Что такое ограничители импульсных перенапряжений

Защита от импульсного перенапряжения: частный дом с однофазным питанием

Монтаж электропроводки в частном доме, особенно выполненном из древесины и горючих материалов, требует тщательного соблюдения правил электрической безопасности.

Необходимо учесть, что здание может быть запитано по разным схемам заземления:

• типовой старой TN-C;
• либо современной, более безопасной TN-S или ее модификациям.

На картинке ниже представлена развернутая схема с защитой комбинированного класса 1 2, которое используется для установки после вводного автоматического выключателя.

Варистор ограничителя перенапряжения встроен в корпус модуля, защищает электрическую схему от прямых или удаленных атмосферных разрядов молний.

Традиционный для всех УЗИП сигнальный флажок имеет два цвета:

1. зеленое положение свидетельствует об исправности устройства и готовности к работе;
2. красное — о необходимости замены в случае срабатывания или перегорания.

Такой модуль может применяться во всех системах заземления, а не только TN-S. Он имеет 3 клеммы подключения:

1. сверху слева L — фазный провод;
2. сверху справа PE — защитный проводник заземления;
3. снизу N — нулевой провод.

На очередной схеме показан вариант использования защиты с УЗО. После него создается дополнительная шинка рабочего нуля N1, от которой запитаны все потребители квартиры.

Схема вроде понятна, вопросов не должно возникнуть.

Для дополнительных систем заземления TN-C-S и ТТ предлагаю к изучению и анализу еще две схемы. У них УЗИП монтируется тоже во вводном устройстве.

Цепи подключения счетчика, реле контроля напряжения РКН и УЗО, а также потребители подробно не показываю. Но принцип понятен: используется защитная шина PE.

Отсутствие шины РЕ диктует необходимость подключения УЗИП только между потенциалами фазного провода и PEN. Других вариантов просто нет.

Слева показан способ монтажа защиты для однофазной проводки, а справа — трехфазной.

Импульс перенапряжения снимается по принципу создания искусственного короткого замыкания в питающей цепи.

Защита проводки возложена на:

• трехполюсный вводной автоматический выключатель;
• однополюсные и трехполюсные автоматы отходящих линий;
• устройство защиты от импульсных перенапряжений комбинированного типа 1 2 3.

Учетом электроэнергии занимается трехфазный электросчетчик. После него в цепях рабочего нуля образована дополнительная шинка N1. От нее запитываются все потребители.

Шинки N и РЕ, модуль УЗИП подключены стандартным образом.

При раздельном использовании защит классов №1, 2, 3 следует распределять их по зонам I, II, III.

В предлагаемой разработке показан не чистый вариант подключения защит под систему заземления TN-C, а рекомендуемая современными требованиями модификация перехода на TN-C-S с выполнением повторного заземления.

Проводник PEN по силовому кабелю от питающей трансформаторной подстанции подается на свою шинку, которая подключается перемычкой к сборке рабочего нуля и шине повторного заземления.

Трехполюсный УЗИП, включенный после вводного автомата, защищает электрический счетчик и все его цепи, включая УЗО, от импульсов перенапряжения. Напоминаю, что он должен монтироваться в отдельном несгораемом боксе.

При отсутствии повторного заземления нижняя клемма модуля УЗИП подключается на шину PEN проводника отдельной жилой, а проводка работает чисто по старой системе TN-C.

Еще одна методика снижения нарастающего фронта броска импульса перенапряжения показана ниже. Здесь работают специальные реактивные сопротивления — дросселя LL1-3 с индуктивностью от 6 до 15 микрогенри, подбираемые расчетным путем.

Их монтируют в отдельном защитном щитке совместно с УЗИП. Так проще выполнять настройки и периодические обслуживания, профилактические работы.

Считаю, что необходимо указать еще на один вариант использования ограничителей перенапряжения и разрядников, которым иногда пренебрегают владельцы сложной электронной техники.

В отдельных ситуациях, как было у меня в электротехнической лаборатории на подстанции 330 кВ. Настольный компьютер подвергался различным видам облучения электромагнитных полей с частотами низкого и высокого диапазонов. Это сказывалось на отображении информации и даже быстродействии.

Однако при ударе молнии в рядом расположенную почву или молниезащиту такой путь может стать источником опасности. Исправить ситуацию позволяет метод создания дополнительной гальванической развязки.

