Узип принцип работы

Внешняя молниезащита (External Lightning Protection) предназначена для защиты здания от пожара и разрушения при прямом попадании молнии.

Молниеприёмник (Lightning Rod) — громоотвод, который перехватывает разряд молнии:
- Пассивный громоотвод (металлический стержень, сетка)
- Активный молниеприёмник во время грозы ионизирует воздух вокруг себя, что увеличивает зону защиты
Тоководы (спуски) – отводят ток от молниеприёмников к заземлителю
Заземлитель – заглублённый в почву металлический проводник, по которому ток молнии стекает в землю.

Внутренняя молниезащита

Внутренняя молниезащита предназначена для защиты людей и электрооборудования внутри зданий от электромагнитного влияния близлежащего удара молнии (косвенного воздействия), которое передаётся по входящим в здание электрическим сетям, информационным кабелям и трубопроводам.

Защита от перенапряжений (Surge Protection)
Заземление (Grounding).

Зоны молниезащиты

Зона 0A
Незащищённая зона прямого воздействия молнии вне здания, экранирования импульсных электромагнитных помех от грозовых разрядов нет
Зона 0B
Защищённая молниеотводом зона вне здания, экранирования импульсных электромагнитных помех от грозовых разрядов нет
Зона 1
Область внутри здания, где возможно частичное влияние разряда молнии
Зона 2
Область внутри здания, где возможны незначительные перенапряжения
Зона 3
Область внутри здания, где отсутствуют перенапряжения и импульсные помехи

Чтобы поэтапно снизить перенапряжения до безопасного уровня на переходах между зонами устанавливаются соответствующие (по классу) устройства защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП).

Устройства защиты от импульсных перенапряжений

УЗИП в сетях электропитания

УЗИП класса I (B)
Грозозащитные разрядники (Lightning Current Arresters) устанавливаются во вводном щитке (на переходе из зоны 0B в зону 1) и служат для защиты от перенапряжений при прямом попадании молнии в молниеотвод здания или ЛЭП.
УЗИП класса II (C)
Ограничители перенапряжений (Surge Arresters) устанавливаются в распределительных щитках (на переходе из зоны 1 в зону 2) и служат для защиты от перенапряжений при удалённом разряде молнии и коммутационных перенапряжений в электросетях.
УЗИП класса III (D)
Устройства защиты от импульсных перенапряжений (Surge Protection Devices) устанавливаются в непосредственной близости от конечного оборудования (на переходе из зоны 2 в зону 3) и служат для защиты от коммутационных перенапряжений оконечных приборов (сетевые фильтры).

УЗИП в информационных сетях

В информационных сетях УЗИП выбираются как по принципу зонирования, так и по применениям:

Полевые коммуникационные шины
Локальные вычислительные системы
Системы измерения и регулирования (сигнальные кабели PLC)
Цифровые интерфейсы (RS-232, RS-422, RS-485, TTY)
Телекоммуникационное оборудование
ТВ, видео, спутниковые системы, радио.

Искровые разрядники

Искровые разрядники используются для выравнивания потенциалов (Equipotential Bonding) тех элементов конструкции, которые по условиям эксплуатации не могут быть соединены друг с другом.

Примеры:

Контур заземления силового оборудования и контур заземления IT оборудования
Металлоконструкции и газовые трубы
Металлическая кровля (как элемент молниезащиты) и воздушная линия низкого напряжения

При возникновении большой разности потенциалов между этими элементами искровый разрядник срабатывает и на короткое время соединяет эти элементы конструкции («если очень нужно, то можно»).

Импульсные разделительные дроссели

Используются для координации работы УЗИП разных классов:

УЗИП класса I (разрядников) и УЗИП класса II (варисторов)
УЗИП класса I и II (варисторов)
УЗИП класса II и III (варисторов)

так, чтобы сначала срабатывали УЗИП класса I, потом – УЗИП класса II и, наконец, — УЗИП класса III.

Как выбрать

Устройства защиты от импульсных перенапряжений

Воздушный
Кабельный.

