборе указаны.

Как подключить к TN-S

Обратите внимание! Подключение УЗИП через включенный автомат позволит легко определить, где фаза, а где ноль. Зеленая отметка на корпусе указывает на рабочее состояние, а красная отметка указывает на неисправность.

Трехфазная сеть (TN-S)

Устройство серии Easy9 производится Schneider Electric. Его используют для трехфазной сети. В одиночку это электрооборудование не может предотвратить прямые удары молнии. Рекомендуется защитить оборудование с помощью специального предохранителя.

Трехфазная сеть (TN-C)

Подключение к заземляющей системе TN-C-S осуществляется по современным стандартам. Первый вариант это 4-полюсный входной автоматический выключатель, а второй— 3-полюсный вход.

Обратите внимание! При устройстве многоступенчатой защиты от перенапряжения, то есть установки УЗИПов 1-го класса в ВРУ здания совместно с УЗИПами 2-го класса в распределительных щитах здания и с УЗИПами 3-го класса, например, в розетках, нужно соблюдать промежуток по кабелю около 10 м.

УЗИП — крайне важное устройство. Каждая система заземления нуждается в подборе соответствующего типа. Чтобы сделать правильный выбор, желательно прислушаться к советам опытных специалистов.

Что означает аббревиатура УЗИП

УЗИП расшифровывается, как устройство защиты от импульсных перенапряжений. В перечень входящих в УЗИП приборов кроме ограничителей перенапряжения входят уже устаревающие вентильные и искровые разрядники. Последние применяются в сетях высокого напряжения (ЛЭП).

Применение в качестве материала варисторов полупроводников, позволило сделать габариты УЗИП настолько компактными, что стало возможным применение в качестве защиты от импульса напряжения в частных домах и квартирах.

УЗИП: особенности выбора и применения

Даже кратковременные импульсные броски напряжения, в несколько раз превышающие номинальное, могут нанести непоправимый ущерб дорогостоящей электротехнике и электронике, а то и стать причиной пожара. Перенапряжение в сетях может возникать из-за грозы, аварий или переходных процессов. Например, импульсные перенапряжения могут стать следствием попадания молнии в систему молниезащиты или линию электропередач, переключения мощных индуктивных потребителей, таких как электродвигатели и трансформаторы, коротких замыканий.

Как подключить УЗИПы в домашних условиях

Правила устройства энергоустановок регламентируют обязательную установку УЗИП в домах, где электроснабжение производится проводами воздушных линий и с относительно длительным периодом наличия гроз. На рынке присутствует большое количество моделей УЗИП таких, например, как ограничители импульсных напряжений ОИН 1, ОПС 1, ОПН — РВ и много других, габариты которых позволяют разместить их во вводном щитке электроснабжения частного дома.

Электроснабжение дома может быть организовано по однофазной или трехфазной схемах. Различными могут быть и организация системы заземления домашней электросети.

На представленном ниже изображении — схема подключения УЗИП в однофазную электрическую схему. Система заземления с двумя нулевыми проводами: один выступает в качестве нейтрального проводника соединенного с землей, а второй используется как защитный провод.

В схеме:

• фаза — обозначена черным проводом;
• нулевой — обозначен синим проводом;
• зеленый — защитный заземляющий провод.

На следующем изображении представлена схема подключения УЗИП в трехфазную электрическую схему. Конструкция устройства защиты и счетчика выполнены для трехфазной сети. Заземление оборудовано по тому же принципу, что и в примере с подключением в однофазную цепь.

В схеме:

• черный провод — первая из трех фаз;
• красный провод — вторая из трех фаз;
• коричневый — третья фаза;
• синий — нулевой заземляющий провод;
• зеленый — защитный провод заземления.

Как определить тип системы заземления

Для определения типа системы заземления нужно рассмотреть проводники PEN, то есть как они разделены. Если все готово, проводка похожа на систему TN-C-S. В этом случае для трехфазной цепи пять главных проводов выходят из основного распределительного щитка дома, а для однофазной цепи используются только три провода. PEN-проводники разделяются на два компонента: PE и N.