Ее создают подключением разрядника. У меня использовалась разработка компании Hakel, как показано на картинке выше.

Конструкция ограничителя перенапряжения

Ограничители перенапряжения являются следующим этапом эволюции устройств, защищающих от импульсных бросков напряжения. Данный прибор не содержит воздушных промежутков. Основным элементом устройства является варистор. Если быть более точным, набор варисторов. Для получения необходимых рабочих характеристик варисторы соединяются между собой в последовательные или параллельно – последовательные блоки.

Основу варистора составляет оксид цинка. В процессе изготовления варистора добавляются также оксиды других металлов. СтабЭксперт.ру напоминает, что в результате, готовое изделие представляет собой набор p–n переходов, соединённых параллельно и последовательно. Наличие данных полупроводниковых переходов определяет нелинейные свойства варистора.

Ограничители перенапряжения имеют некоторые конструктивные и функциональные различия. Классификация ОПН осуществляется по следующим признакам:

• материалу изоляции;
• конструкции устройств;
• рабочему напряжению;
• месту монтажа.

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

Ограничители перенапряжения (ОПН) – это высоковольтные аппараты, широко применяемые в промышленности. Область их применения распространяется на сети среднего и высокого классов напряжения переменного тока промышленной частоты. ОПН используются для защиты от повышенного сетевого и атмосферного напряжения

ОПН широко используются для защиты:

• двигателей
• трансформаторов
• подстанций подвижного состава
• компенсаторов напряжения
• различных электроустановок и электрических машин

Варисторы в основном состоят из окиси цинка в оболочке из глифталевой эмали для улучшения проводимости. В процессе изготовления в оксид цинка добавляют примеси других металлов образуя p-n переходы, которые обеспечивают нелинейность вольт-ампеной характеристики варистора.

В данных аппаратах колонки варисторов расположены в полимерном корпусе из высокомолекулярного каучука. К недостаткам ОПНп относят небольшую механическую прочность и влияние перепадов температур на сопротивление изоляции.

Преимущества полимерных ограничителей перенапряжения:

1. Высокая взрывобезопасность
2. Высокая герметичность
3. Небольшой вес
4. Простота монтажа
5. Возможность работы в загрязненных условиях
6. Хорошие разрядные характеристики

Фарфоровые ОПН состоят из колонки варисторов, прижатой к боковой поверхности стеклопластиковой трубы, внутри фарфоровой покрышки. Фарфоровые ОПН отлично переносят перепады температур и обладают прекрасными механическими харктеристиками. В последнее время фарфоровые ОПН стали заменять на полимерные из-за ряда недостатков.

Недостатки фарфоровых ограничителей перенапряжения:

1. Высокая масса и габариты
2. Взрывоопасность
3. Низкая герметичность из-за низких эксплуатационных характеристик резиновых уплотнителей
4. Худшие в сравнении с ОПНп тепловые характеристики

Виды УЗИП

Существующие УЗИП отличаются по быстроте срабатывания. Различия объясняются неодинаковыми конструкциями и принципами работы приборов. Поэтому принято выделять 3 вида устройств молниезащиты:

1. Искровые промежутки (разрядники). Представляют собой воздушный зазор между электродами.
2. Варисторные ограничители перенапряжения (ОПН). Полупроводниковые устройства. Резко снижают сопротивления при возрастании напряжения. Встречаются в УЗИП, устанавливаемых в квартирные щитки, на платах бытовой техники и на опорах ЛЭП.
3. Комбинированные устройства. Сочетают в себе оба из перечисленных типов устройств.

Искровые промежутки (разрядники)

Наиболее старый и простой тип защиты от перенапряжения. Как правило, разрядники используются в трансформаторных подстанциях и распределительных устройствах. На таких объектах возможны резкие скачки напряжения при коммутационных процессах.

Имеется 2 электрода. Один подключается к заземлению. Второй к защищаемой линии. Пока разность потенциалов между электродами находится в пределах нормы, разрядник обладает большим сопротивлением воздуха. Как только напряжение между электродами превышает заданный уровень, происходит пробой воздушного промежутка (пролетает искра). Разрядник на доли секунды сбрасывает сопротивление.

УЗИП на основе искровых разрядников

Напряжение срабатывания разрядника регулируется расстоянием между электродами. Чем оно больше, тем выше вольтаж, при котором произойдет пробой воздушного промежутка.