Наружная установка
Внутренняя установка.

Режим с общей точкой (Common Mode)
- Между фазой и землёй
- Между нейтралью и землёй
Дифференциальный режим (Differential Mode)
- Между фазой и нейтралью
- Между фазами.

Одновводные
Двухвводные.

Коммутирующие напряжение (разрядники)
Ограничивающие напряжение (ограничители: варисторы, диодные разрядники)
Комбинированного типа.

Однофазные
Трёхфазные.

TN-C
TN-S
TN-C-S
IT
TT.

Класс I
Класс I + II
Класс II
Класс III.

Максимальное рабочее напряжение U_c
Номинальный разрядный ток I_n
Максимальный разрядный ток I_max (8/20 — для УЗИП классов II и III) или максимальный импульсный ток I_imp (10/350 — для УЗИП класса I).
Пояснение. Форма волны 8/20: фронт — 8 мкс (время подъёма от 10% до 90% пикового значения), полупериод – 20 мкс.
Уровень напряжения защиты U_p
Время срабатывания.

Тепловая защита
Защитные предохранители.

Литература

ГОСТ Р МЭК 61643-12-2011. Устройства защиты от импульсных перенапряжений низковольтные. Часть 12. Устройства защиты от импульсных перенапряжений в низковольтных силовых распределительных системах. Принципы выбора и применения.

УЗИП — что это такое, описание и схемы подключения в частном доме

Перенапряжение — это превышение максимального показателя напряжения для той или иной сети. Под импульсным перенапряжением понимается резкий скачок напряжения между фазой и землей, который занимает долю секунды. Такой перепад напряжения опасен не только для линии, но и для подключенных к ней электроприборов. Чтобы не допустить подобной ситуации, используется устройство защиты от импульсных перенапряжений.

Что такое УЗИП и для чего оно нужно?

УЗИП — это устройство защиты от импульсных перенапряжений, которое обеспечивает защиту электроустановок до 1 кВ. Устройство защищает от перенапряжений в электросети, а также от грозовых воздействий посредством отвода импульсов тока на землю.

УЗИП применяют только в низковольтных силовых распределительных системах. Данное устройство подходит как для промышленных предприятий, так и для жилых строений.

УЗИП бывает двух типов:

ОПС — ограничитель перенапряжений сети;
ОИН — ограничитель импульсных напряжений.

Принцип действия и устройство

Принцип работы УЗИП заключается в применении варисторов — нелинейный элемент в виде полупроводникового резистора сопротивления от приложенного напряжения.

УЗИП имеет два вида защиты:

Несимметричный (синфазный) — при перенапряжении устройство направляет импульсы на землю (фаза — земля и нейтраль – земля);
Симметричный (дифференциальный) — при перенапряжении энергия направляется на другой активный проводник (фаза — фаза или фаза – нейтраль).

Чтобы лучше понять принцип работы УЗИП приведем небольшой пример.

Нормальное напряжение цепи 220 В, а при возникновении импульса в этой самой цепи напряжение резко поднимается, например, при ударе молнии. При резком скачке напряжения, в УЗИП уменьшается сопротивление, что приводит к короткому замыканию, которое в свою очередь приводит к срабатыванию автоматического выключателя и в последствии к отключению самой цепи. Таким образом обеспечивается защита электрооборудования от резких перепадов напряжения, не допуская протекания через него импульса высокого напряжения.

Разновидности УЗИП

Устройства защиты от импульсных перенапряжений бывают с одним и двумя вводами, и подразделяются на:

Коммутирующие;
Ограничивающие;
Комбинированные.

Коммутирующие защитные аппараты

Характерной особенностью коммутирующих устройств является высокое сопротивление, которое при возникновении сильного импульса в напряжении мгновенно падает до нуля. Принцип работы коммутирующих устройств основывается на разрядниках.