Обратите внимание! Если он не разделен, проводка будет работать в соответствии с системой TN-C: с 4 проводами от трехфазной системы и 2 проводами от однофазной системы, идущими от распределительного щита.

Основываясь на описанных принципах, можно легко определить тип системы заземления. Во всех случаях, когда система TN-C используется в частных домах, рекомендуется перенести ее на схему TN-C-S, которая является более перспективной и безопасной.

Вам это будет интересно Учет электроэнергии: схема

Как вычислить систему заземления

Рекомендации по монтажу

Если следовать рекомендациям по установке и подключению ограничителя импульсных перенапряжений, устройство будет гарантировать безопасную работу бытового оборудования.

• Важно иметь очень надежное заземление. Защита с ненадежным контуром заземления даже при не очень большом скачке импульса напряжения приведет к аварийной ситуации в виде сгоревших электроприборов и самого щитка.
• Необходимо соблюдать соответствие класса защищенности УЗИП с местом установки щитка. Если щиток находится на улице, а устройство предназначено для работы в помещении то в лучшем случае оно выйдет из строя, в худшем нанесет вред домашней электросети.
• Для обеспечение надежной защиты в некоторых случаях требуется установка УЗИП разных классов защищенности.
• Не всякое защитное устройство подходит к конкретному виду заземления домашней электросети. Следует внимательно изучить техническую документацию приобретаемого устройства, чтобы не выбрасывать на ветер деньги на достаточно дорогое устройство.
• Важно правильно подключить схему, без нарушений. В случае отсутствия навыков электрика не стоит браться за работу. Квалифицированный специалист выполнит ее правильно, без особых затруднений.

Удары молнии, обрывы линий электропередач или аварии на трансформаторных подстанциях предсказать невозможно. Установка ОПН защитит от непредвиденных неприятностей.

Принцип действия устройства

Принцип действия защитного устройства достаточно прост. Как правило, УЗИП может мгновенно устранить перенапряжение. Это несложная схема отвода напряжения. К примеру, если напряжение нормальное, то сопротивление варистора будет определяться мегаомами. Если на линии появляется перенапряжение, тогда варистор перемещается в категорию кабеля. Через проводник проходит электрический ток, который устремляется в заземление.

Как работает ограничитель напряжения

К сведению! Принцип работы УЗИП классифицируют по двум категориям: вентильные/искровые разрядники. Обычно их применяют для сетей с высоким напряжением, как и защитные устройства с варисторами.

Когда в разрядниках фиксируется действие грозового разряда при перенапряжении, тогда это может пробить воздушный проход в перемычке, которая соединяет фазы с контуром заземления. Импульс с высоким напряжением бьет в землю. В случае с вентильными разрядниками понижение высоковольтного импульса в цепи с искровым промежутком происходит на резисторе.

УЗИП в газонаполненных разрядниках подходят для строений, где внешняя система молниезащиты или подача электроэнергии происходит по воздуху за счет спецлиний.

Оборудования с варистором подключаются параллельно с защищаемым устройством. В случае отсутствия импульсного напряжения ток, который идет через варистор, составляет почти ноль. Однако при возникновении перенапряжения сопротивление оборудования резко падает, оно пропускает ток, рассеивая поглощенную энергию, что приводит к снижению напряжения до номинала. Таким образом варистор возвращается в непроводящий режим.

УЗИП обладает встроенной тепловой защитой, которая исключает выгорание при истечении срока эксплуатации. Однако со временем устройство выходит из строя, и нужно произвести замену ограничителя напряжения. О неполадках информирует сам индикатор.