Варисторные ограничители перенапряжения

Низковольтный вариант данного устройства применяется в квартирных электрощитах. Для этого на корпусе предусмотрено стандартное крепление под DIN-рейку. Прибор работает с напряжениями 220/380 В и предохраняет от перенапряжения отдельную квартиру или трехфазного потребителя.

Высоковольтный вариант устанавливается на линии 10 кВ и выше. Обладает сравнительно большими размерами и мощным керамическим корпусом белого или коричневого цвета. Данный ограничитель импульсных перенапряжений еще называют вентильным разрядником (не путать с искровым промежутком).

Ограничитель импульсных напряжений на варисторах

Комбинированные устройства

Комбинированные УЗИП сочетают достоинства от вышеперечисленных защитных устройств. Основные из них таковы:

1. Низкое напряжение срабатывания варисторных ОПН. Как следствие, высокая чувствительность к самым незначительным превышениям напряжения.
2. Большая рассеиваемая мощность искровых разрядников. Некоторые модели способны пропускать токи в десятки килоампер.

Технические характеристики

Ни одно описание устройств не обходится без информации о технических характеристиках. ОИН-1 имеет такие характеристики:

1. Длительно выдерживает напряжение до 275В, при стандартной частоте в 50 Гц.
2. Устанавливается на дин-рейку.
3. Ширина 17,5мм, что совпадает с размерами однополюсного автомата.
4. Во время работы потребляет ток 0,7 мА, при 275В.
5. Соответствует ГОСТам и прошёл сертификацию, поэтому может выдерживать импульсы до 10 кВ, с Iкз=5000А.
6. Есть версия ОИН-1С, оборудованная световым индикатором наличия напряжения в сети.
7. Клеммники позволяют подключать токопроводящие жилы от 4 до 16 мм.

Лучшие модели III класса

РИФ-Э-III 320/3 (3+1)

Продукт относится к третьему классу и способен защитить приборы от высоких скачков напряжения. Монтируется на рейку. Много места не занимает. Зачастую устанавливается на однофазные сети, однако присутствует возможность парного подключения в комплексе с устройствами защитного отключения. Таким образом, удалось повысить показатель эффективности этой модели. Корпус пластиковый стандартной формы.

Комплект обойдется покупателю в 3 тыс. руб.

РИФ-Э-III 320/3 (3+1)
Достоинства:

• возможность совмещения нескольких устройств;
• долговечность;
• высокий уровень безопасности;
• безотказность;
• эффективность;
• практичность.

Недостатки:

не выявлены.

Альбатрос УЗИП 220/1000 АС

Устройство относится к третьему классу. Для срабатывания понадобится порядка 25 нс. Показатель импульсного разрядного тока (максимального) – 8/20 мкс. Нормально функционирует при температуре от -40°С до +50°С. Может устанавливаться на улице. Класс защиты – ip65. Ограничивающий тип оборудования предназначен для защиты оборудования от несимметричных перенапряжений, остаточных бросков и отвода импульсов тока в однофазной сети.

Используется для защиты:

1. Светодиодных осветительных приборов.
2. Садово-парковых осветительных приборов.
3. Высокомачтовых светильников.
4. Архитектурных осветительных приборов.
5. Уличного освещения.

Стоимость комплекта – 1000 руб.

Альбатрос УЗИП 220/1000 АС
Достоинства:

• дополнительная защита фаза-нейтраль, нейтраль-земля и фаза-земля;
• широкий рабочий диапазон;
• полностью герметичный корпус;
• компактность.

Недостатки:

небольшой эксплуатационный срок.

OptiDin OM-I-3+Nu-280/12.5/R

Тип питающей сети – трехфазная. Используемые полюса – 3P+N. Устройство защиты от перенапряжения всех классов. Габариты: 97/70/70,5 мм. Показатель номинального напряжения 230 В. Импульсный ток 10/350 кА. Допустимый разряд тока (максимальный и номинальный) — 8/20 кА.

Стоимость изделия – 18 тыс. руб.

OptiDin OM-I-3+Nu-280/12.5/R
Достоинства:

• рабочий диапазон от -40°С до +70°С;
• внешние проводники имеют передний тип подключения;
• класс испытаний I, II и III;
• эффективность;
• присутствует сигнализация удаленного типа;
• долговечность.