Ограничители сетевого перенапряжения (ОПН)

Для ограничителя сетевых напряжений также характерно высокое сопротивление. Его отличие от коммутирующего аппарата только в том, что снижение сопротивления происходит постепенно. ОПН основывается на работе варистора (резистора), который используется в его конструкции. Сопротивление варистора находится в нелинейной зависимости от воздействующего на него напряжения. При резком увеличении напряжения происходит также резкое увеличение силы тока, который проходит непосредственно через варистор и таким образом сглаживаются электрические импульсы, после чего ограничитель сетевого напряжения возвращается в первоначальное состояние.

Комбинированные УЗИП

УЗИП комбинированного типа объединяют в себе разрядники и варисторы, и могут выполнять как функцию разрядника так и ограничителя.

Классы УЗИП

Существует всего три класса устройств по степени защиты:

Устройство I класса (категория перенапряжения IV) — защищает систему от прямых ударов молнии, и устанавливается в главном распределительном щите или в вводно-распределительном устройстве (ВРУ). Обязательно нужно использовать данное устройство, если здание находится на открытой местности и окружено множеством высоких деревьев, что увеличивает риск грозового воздействия.
Устройство II класса (категория перенапряжения III) — используется как дополнение к устройству I класса для защиты сети от коммутационного воздействия, т.е. от внутреннего перенапряжения сети. Устанавливается в распределительном щите.
Устройство III класса (категория перенапряжения II) — применяется для защиты от остаточных атмосферных и коммутационных перенапряжений, а также для устранения высокочастотных помех прошедших через устройство II класса. Проводится монтаж как в обычные розетки или разветвительные коробки, так и в сами электроприборы, которые необходимо обезопасить.

Классификация по степени разряда тока:

Класс В — разрядки воздушные или же газовые с током разряда от 45 до 60 кА. Устанавливаются на вводе в здание в главном щите или в вводно-распределительном устройстве.
Класс С — варисторные модули с токами разряда порядка 40 кА. Устанавливаются в дополнительных щитах.
Классы С и D применяются в тандеме в случае, если необходим подземный кабельный ввод.

ВАЖНО! Расстояние между УЗИП должно быть не меньше 10 метров по длине проводки.

Как выбрать УЗИП?

Первое, что нужно сделать при выборе УЗИП это определить систему заземления, которая используется в здании.

Система заземления бывает трех типов:

TN-S с одной фазой;
TN-S с тремя фазами;
TN-C или TN-C-S с тремя фазами.

Не менее важно обратить на выдерживаемую температуру при приобретении устройства. Большинство УЗИП рассчитано на работу при температуре до -25. Если в вашем регионе очень холодный климат, и зимы бывают суровыми, тогда электрощит не должен находиться на улице, иначе устройство выйдет из строя.

При выборе УЗИП также необходимо учесть следующие факторы:

Значимость защищаемого оборудования;
Риск воздействия на объект: местность (город или пригород, равнинная открытая местность), зона с особым риском (деревья, горы, водоем), зона особых воздействий (молниеотвод на расстоянии от здания менее 50 метров, который представляет опасность).

В связи с положением, при котором возникла необходимость установки УЗИП, выбирается подходящий класс (I, II, III).

Также важно учитывать выдерживаемое устройством напряжение. Для устройств I-го класса этот показатель не превышает 4 кВ. Устройство II класса выдерживает уровень напряжения до 2,5 кВ, а устройство III класса до 1,5 кВ.

Читать еще: Что представляет собой система заземления TN-C-S

Еще одним важным параметром при выборе УЗИП является максимальное длительное рабочее напряжение — действующее значение переменного или постоянного тока, которое длительно подаётся на УЗИП. Этот параметр должен быть равен номинальному напряжению в сети. Подробно можно ознакомиться с информацией в стандарте МЭК 61643 — 1, приложение 1.

При подключении УЗИП для защиты оборудования важно учитывать его номинальный постоянный или переменный ток, который может поддаваться нагрузке.

Как подключить УЗИП в частном доме?

Установка УЗИП производится в зависимости от показателя напряжения: 220В (одна фаза) и 380В (три фазы).

