УЗИП спасет ваше оборудование

Молния — основной источник импульсного перенапряжения, мощный разряд (сила тока до 200 кА), который может не только повредить или вывести из строя дорогостоящую технику, но и вызвать пожар. Сегодня требования по применению систем защиты от импульсного перенапряжения изначально отражаются производителями техники в инструкциях по ее монтажу (системы «умный дом» и т. д.) Большинство современных зданий защищены молниеотводами, но что делать, если молния ударила по проводам, по которым электроэнергия поступает в дом? В этом случае потребуется устройство защиты от импульсных перенапряжений.

Что такое импульсное перенапряжение?

К ним относятся превышения напряжения, допустимые для этой сети, носящие кратковременный характер и отличающиеся высоким напряжением между фазой и землей или между фазами. Время, как правило, составляет до 1 мс. Причин для появления такого явления несколько, они могут носить техногенный или природный характер. Природная причина импульсного перенапряжения одна — грозовой разряд молнии, результат прямого попадания в конструкцию, строение, ЛЭП. Оно характеризуется минимальной длительностью (до 1 мс) и большими мгновенными импульсными токами (до 100 кА). К техногенным причинам относится перекос фаз с большой длительностью. Это может быть перехлест линий электропередач, пробои изоляции между сетями высокого и низкого напряжения, мощные электропомехи, источником которых бывают промышленные электроустановки или паразитные токи, возникающие в момент отключения реактивной нагрузки.

Конструкция и принцип работы УЗИП

Устройство защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП) — модуль, предназначенный для защиты бытовых или промышленных приборов (потребителей), устанавливаемый в низковольтные сети (до 1000 В). Зональное его применение обосновано необходимостью рассеивания импульсных токов или электромагнитного поля.

Принцип работы УЗИП основан на зависимости его сопротивления от прилагаемого к контактам напряжения. Для примера, в нормальной ситуации устройство никак себя не проявляет, вольтаж в сети составляет привычные 220 В, соответственно, сопротивление находится в пределах до 100 МОм. В аварийной ситуации УЗИП мгновенно снижает свое сопротивление до единичных значений, пропуская через себя энергию (молнии) и направляя ее в землю.

Ключевой элемент конструкции — варистор, изготовленный из специального проводника (фактически это полупроводниковый резистор). Его особенностью является способность при мгновенно возрастающем напряжении пропускать ток, шунтируя нагрузку. Одновременно происходит рассеивание и преобразование поглощенного импульса, при этом выделяется тепловая энергия, которая вызывает нагрев корпуса устройства.

Сопротивление варистора имеет нелинейную зависимость от прилагаемого напряжения.

УЗИП в сети устанавливается только после обязательной защиты помещения от короткого замыкания: ранее использовали пробки (плавкие вставки), сегодня на смену им пришли автоматы. В момент срабатывания устройства контакты замыкаются. Установленная пробка сгорит, потребуется ее замена. Если стоит автоматический выключатель, то он сработает и необходимо просто его включить.

Задачи УЗИП

Выделим три основные задачи, которые стоят перед устройством во время его использования для обеспечения безопасности оборудования и сетей:

• защита от перенапряжения, созданного прямым или косвенным воздействием молнии;
• защита от воздействия коммутационных процессов в сети, вызванных повышенной индуктивной нагрузкой от включения/выключения некоторых потребителей (сварочные или силовые трансформаторы, ЭДВ);
• защита от перенапряжения, которое стало результатом короткого замыкания.