Недостатки:

• функция остаточного гашения тока отсутствует;
• индикатор состояния износа также отсутствует.

OBO Bettermann V10 Compact 385

Качественное оборудование от немецкого концерна, монтаж которого осуществляется непосредственно на рейку (DIN). Это способствует сохранению дополнительного пространства. Конструкция имеет класс II+III. Внутри размещен варистор высокой мощности. Также установлена динамическая и термическая защита – предохранитель. Имеет уровень защищенности – ip20.

Цена набора – 13 тыс. руб.

OBO Bettermann V10 Compact 385
Достоинства:

• защитное напряжение 1500 В;
• приемлемая стоимость;
• компактность;
• качественность.

Недостатки:

распространены подделки.

Устройство и принцип действия[ | ]

Ограничитель перенапряжения является безыскровым разрядником.

Устройство ограничителя перенапряжений

Основной элемент ОПН — варистор ( varistor, от англ. Vari(able) (Resi)stor — переменное, изменяющееся сопротивление). Основная активная часть ОПН состоит из набора варисторов, соединённых последовательно и составляющих так называемую «колонку». В зависимости от требуемых характеристик ОПН и его конструкции ограничитель может состоять из одной колонки или из ряда колонок, соединённых последовательно либо параллельно. Отличие материала варисторов ОПН от материала резисторов вентильных разрядников состоит в том, что у нелинейных резисторов ограничителей перенапряжения присутствует повышенная пропускная способность, а также высоконелинейная вольт-амперная характеристика (ВАХ), благодаря которой возможно непрерывное и безопасное нахождение ОПН под напряжением, при котором обеспечивается высокий уровень защиты электрооборудования. Данные качества позволили исключить из конструкции ОПН искровые промежутки.

Материал нелинейных резисторов ОПН состоит в основном из оксида (окиси) цинка ( ZnO ) и оболочки в виде глифталевой эмали, повышающей пропускную способность варистора. В процессе изготовления оксид цинка смешивается с оксидами других металлов. Варисторы на основе оксида цинка являются системой, состоящей из последовательно и параллельно включённых p – n переходов. Именно эти p – n переходы определяют нелинейность ВАХ варистора.

ОПН конструктивно представляет собой колонку варисторов, заключённых в высокопрочный полимерный корпус из высокомолекулярного каучука (в случае полимерной изоляции прибора), либо колонку варисторов, прижатую к боковой поверхности стеклопластиковой трубы, расположенной внутри фарфора (в случае фарфоровой изоляции). В ОПН с полимерной изоляцией пространство между стеклопластиковой трубой и колонкой варисторов заполняется низкомолекулярным каучуком, а сама труба имеет расчётное количество отверстий для обеспечения взрывобезопасности конструкции при прохождении токов короткого замыкания. У ограничителей перенапряжений с фарфоровой изоляцией на торцевых сторонах покрышки располагают мембраны и герметизирующие резиновые уплотнительные кольца, а на фланцах устанавливают специальные крышки с выхлопными отверстиями. На крышке ограничителя перенапряжений имеется контактный болт для подключения к токоведущей шине. ОПН снабжён изолированной от земли плитой основания. Внутренняя стеклопластиковая труба, мембраны и крышки обеспечивают взрывобезопасность конструкции при прохождении токов короткого замыкания.

Принцип действия

Защитное действие ограничителя перенапряжений обусловлено тем, что появление опасного для изоляции перенапряжения, вследствие высокой нелинейности резисторов через ограничитель перенапряжений протекает значительный импульсный ток, в результате чего величина перенапряжения снижается до уровня, безопасного для изоляции защищаемого оборудования.

В нормальном рабочем режиме ток через ограничитель имеет емкостный характер и составляет десятые доли миллиампера. Но при возникновении перенапряжений резисторы ОПН переходят в проводящее состояние и ограничивают дальнейшее нарастание перенапряжения до уровня, безопасного для изоляции защищаемой электроустановки. Когда перенапряжение снижается, ограничитель вновь возвращается в непроводящее состояние.

Вольт-амперная характеристика ограничителя состоит из 3 участков:

1. – область малых токов;
2. – область средних токов;
3. – область больших токов.

Вольт-амперная характеристика ОПН.