Схема подключения может быть направлена на бесперебойность или на безопасность, нужно определить приоритеты. В первом случае может временно отключиться молниезащиты для того, чтобы не допустить перебоя в снабжении потребителей. Во втором же случае недопустимо отключение молниезащиты, даже на несколько секунд, но возможно полное отключение снабжения.

Схема подключения в однофазной сети системы заземления TN-S

При использовании однофазной сети TN-S к УЗИП нужно подключить фазный, нулевой рабочий и нулевой защитный проводник. Фаза и ноль сначала подключаются к соответствующим клеммам, а затем шлейфом к линии оборудования. К защитному проводнику подключается заземляющий проводник. УЗИП устанавливается сразу после вводного автомата. Для облегчения процесса подключения все контакты на устройстве обозначены, поэтому сложностей не должно возникнуть.

Пояснение к схеме: А, В, С – фазы электрической сети, N – рабочий нулевой проводник, PE – защитный нулевой проводник.

СПРАВКА. Рекомендуется использовать предохранители для дополнительной защиты УЗИП, которые ставятся непосредственно на само устройство.

Схема подключения в трехфазной сети системы заземления TN-S

Отличительной особенностью трехфазной сети TN-S от однофазной является то, что от источника питания исходит пять проводников, три фазы, рабочий нулевой и защитный нулевой проводники. К клеммам подключается три фазы и нулевой провод. Пятый защитный проводник подключается к корпусу электроприбора и земле, то есть служит некой перемычкой.

Схема подключения в трехфазной сети системы заземления TN-C

В системе подключения заземления TN-C рабочий и защитный проводник объединены в один провод (PEN), это и является главным отличием от заземления TN-S.

Система TN-C является более простой и уже довольно устаревшей, и распространена в устаревшем жилом фонде. По современным нормам применяется система заземления TN-C-S, в которой находятся по отдельности нулевой рабочий и нулевой защитный проводники.

Переход на более новую систему необходим для того, чтобы избежать поражения электрическим током обслуживающего персонала, и ситуаций с возникновений пожара. Ну и конечно же в системе TN-C-S лучше защита от резких импульсных перенапряжений.

Во всех трех вариантах подключения при перенапряжении ток направляется на землю через кабель заземления или же через общий защитный провод, что не дает импульсу навредить всей линии и оборудованию.

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.

УЗИП – молниезащита

В работе электрических приборов очень часто происходят скачки напряжения, мешающие правильной работе электроприборов. Такие изменения зависят от многих факторов:

грозовые импульсы;
скачки величин токов;
ремонт и аварии на линиях электропередачи.

Устройством, позволяющим нейтрализовать такого рода нарушения сети – является УЗИП (Устройство для защиты от импульсных перенапряжений) .

Принцип действия и область применения УЗИП

Основная задача устройства защиты импульсных перенапряжений (УЗИП) для частного дома – трансформация проводимости:

Базовый элемент варистор проводит ток при увеличении значений напряжения, при этом:
1. варистор позволяет выдерживать более двух срабатываний при наибольшей величине электрического разряда;
2. выдерживание более 5-ти, для номинальных значений.
Стабилизация модулятором порогового значения частоты.
Элемент триод направляет ток на контакты выхода, что приводит к трансформации параметров выходного тока.

В проектах молниезащиты зданий различного назначения, сооружений и промышленных объектов используют УЗИП которые помогут защитить от:

прямых молниевых ударов в защищаемый контур объекта;
разрядов молний в непосредственной близости от электрических коммуникаций;
помех, вызванных электромагнитными волнами или иными электрическими установками и электроприборами.

Классификация УЗИП

Устройство защиты, имеющее импульсное перенапряжение (УЗИП – рис.1) подразделяется:

класс I (B):

монтируются в вводно-распределительном устройстве;
защищают от прямого попадания молниевых разрядов в громоотводную систему либо в линии электрических передач;
используется значение тока 35 – 65 кА;
форма волны 15 / 360 мкс.

класс II (C):

устройства защиты от импульсных чрезмерных напряжений нужны для протекции сети токового распределения при молниевом ударе;
рабочее значение тока –25 – 45 кА;
форма волны – 9/25мкс.