Классификация, виды и характеристики УЗИП

ГОСТ Р МЭК 61643-12-2011 регламентирует наличие следующих классов УЗИП при установке зональной концепции защиты объектов:

• класс В (1 класс, номинальный и максимальный ток разряда 30–60 кА, форма волны 10/350 мкс) ­— устанавливается в вводно-распределительном устройстве (ВРУ) или главном распределительном щите (ГРЩ). Защищает от прямого воздействия удара молнии, в обязательном порядке должно быть установлено в зданиях, расположенных на открытой местности или поблизости от высоких деревьев, строениях, подключенных к воздушным линиям и оборудованными молниеотводами, относящихся к объектам с высоким уровнем риска прямого удара молнии;
• класс С (2 класс, номинальный и максимальный ток разряда 20–40 кА, форма волны 8/20 мкс) ­— устанавливается в распределительных щитках квартир или офисных помещений, предназначен для защиты от импульсных перенапряжений, возникших в результате грозового воздействия и прошедшего через УЗИП класса В, подходит для подземного кабельного ввода;
• класс D (3 класс, номинальный и максимальный ток разряда 5–10 кА, форма волны 8/20 мкс) ­— устанавливается в коробки, розетки или внутрь оборудования. Сюда относятся блоки сетевых фильтров, через которые подключается большая часть бытовой и офисной электротехники. Подходит для подземного кабельного ввода. Отличается компактностью.

Обязательное требование к монтажу указанных устройств — расстояние между ними по питающему кабелю должно составлять не менее 8–10 метров.

Основные характеристики УЗИП:

• уровень напряжения защиты (кВ, характеризует значение предельного уровня падения напряжения во время воздействия на устройство импульсом тока);
• максимальный разрядный ток (кА, предельно допустимый импульс, который может пройти через УЗИП без его выхода из строя);
• номинальный разрядный ток (кА, импульс, который устройство может пропускать через себя неограниченное количество раз);
• частота тока (частота сети, для работы в которой предназначено устройство).

Маркировка УЗИП

Наносится на корпус устройства и представляет собой комбинацию цифровых и буквенных символов. Обозначения приводятся ниже:

• Up — напряжение срабатывания устройства;
• 50 Гц — частота тока в сети;
• Un и Umax — номинальное и предельное допустимое напряжение в сети;
• In и Imax — номинальный и максимальный ток разрядки устройства;
• Un — номинальное рабочее напряжение;
• L и N — клеммы для подключения проводов сети.

Почему не всегда ставят УЗИП?

Основная причина кроется в незнании, пренебрежении или надежде на случай. На территории нашей страны есть районы, в которых, согласно данным наблюдений, годами не бывает гроз. Большинство живущих в них пользователей не знают об опасности импульсного перенапряжения. Например, в Петропавловске-Камчатском среднегодовой показатель гроз имеет значение близкое к 0, в то время как в Ростове-на-Дону, этот показатель равен 27, а в Воронеже — 32.

Как избежать ошибок при монтаже

Только при правильном монтаже по рекомендациям производителя и регламентирующим документам устройство гарантированно выполнит свои функции. Примеры нарушений монтажа:

• установка в щиток при неисправном заземлении или его отсутствии;
• неправильное подключение без учета требований, указанных в схеме;
• установка устройства несоответствующего класса. В чрезвычайной ситуации в лучшем случае такое УЗИП просто выйдет из строя.

Что еще нужно помнить?

Подводя итоги, нужно отдельно отметить некоторые моменты, касающиеся эксплуатации УЗИП:

• проводник варистора после 2–3 срабатываний (разрядов молнии) теряет свои свойства, поэтому устройство необходимо заменить. Для удобства пользователей производители оборудуют корпуса УЗИП специальными индикаторами, информация которых сообщает о выходе из строя. Чаще всего, горящий зеленый индикатор говорит о том, что устройство исправно и готово к работе, а красный сообщает о необходимой замене;
• длительность и амплитуда импульсного перенапряжения напрямую влияют на то, как долго может эксплуатироваться УЗИП без замены;
• правильно выполненное заземление — залог качественной работы УЗИП, без него устройство становится малоэффективным и не выполнит поставленные перед ним задачи. Реализация любых проектов по повышению энергетической безопасности строения обязательно начинается с проверки заземления и выравнивания потенциалов внутри здания.

Важно понимать, что УЗИП не дает 100 % гарантии защиты от импульсных перенапряжений, но его использование существенно снижает риски повреждения приборов и оборудования.