Вам это будет интересно Как выглядит конденсатор на схеме

Характеристики и маркировка

Каждое защитное устройство того или иного класса обладает индивидуальными параметрами, которые учитываются при подключение УЗИП. Основные технические характеристики наносятся на корпус изделия, а полная информация отражена в паспорте. Выбирая прибор, необходимо в первую очередь обращать внимание на обозначение и следующие показатели:

• Напряжения номинального и максимального значения, при которых устройство может нормально функционировать в течение установленного времени.
• Показатель рабочей частоты тока, на которую рассчитывается УЗИП.
• Величина номинального разрядного тока. Рядом с цифрами указывается форма его волны. Представляет собой токовый импульс с волной 8/20 мс, выраженный в кА, пропускаемый устройством многократно, без каких-либо последствий.
• Значение максимального разрядного тока, которое защита пропускает однократно, не утрачивая при этом общей работоспособности.
• Уровень напряжения защиты указывает на возможности устройства по ограничению перенапряжения.

Как выбрать

При выборе УЗИП с любым рабочим элементом (варистор, искровой разрядник, пробойный диод) следует учитывать следующие факторы:

• Параметры сети (номинальный ток, напряжение, параметры передачи), эффекты защиты (пропускная способность и уровень напряжения защиты).
• Факторы, влияющие на установку (конструкция, условия подключения).

Принцип защиты силовой цепи заключается в установке УЗИП в соответствии с концепцией области, и при выборе типа важно надежно оценить его текущую нагрузку. Система защиты цепи управления и измерения основана на типе защищаемого сигнала и выборе УЗИП. Сначала необходимо определить параметры защищаемой цепи. В соответствии с номинальным выдерживаемым напряжением, сеть низкого напряжения 380/220 В подразделяется на 4 категории (I — IV) с нормированными значениями 1,5; 2,5; 4,0 и 6,0 кВ. Класс УЗИП соответствует уровню защиты: уровень I-≤4 кВ; уровень II-1,3 … 2,5 кВ; уровень III-0,8 … 1,5 кВ. Уровень защиты выбранного УЗИП не должен превышать выдерживаемое напряжение электросети.

Вам это будет интересно Установка однофазного счетчика

Помимо этого, устройство имеет следующие параметры:

• Номинальное напряжение.
• Максимальное непрерывное рабочее напряжение (рабочее напряжение сети в течение длительного времени).
• Амплитуда импульсного тока, который может пройти, по крайней мере, один раз без повреждений цепи и устройства защиты (для класса I).
• Амплитуда импульса составляет 8/20 мкс, SPD, по крайней мере, один раз неразрушающий (для класса II).
• Амплитуда импульса тока, протекающего через УЗИП, который устройство защиты от перенапряжений может выдерживать многократно.
• Верхний уровень напряжения защиты — характеризует УЗИП, ограничивая напряжение на клемме при протекании тока.
• Допустимый сопутствующий ток (для разрядников).
• Время срабатывания.

Определение системы заземления

Тип системы заземления, используемой в доме, может быть определен тем, как разделены проводники PEN. Если все готово, проводка похожа на систему TN-C-S. В этом случае для трехфазной цепи пять главных проводов выходят из главного распределительного щита дома, а для однофазной цепи только три провода. PEN-проводники разделяются на PE и N компоненты.

На заметку! Если он не разделен, проводка будет работать в соответствии с системой TN-C, с 4 проводами от трехфазной системы и 2 проводами от однофазной системы, идущими от распределительного щита.

Основываясь на описанных принципах, можно легко определить тип системы заземления. Во всех случаях, когда система TN-C используется в частных домах, рекомендуется перенести ее на схему TN-C-S, которая является более перспективной и безопасной.