класс III (D):

основным предназначением является защита от остаточных величин напряжения;
рабочим проводником нуля и фазы;
фильтрация помех высоких частот;
номинальный ток 4-10 кА;
форма волны 9/25 мкс.

Устройства класса D монтируются в непосредственной близости от потребителя. Это могут быть: розетки, сетевые вилки.

Преимущества УЗИП:

крепление по стандарту DIN, дает возможность надежно установить само устройство;
подключение УЗИП в стандартный электро-щиток через совместимые разъемы;
защита от воздействия грязи и пыли за счет специального защитного покрытия;
все основные элементы имеют промаркированные знаки, что помогает производить монтаж и демонтаж без нарушений.

Молниезащита

Молниезащита частного дома конструктивно представляет собой: токовый отвод, заземлительный элемент и приемник молниевого сигнала.

Существует два основных типа:

Пассивная молниезащита. Классическая схема, принцип которой основывается на приеме разряда, направленного к заземлительному элементу, располагающегося в земле.
Активная молниезащита. Отличается тем, что она имеет рабочий радиус перехвата молниевого разряда и после этого направляет сигнал к заземлителю. Происходит протекция не только самого здания, но прилегающей территории. Активная молниезащита имеет рабочие элементы, аналогичные с пассивной. В большинство загородных домов стран Европы и ближайшего зарубежья установлена активная молниезащита.

Устройства молниезащиты подразделяются на различные виды систем:

Штыревой громоотвод

Монтаж молниезащиты заключается в установке высокого стержня, который будет соединяться с устройством заземления по токовым проводникам (рис.2).

Тросовый громоотвод

Такая система молниезащиты в случае покрытия кровли шифером, использует трос либо проволоку, натянутую вдоль самой крыши на высоте около 0,5 -0,7 м (рис. 3).

Натянутый трос, молниеотводом перенаправляет поступивший разрядный сигнал на заземлитель.

Сетчатая молниезащита дома

Является одной из самых конструктивно сложных. Такой громоотвод применяется для кровли, выложенных черепицей. На крышу устанавливается специальная сетка, с размером ячейки 6 х 6 м (рис. 4).

Разделенные участки являются токоотводниками молниевого сигнала к заземлителю.

Грозозащита для видеонаблюдения является одним из главных критериев. Зачастую видеокамеры повреждаются от сильных разрядов статики, не позволяя им работать соответствующим образом. Специально для таких устройств разработаны громоотводы, для обеспечения надлежащей работы в грозовую погоду.

Расчет молниезащиты

За основу расчета принимают конструктивные особенности здания и его прилегающей территории. Необходимо учесть рельеф местности и состояние грунта, а также учесть число молниевых ударов в сооружение за год.

Тип зоны протекции вычисляются из категории молниезащиты и числа ударов молнией. Производится расчет между громоотводами и рассчитывают характеристики протекции на нужной высоте от грунта (рис. 5).

Для определения грозовой активности по различным регионам, используется карта, указывающая распределения количества гроз за год. Там также указывается время и длительность грозовых шквалов, а также координаты и контакты ближайшего пункта метеорологической станции.

Вышеуказанные методики и правильное оперирование рабочими устройствами позволяют снизить вероятность поражения молнией зданий, сооружений, объектов специального назначения. Правильный выбор этих схем громоотвода важен, поскольку он предотвращает разрушительные последствия разного рода природных катаклизмов.

Видео о том почему УЗИП обязателен к установке

Что такое ограничители импульсных перенапряжений

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.

Читать еще: Номинальный ток

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.

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.

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.

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.

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.

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

Видео по теме

УЗИП — устройство защиты от импульсных перенапряжений

Назначение УЗИП

Устройство защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП) — устройство предназначенное для защиты электрической сети и электрооборудования от перенапряжений которые могут быть вызваны прямым или косвенным грозовым воздействием, а так же переходными процессами в самой электросети.