В первой области варисторы работают под рабочим напряжением, не превышающим наибольшее допустимое рабочее напряжение (сопротивление варисторов велико, через них протекает очень малый ток утечки). В режим средних токов варистор переходит при возникновении перенапряжения в сети. При этом на границе 1 и 2 областей происходит перегиб ВАХ, сопротивление варисторов существенно уменьшается и через них протекает кратковременный импульс тока. Варистор поглощает энергию импульса и рассеивает её в окружающее пространство в виде тепла. За счёт поглощения энергии импульс перенапряжения резко падает. Третья область для ограничителя является аварийной, сопротивление варисторов в ней вновь резко возрастает.

Правила безопасного использования

ВНИМАНИЕ!

Перед обслуживанием или ремонтом убедитесь в отсутствии напряжения в сети. Ограничители должны устанавливаться в электрощитах со степенью защиты от пыли и влаги не менее IP30 по ГОСТ 14254 (IEC 60529). Расстояния от боковых поверхностей ограничителя до металлических частей щитка должны быть не менее 5 мм, до верхней и нижней поверхностей не менее 20 мм.

ВНИМАНИЕ!

В цепи ограничителя со стороны питающей сети должен быть установлен автоматический выключатель или предохранитель, соответствующий нагрузке цепи. Устанавливать автоматический выключатель или предохранитель следует в соответствии со схемой подключения.

РЕКОМЕНДУЕТСЯ

один раз в 6 месяцев подтягивать контактные винтовые зажимы, давление которых со временем ослабевает из-за циклических изменений температуры окружающей среды и пластической деформации металла зажимаемых проводников. После срабатывания ограничителя при прямом или косвенном воздействии грозовых или импульсных перенапряжений устройство подлежит утилизации.

Классы защиты ограничителей

В области напряжения ниже 1000 В ограничители делятся на 4 класса, обозначенные буквами алфавита: A, B, C и D.

1. Ограничитель класса А не используется в бытовых установках, а применяется для защиты линий электропередач.
2. Протектор класса B используется для защиты от высоковольтовых скачков напряжения, например, вызванных ударом молнии к линии электропередач.
3. Ограничитель класса C предназначен для защиты от перенапряжений со слегка более низкими значениями напряжения в сети. Защитные устройства класса B и C обычно устанавливаются в бытовых распределительных устройствах.
4. Протектор класса D используется для прямой защиты выбранных электроустройств, чувствительных к импульсным помехам и всплескам в 220 В сети. Он монтируется в распределительном щите, за розеткой в электрической коробке или непосредственно в защищаемом устройстве.

Каждое устройство защиты ограничивает электрический потенциал только определенным уровнем. Чем ближе оборудование к А классу — тем более высокая мощность. Например:

• Класс A уменьшит уровень напряжения до 6 кВ,
• Класс B уменьшит уровень напряжения до 2,5 кВ,
• Класс C уменьшит уровень напряжения до 1,5 кВ,
• Класс D уменьшит уровень напряжения до 0,8 кВ.

Если здание многоэтажное, в главном распределительном щитке должны использоваться защитные устройства класса B, а ограничители класса C следует использовать в распределительных щитках в отдельных квартирах.

Если подключенное к розетке устройство чувствительно к скачкам напряжения, можем также использовать ограничители класса D. К ограничителям класса А у нас нет доступа, это забота энергетической компании.

Поскольку рассматривать будем домашнюю проводку, статья будет посвящена защитным устройствам класса B и класса C (типа I и II).

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.

Состояние разработки и производства ограничителей напряжения

В России и СНГ производство и применение ОН до сих пор носит ограниченный характер. В последние годы спрос на ОН расширился. Прогнозируется резкое его увеличение по мере накопления опыта применения таких приборов для электрической защиты РЭУ, как коммерческого, так и специального назначения, и в связи с наблюдаемой динамикой рынка электронных приборов, в частности, средств связи и автоэлектроники.

Первая НИР по разработке ограничителей напряжения на основе эпитаксиальной технологии выполнена предприятием ОАО «Сапфир», г. Москва. Начиная с 1978 г., последующие ОКР по разработке ОН средней мощности (0,5–5 кВт) с Uпроб менее 200 В проводились на предприятии ФГУП «НЗПП с ОКБ», г. Новосибирск .

ФГУП «НЗПП с ОКБ» (www.okbnzpp.ru) специализируется на производстве 1,5 и 5,0-кВт ограничителей напряжения с Uпроб от 3,9 до 400 В как общего, так и специального применения.