Значение защищаемого оборудования

Защищаемые объекты делятся на несколько классов:

1. Специальные (критические) объекты вредные для окружающей среды, жизни человека и животных. Примеры: химическая и нефтехимическая продукция, биохимические и бактериологические центры, производство взрывчатых веществ, атомные электростанции и др. Надежность защиты от молниевого удара достигает 0,98 (для отдельных предметов в зонах категории A она может быть установлена ​​на более высоком уровне 0,995). Негативные последствия ударов молнии: пожары, взрывы, выбросы токсичных веществ, повышение радиации на больших площадях, экологические катастрофы, повлекшие за собой непоправимые материальные и человеческие жертвы
2. Виды специальных объектов, которые представляют опасность для окружающей среды. Примеры: нефтепереработка, АЗС, мукомольные заводы, деревообрабатывающие заводы, производство изделий из пластмасс и др. Надежность защиты гарантированно будет равна 0,95. Негативное воздействие ударов молнии: пожары, взрывы в районе и вокруг него. Стены и потолки могут рухнуть, получить серьезные травмы и даже смерть сотрудников и посетителей. В этом случае значительные финансовые потери будут зафиксированы.
3. Объект — специальная критическая инфраструктура. Типы объектов: предприятия связи и ИКТ, трубопроводный транспорт, линии электропередачи, оборудование центрального отопления, транспортная инфраструктура и др. Надежность защиты от удара гарантирована — 0,9. Негативные последствия ударов молнии: нарушение связи, частичная или полная потеря контроля, прерывание воды и отопления, временное снижение качества жизни и потеря материала.
4. Общие, промышленные и гражданские объекты и связанная с ними инфраструктура. Примеры: жилые дома, промышленные здания (до 60 м высотой), дома и хижины в селах, объекты социально-культурного назначения, учебные заведения, больницы и музеи, храмы, церкви. Гарантия от ударов молнии −0,8. Негативные последствия ударов молнии: сильные пожары, повреждения зданий, нарушение транспорта, нарушение систем связи, возможная потеря исторического и культурного наследия. Значительные материальные и финансовые потери. Может привести к травмам или смерти людей.

Вам это будет интересно Установка трёхфазного счетчика

На заметку! Из приведенной выше системы классификации видно, что любой тип защищаемого объекта отличается от другого с точки зрения характеристик и цели молниезащиты установки и типа заземляющего устройства, его конструкция определяется назначением и расположением конструкции.

Риск воздействия объекта

Подключение УЗИП различной классности совместно с системой заземления снижает риск поломки оборудования из-за скачка напряжения в сети или удара молнии на 80-99%.

Подготовка к работе

Выбор и приобретение стабилизатора напряжения для дома – это только начальный этап, с которым придется столкнуться, если вы решили защитить свою бытовую технику от аварийных ситуаций в электросети. Следующим шагом должен стать поиск ответа на вопрос – как подключить и установить стабилизатор напряжения?

подключаем стабилизатор к домашней сети

Итак, прежде, чем приступать к монтажным работам нужно извлечь прибор из упаковки и осмотреть его на предмет возможных механических повреждений. Если стабилизатор долгое время находился при отрицательной температуре (во время транспортировки) следует выдержать не менее 2 часов, прежде чем подключать его к сети. Это позволит избежать появления конденсата при нагреве оборудования в процессе эксплуатации.

Далее переходим к вопросу как установить стабилизатор напряжения для дома? Монтировать оборудование допускается в закрытом помещении, где он не будет подвергаться воздействию строительной пыли или иных агрессивных сред. Рядом со стабилизатором не должны находиться легковоспламеняющиеся материалы.

Смотрим видео, этапы подключения:

https://youtube.com/watch?v=gsmqpvq0YFM

Корпус прибора следует обязательно заземлить, а подключение к сети выполняется через соответствующую пару клемм, расположенных на задней панели. Включение стабилизатора осуществляется при помощи автоматического выключателя при этом вольтметр должен показывать 220 В. К выходным клеммам подключается нагрузка и только после этого можно перевести выключатель в положение включено.