Другими словами УЗИПы выполняют следующие функции:

— Защита от удара молнии электрической сети и оборудования, т.е. защита от перенапряжений вызванных прямыми или косвенными грозовыми воздействиями

— Защита от импульсных перенапряжений вызванных коммутационными переходными процессами в сети, связанных с включением или отключением электрооборудования с большой индуктивной нагрузкой, например силовых или сварочных трансформаторов, мощных электродвигателей и т.д.

— Защита от удаленного короткого замыкания (т.е. от перенапряжения возникшего в результате произошедшего короткого замыкания)

УЗИПы имеют различные названия: ограничитель перенапряжений сети — ОПС (ОПН), ограничитель импульсных напряжений — ОИН, но все они имеют одинаковые функции и принцип работы.

Внешний вид УЗИП:

Принцип работы и устройство защиты УЗИП

Принцип работы УЗИПа основан на применении нелинейных элементов, в качестве которых, как правило, выступают варисторы.

Варистор — это полупроводниковый резистор сопротивление которого имеет нелинейную зависимость от приложенного напряжения.

Ниже представлен график зависимости сопротивления варистора от приложенного к нему напряжения:

Из графика видно, что при повышении напряжения выше определенного значения сопротивление варистора резко снижается.

Как это работает на практике разберем на примере следующей схемы:

На схеме упрощенно представлена однофазная электрическая цепь, в которой через автоматический выключатель подключена нагрузка в виде лампочки, в цепь так же включен УЗИП, с одной стороны он подключен к фазному проводу после автоматического выключателя, с другой — к заземлению.

В нормальном режиме работы напряжение цепи составляет 220 Вольт, при таком напряжении варистор УЗИПа обладает высоким сопротивлением измеряющимся тысячами МегаОм, настолько высокое сопротивление варистора препятствует протеканию тока через УЗИП.

Что же происходит при возникновении в цепи импульса высокого напряжения, например, в результате удара молнии (грозового воздействия).

На схеме видно что при возникновении импульса в цепи резко возрастает напряжение, что в свою очередь вызывает мгновенное, многократное уменьшение сопротивления УЗИПа (сопротивление варистора УЗИПа стремится к нулю), уменьшение сопротивление приводит к тому, что УЗИП начинает проводить электрически ток, закорачивая электрическую цепь на землю, т.е. создавая короткое замыкание которое приводит к срабатыванию автоматического выключателя и отключению цепи. Таким образом ограничитель импульсных перенапряжений защищает электрооборудование от протекания через него импульса высокого напряжения.

Классификация УЗИП

Согласно ГОСТ Р 51992-2011 разработанного на основе международного стандарта МЭК 61643-1-2005 есть следующие классы УЗИП:

УЗИП 1 класс — (так же обозначается как класс B) применяются для защиты от непосредственного грозового воздействия (удара молнии в систему), атмосферных и коммутационных перенапряжений. Устанавливаются на вводе в здание во вводно-распределительном устройстве (ВРУ) или главном распределительном щите (ГРЩ). Обязательно должен устанавливаться для отдельно стоящих зданий на открытой местности, зданий подключаемых к воздушной линии, а так же зданий имеющих молниеотвод или находящихся рядом с высокими деревьями, т.е. зданиях с высоким риском оказаться под прямым или косвенным грозовым воздействием. Нормируются импульсным с формой волны 10/350 мкс. Номинальный разрядный ток составляет 30-60 кА.

Читать еще: Схема подключения стабилизатора напряжения

УЗИП 2 класс — (так же обозначается как класс С) применяются для защиты сети от остатков атмосферных и коммутационных перенапряжений прошедших через УЗИП 1-го класса. Устанавливаются в местных распределительных щитках, например во вводном щитке квартиры или офиса. Нормируются импульсным током с формой волны 8/20 мкс Номинальный разрядный ток составляет 20-40 кА.

УЗИП 3 класс — (так же обозначается как класс D) применяются для защиты электронной аппаратуры от остатков атмосферных и коммутационных перенапряжений, а так же высокочастотных помех прошедших через УЗИП 2-го класса. Устанавливаются в разветвительные коробки, розетки, либо встраивается непосредственно в само оборудование. Примером использования УЗИПа 3-го класса служат сетевые фильтры применяемые для подключения персональных компьютеров. Нормируются импульсным током с формой волны 8/20 мкс. Номинальный разрядный ток составляет 5-10 кА.

Маркировка УЗИП — характеристики

Характеристики УЗИП:

Номинальное и максимальное напряжение — максимальное рабочее напряжение сети на работу под которым рассчитан УЗИП.
Частота тока — рабочая частота тока сети на работу при которой рассчитан УЗИП.
Номинальный разрядный ток (в скобках указана форма волны тока) — импульс тока с формой волны 8/20 микросекунд в килоАмперах (кА), который УЗИП способен пропустить многократно.
Максимальный разрядный ток (в скобках указана форма волны тока) — максимальный импульс тока с формой волны 8/20 микросекунд в килоАмперах (кА) который УЗИП способен пропустить один раз не выйдя при этом из строя.
Уровень напряжения защиты — максимальное значение падения напряжения в килоВольтах (кВ) на УЗИПе при протекании через него импульса тока. Данный параметр характеризует способность УЗИПа ограничивать перенапряжение.

Схема подключения УЗИП

Общим условием при подключении УЗИП являетя наличие со стороны питающей сети предохранителя или автоматического выключателя соответствующего нагрузке сети, поэтому все представленные ниже схемы будут включать в себя автоматические выключатели (схему подключения УЗИП в электрощитке смотрите здесь):

Схемы подключения УЗИП (ОПС, ОИН) в однофазную сеть 220В (двухпроводную и трехпроводную):

Схемы подключения УЗИП (ОПС, ОИН) в трехфазную сеть 3800В

Принципиальные схемы подключения УЗИП выглядят следующим образом:

При устройстве многоступенчатой защиты от перенапряжения, т.е. 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, необходимо соблюдать расстояние между УЗИПами по кабелю не менее 10 метров:

Была ли Вам полезна данная статья? Или может быть у Вас остались вопросы? Пишите в комментариях!

Не нашли на сайте статьи на интересующую Вас тему касающуюся электрики? Напишите нам здесь. Мы обязательно Вам ответим.

УЗИП — устройство защиты от импульсных перенапряжений

Периодические скачки напряжения негативно сказываются на работе электроники в доме. Они могут возникать по разным причинам (гроза, ремонт, аварии и т.д.). УЗИП является устройством защиты от перенапряжения, позволяя обезопасить электронику от внешних воздействий.

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.

Разновидности УЗИП

Устройства защиты от импульсного перенапряжения классифицируются на несколько категорий:

УЗИП 1 класса – используется для защиты воздействия грозы. Может выдерживать импульсы 10/350 мкс (находится в пределах 25-100 кА). Данное устройство поставляется с вводно-распределительным аппаратом промышленных, жилых и офисных зданий.
УЗИП 2 класса – предназначен для защиты от напряжений (импульсом 8-10 мкс), связанных коммутационными процессами. Также будет полезен при попадании молнии и нестабильной работы электроснабжения. Устанавливается в распределительных щитках.
УЗИП 3 класса – данное устройство позволяет обезопасить электрооборудование при остаточных скачках напряжения и несимметричном распределении тока. Является дополнительным барьерным элементом для особо чувствительного оборудования (охранная, пожарная сигнализация, контроль доступа, видеонаблюдение), рядом с которым и монтируется.

Особенности выбора УЗИП

При создании цепи защиты от перенапряжения, обычно используются все три класса УЗИП, каждый из которых предназначен для определённого уровня импульса. На вводе монтируются аппараты класса 1 (разрядники), в этажном щитке дома ставится УЗИП класса 2 и в непосредственной близости к электрооборудованию дополнительно монтируется УЗИП 3 класса.

Чтобы вся цепь работа правильно, расстояние по кабелю между аппаратами должно составлять минимум 10 метров. Если данное условие выполнить не удаётся, потребуется подключение дросселя, который сможет восстановить сопротивление проводов.