Как рассчитать мощность стабилизатора

Чтобы правильно подобрать модель необходимо определиться какие электроприборы будут подключены к прибору. Определить потребляемую ими мощность можно одним из способов, приводимых в Интернете или воспользоваться самым простым из них. Он заключается в следующем. На электрощите имеется автоматический выключатель, номинал которого подбирается таким образом, чтобы защищать проводку от повреждения в результате перегрузки.

Смотрим видео, правильный расчет мощности прибора:

Но как рассчитать мощность стабилизатора напряжения для дома? Из курса физики известно, что этот параметр равен произведению силы тока на напряжение. Значения этих величин определить несложно. Напряжение в однофазной сети составляет 220В, а номинальный ток обычно указывается на автоматическом выключателе. Допустим он составляет 16А, тогда мощность будет равна 16*220=3520 Вт. Но выбирать стабилизатор нужно с запасом не менее 30%. Это связано с тем, что при повышении им напряжения выходная мощность падает.

Неисправности прибора и их решения

Возможные варианты отказа оборудования обычно приводятся в документации, поставляемой с ним в комплекте. Среди них чаще всего возникают такие неисправности:

• Самопроизвольное отключение прибора, обычно происходит из-за превышения допустимой нагрузки;
• Не загорается лампочка индикации сети, если устройство не подключено, неисправен предохранитель или перепутаны подключения;
• Не удается добиться выходного напряжения в 220 В, при недопустимой величине нагрузки;
• Нет стабилизации – это может быть связано с неполадками кнопки вход-выход или выключением режима Байпас.

Советы специалиста

Многих потребителей интересует ответ на этот вопрос. Те, кто считают, что за счет этого можно увеличить мощность стабилизатора ошибаются. Наоборот выходные параметры будут соответствовать значению, выдаваемому самым слабым прибором в сети. Например, если были параллельно подключены три прибора на 5;10;15 кВт, то на выходе мощность составит только 5 кВт, так как этот показатель является самым низким.

Виды ОПН

• Класс напряжения – рабочая величина, на которую рассчитан ограничитель, разделяется на устройства до 1кВ и выше, как правило, номинал напряжения соответствует стандартному значению электрических параметров сети (6, 10, 35 кВ).
• Материал рубашки – определяет тип изоляции наружного слоя, наиболее часто используются фарфоровые или полимерные модели.
• Класс защищенности – определяет возможность установки или на открытой части, или только внутри помещения.
• Количеству элементов или фаз – число ограничителей перенапряжения зависит от числа защищаемых фаз и величины питающего их напряжения.

В зависимости от причин возникновения перенапряжения в сети устройство защиты должно выстраиваться в соответствии с требованиями стандартов:

• ГОСТ Р 50571.18-2000 – от возможных перенапряжений в низковольтных сетях при замыканиях по высокой стороне.
• ГОСТ Р 50571.19-2000 – от скачков, образованных воздействием молнии и возникающих в результате переключения электроустановок.
• ГОСТ Р 50571.20-2000 – от перенапряжений генерируемых электромагнитными воздействиями.

Комбинация нескольких видов позволяет выстраивать многофункциональные или ступенчатые ограничители.

Ограничители импульсного перенапряжения — как подключить прибор

Существуют схемы подключения как по одной фазе, так и по трем фазам. Кроме описываемого здесь устройства ОИН-1 есть множество идентичных защитных ограничителей напряжения от разных брендов, потому принцип их подключения ничем не отличается друг от друга. Типовую схему, представленную ниже, практически можно использовать с любыми видами устройств.

В первом варианте прибор подключен к цепи по схеме параллельного соединения, второй вариант показывает последовательное с разъединителем подключение. Из этого вытекает, что во время срабатывания ограничителя импульсного перенапряжения при резком повышении сетевого напряжения разъединитель разомкнет питающую цепь.

Внимание! Помимо правильного монтажа фазового и заземляющего кабеля, существенно большое значение имеет сечение и длина монтажного провода.

От точки подключения на клеммной колодке устройства до шины заземления длина монтажного провода не должна составлять более 500 мм.