Выбирая УЗИП, следует ориентироваться на следующие характеристики:

частота тока,
номинальное и максимальное напряжение,
уровень напряжения защиты,
номинальный и максимальный импульс тока.

Пишите комментарии, дополнения к статье, может я что-то пропустил. Загляните на карту сайта , буду рад если вы найдете на моем сайте еще что-нибудь полезное.

Что такое УЗИП и как он работает

Многие бытовые приборы в своих конструкциях имеют защитные блоки, так сказать, уже встроенные, которые защищают от импульсных перенапряжений. Это опасный вид напряжения, которое может быть вызвано грозой, при проведении ремонта сетей, при коммутации больших нагрузок и так далее. В общем, причин немало. Так вот встроенные блоки имеют очень небольшой ресурс. И если импульсная разновидность напряжения бывает часто, то приходит один момент, когда блок перестает работать и подвергает бытовую технику опасности. То есть, от перенапряжения техника просто начнет выходить из строя. Поэтому для предотвращения этих неприятностей надо установить в питающую сеть устройство защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП). Итак, давайте разбираться: УЗИП – что это такое?

Как работает УЗИП

Принцип работы УЗИП очень простое, потому что в нем несложная схема отвода перенапряжения. Так вот в схеме прибора установлен шунт, по которому электроэнергия движется к нагрузке. Конечно, которая через прибор подключена к питанию. Между шунтом и заземляющей линией устанавливается перемычка (мост), состоящая из варистора или разрядника.

Так вот, если напряжение в сети нормальное, то сопротивление варистора определяется мегаомами. Как только на линии появляется перенапряжение, то варистор тут же переходит в категорию проводников и начинает через себя пропускать ток, который устремляется в заземление. Вот так все просто.

Разновидности УЗИП

Существует три класса, обозначаемые римскими цифрами.

Класс I используется в сетях, где импульс (волна) имеет характеристику 10/350 мкс. Как понять это? По сути, это время, в течение которого импульс достигнет своего максимума, и оно равно 10 микросекунд. А 350 мкс – это время падения напряжения до номинального. При этом УЗИП данного класса может выдерживать токи краткосрочного типа в пределах 25-100 кА. Это соответствует, например, удару молнии в линию электропередачи, если место удара удалено от потребителя на 1,5 км.
Класс II. Обозначим сразу показатели: 8/20 мкс, 10-40 кА. В этом приборе используются только варисторы. А так как эти элементы имеют незначительный ресурс, то в схему подключения между ними и шунтом впаивается предохранитель, он механический. Как только сопротивление варистора станет, так сказать, неадекватным в плане необходимой безопасности, предохранитель размыкает цепь. Он просто отпаивается. Если посмотреть на это с точки зрения физического принципа работы, то это в точности тепловая защита. Кстати, производители позаботились о том, чтобы предупреждать о снижении сопротивления варистора. Он связан с индикатором, который выведен на панель УЗИП.
Класс III. Приборы этого класса в точности повторяют предыдущий. Есть одно отличие – это сила тока, которую варистор должен выдерживать, ее значение не превышает 10 кА.

Кстати, необходимо отметить, что защитные блоки, встраиваемого типа, имеют точно такую же схему, и они работают точно также по этому принципу. Но как было сказано выше, у них слишком низкий ресурс эксплуатации. Поэтому добавляя в сеть УЗИП третьего класса, вы решаете проблемы с преждевременным отказом бытовой техники, связанными с перенапряжением в питающей сети.

Правда, надо быть до конца честными, разбираясь с прибором этого типа. Высокую надежность могут гарантировать сразу все три класса, установленные в распределительный щит. Почему? Все дело в разных импульсах. К примеру, УЗИП первого класса не сработает, если импульс напряжения будет коротким. Да и сама величина перенапряжения будет незначительной. Потому что это устройство относится к группе малочувствительных. А вот прибор с малой пропускной способностью по мощности просто не справиться с большой силой тока.

Добавим, что схема подключения данного устройства достаточно проста. По сути, он подключается как обычный автоматический выключатель.

0 0 голоса

Рейтинг статьи

Узип принцип работы