Этапы монтажа УЗИП в распределительный щит

Рассмотрим бытовой случай, когда собирается РЩ с ОПН для квартиры или частного дома, подбирается щит соответствующего объема чтобы в нем разместить счетчик, вводные автомат защиты и отдельные автоматические выключатели по группам, УЗИП типа ОПН для установки на дин-рейку. Когда приобретены все элементы с соответствующими техническими характеристиками, провода для соединения, можно приступать к монтажу:

• На задней стенке внутри РЩ винтами крепиться листовая пластина, на которой устанавливаются дин-рейки и все остальные элементы. Для удобства сборки извлеките эту пластину и осуществляйте монтаж на столе;
• В первую очередь крепится к пластине узел учета(счетчик), обычно в левой верхней части;
• С правой стороны от счетчика на саморезы по металлу или болты крепим дин-рейку соответствующего размера, чтобы установить на нее вводной автомат и ОПН;
• На дин-реку в нижнем ряду устанавливается УЗО и защитные автоматы по группам;
• В самой нижней части расположены контактные колодки с винтовыми зажимами, для соединения проводов нейтрали и отдельно проводов заземления;
• Если остается место в РЩ можно поставить накладную розетку для открытой проводки.

Размещение элементов на пластине не регламентируется строго руководящими документами, отдельные элементы можно размещать справа или с лева, в зависимости от условий. Практика и показывает, что расключение проводов легче проводить сверху от вводного автомата, поэтому в верхней части размещают счетчик, вводной автомат, ОПН. Во втором ряду УЗО и автоматы защиты по группам, снизу колодки для заземления и нейтральных проводов. После размещения всех элементов можно приступать к подключению проводов. Для расключения всего РЩ требуется детальное рассмотрение в отдельной теме, рассмотрим, куда и как подключается ОПН:

• С нижней клеммы выхода вводного автомата фазный провод заводится на входную клемму верхней части ОПН;
• Если сеть трехфазная аналогичным образом подключаются остальные фазы на соответствующие клеммы;
• Выход с ОПН, клеммы в нижней части подключаются проводами на колодку или шину заземления;
• Нейтральный провод подключается на нижнюю клемму с знаком «N»;

Один из вариантов размещения элементов и подключения УЗИП в распределительном щитке

Совет №2 Внимательно смотрите на обозначения клемм, есть варианты, когда заземление подключается к клемме в верхней части. Фазы маркируются буквой «L», нейтральный провод «N», заземление PEN или значком заземления.

Когда коммутация всех элементов закончена, пластина вставляется в корпус щита на стене, крепится болтами, потом на вход вводного автомата подключаются фазы входящего кабеля, провод заземления заводится на соответствующую колодку. Провода различных групп сети питания подключаются на выход соответствующих автоматов.

Обратите внимание, индикатор ОПН в исходном состоянии должен быть зеленого цвета, если он отработал защитную функцию индикатор красного цвета.

Сколько стоит купить УЗИП в Москве?

Стоимость УЗИП для дома сильно варьируется и может составлять от 5 до 50 тысяч рублей за силовой трехфазный прибор в зависимости от класса и производителя. Спешим предостеречь от излишней экономии при выборе устройства. Обилие недорогих предложений низкого качества, за частую китайского производства, может подвигнуть к выбору бюджетного, но вместе с тем не выполняющего свою функцию в решающий момент устройства. Да и экономия 5-15 тысяч рублей может обернуться ремонтом и покупкой нового оборудования на сотни тысяч. Подбор УЗИП – непростая задача, которую лучше доверить специалистам. УЗИП – обязательная составляющая современной молниезащиты, которая всегда учитывается инженерами компании Амнис при разработке любого громоотвода

Основные причины возникновения

Чаще всего перенапряжение в сети 220 и 380 Вольт возникает по следующим причинам:

1. Обрыв нулевого провода (на схеме обозначается как N, синего цвета). Предназначение нуля – выровнять ток в фазах и, соответственно, при его обрыве происходит резкий сбой, при котором одни потребители получают меньше необходимых 220 В, а часть больше, вплоть до 380 В. Если в первой случае техника будет просто некорректно работать, то во втором она попросту выйдет из строя, если не установлены устройства защиты.
2. Невнимательность при подсоединении контактов в щите, в результате чего по жилам пойдет перенапряжение — не 220, а 380 В.
3. Возникло импульсное напряжение вследствие попадания грозы в ЛЭП (именно поэтому рекомендуют отключать всю бытовую технику во время грозы, а также делать молниезащиту на участке ).
4. Питание от одной линии с мощным заводом, который в определенный момент может запустить все свое оборудование, создав огромный скачок тока в сети. Происходит редко, но все же отдельные случаи наблюдались.

Наглядный видео пример действия перенапряжения

Как Вы видите, на перегрузку в однофазной и трехфазной сети влияет множество факторов, в том числе и природные. Поэтому домашнюю проводку нужно обязательно защитить, чтобы не стать жертвой несчастного случая.

Подключение различных модификаций

Все УЗИП выпускаются в разных модификациях, что существенно расширяет сферу их использования. С связи с этим, подключение этих устройств осуществляется своим способом в каждом конкретном случае.

Подключение однополюсных устройств можно рассмотреть на примере модификации РН-101М. Этот прибор изготовлен в виде контактного блока и устанавливается в сетях переменного тока. Нередко они используются вместе с трансформаторами, оборудованными высоковольтными реле. Показатели общего сопротивления для этого аппарата в среднем равны 22 Ом, выходное напряжение – всего около 200 вольт. Конструкция дополнена внутренними контактами и модулятором. Подключение фазы выполняется с помощью трансивера линейного типа. Во многих моделях устанавливаются тетроды, работающие вместе с преобразователями и выпрямителями.

Назначение и область применения УЗИП

Параметры напряжения в сетях не всегда стабильны и соответствуют установленным стандартам. Превышающие норму величины могут возникать по разным причинам:

• Попаданием в линию разряда молнии,
• Аварийному перехлесту проводов ЛЭП с разными фазами, фазы с нулем или заземлением;
• При коммутации на ТП или распределительных устройствах, причин много.

Такие аварийные ситуации приводят к большим скачкам напряжения и выходу из строя дорогостоящего оборудования потребителей электроэнергии. Техника часто после скачков напряжения восстановлению не подлежит, компании и частные лица несут убытки.

Чтобы избежать подобных случаев в цепи линий электропередач устанавливается УЗИП (устройство защиты импульсных перенапряжений). Они бывают различных моделей, отличаются по внешнему виду, габаритам, техническим характеристикам, устанавливаются на шинах ВРУ, в зданиях сооружениях различного назначения. Прежде всего, разделение осуществляется по назначению исходя из условий эксплуатации.

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.

Назначение УЗИП

Устройство используется для ограничения переходного напряжения и перенаправления тока в землю. Таким образом, амплитуда тока снижается до приемлемых значений, безопасных для техники. УЗИП выполняет целый ряд функций:

• Защита при коротких замыканиях – нивелирует последствия перенапряжения.
• Молниезащита – обеспечивает полную защиту в момент удара грозы.
• Защита от скачкообразного напряжения – может быть спровоцирован подключением нового электрооборудования к сети (электродвигатели, силовые агрегаты, приборы для преобразования энергии и т.д.).

Принцип работы устройства основан на использовании нелинейных элементов (резисторов). Это полупроводниковые приборы с двумя выводами, которые нелинейно зависимы от тока. То есть при скачке напряжения, сопротивление проводника начинает резко снижаться.

Падение сопротивления становится причиной перенаправления тока в землю, короткого замыкания и отключения сети. Как следствие, ограничитель полностью защищает бытовую технику в доме.