Схема подключения реле напряжения РН-113

Но я бы не стал этого делать, так как контакты у РН-113 достаточно слабые для провода сечением 6 мм2, а именно такое сечение необходимо для подключения на 32А.

Надежнее РН-113 также подключать с контакторами, без контакторов максимум на 25А. Я не использую в своих щитах реле напряжения от Новатек, поэтому фото позаимствовал у одного из электромонтажников с форума Avs1753.

Смотрится, конечно, красиво, но такое подключение занимает на 3-4 модуля больше и раза в два дороже по стоимости, чем если бы применили УЗМ-51М или Zubr.

А вот, что бывает, с РН-113, если его подключить без контакторов на 32А.

К сожалению какой-либо информации об испытаниях, как у УЗМ-51М и Зубра я не нашел на форумах.

Реле DigiTop

Также как и Зубр, данные реле выпускают в Донецке. Производитель выпускает несколько серий приборов с защитой от скачков напряжения.

Реле напряжения серии V-protektor предназначено только для защиты от перепадов напряжения. Выпускается на номинальные токи 16, 20, 32, 40, 50, 63 А в однофазном исполнении, имеет встроенную термозащиту от перегрева, срабатывающую при 100 градусах. Верхний порог срабатывания от 210 до 270 В, нижний – от 120 до 200 В. Время автоматического включения от 5 до 600 сек. Есть и трехфазное реле V-protektor 380, достаточно компактное 35 мм (два модуля), но максимальный ток в фазе не более 10А.

На однофазное реле напряжения Protektor гарантия 5 лет, на трехфазное реле только 2 года.

Характеристики УЗИП

Для правильного выбора оборудования следует ориентироваться на его основные технические характеристики:

Un	Номинальное напряжение, это номинальное действующее напряжение сети, для работы в которой предназначено защитное устройство.
Uc	Наибольшее длительно допустимое рабочее напряжение защитного устройства (максимальное длительное рабочее напряжение) — это наибольшее действующее значение напряжения переменного тока, которое может быть длительно (в течение всего срока службы) приложено к выводам защитного устройства.
Iimp	Импульсный ток, этот ток определяется пиковым значением Ipeak испытательного импульса и зарядом Q. Применяется для испытаний УЗИП класса I. Как правило, используется волна с формой 10/350 мкс.
In	Номинальный импульсный разрядный ток, это пиковое значение испытательного импульса тока формы 8/20 мкс, проходящего через защитное устройство. Ток данной величины защитное устройство может выдерживать многократно. Используется для испытания УЗИП класса II. При воздействии данного импульса определяется уровень защиты УЗИП. По этому параметру также производится координация других характеристик УЗИП, а также норм и методов его испытаний.
Imax	Максимальный импульсный разрядный ток, это пиковое значение испытательного импульса тока формы 8/20 мкс, который защитное устройство может пропустить один раз и не выйти из строя. Используется для испытания УЗИП класса II
If	Сопровождающий ток, параметр только для разрядников, это ток самой сети, который может протекает через разрядник после окончания импульса перенапряжения и поддерживается самим источником тока.
Up	Уровень защиты, это максимальное значение падения напряжения на УЗИП при протекании через него импульсного тока разряда. Параметр характеризует способность устройства ограничивать появляющиеся на его клеммах перенапряжения. Обычно определяется при протекании номинального импульсного разрядного тока In.

Считается, что при попадании молнии в систему внешней молниезащиты половина тока молнии уходит в землю, а вторая половина попадает на главную заземляющую шину (ГЗШ). Далее эти 50% тока распределяются равномерно по всем присоединенным к ГЗШ коммуникациям. Отсюда делается вывод, что минимальная мощность УЗИП определяется именно той частью тока молнии, которая попадёт в систему питания. Учитывая, что 99% ударов молний в России имеют амплитуду 100-200 кА, в расчетах можно исходить из этой цифры. Если в объект входит только трёхфазное электропитание, тогда, при наличии УЗИП, по каждому проводу питания пойдёт около 1/4 от тех 50 кА, которые попадут на ГЗШ, т.е. около 12,5 кА. Это как раз та самая минимальная величина Iimp (10/350), допустимая для УЗИП класса I. С учетом неравномерности распределения токов, рекомендуется брать УЗИП с Iimp не менее 20 кА (10/350).

Схемы подключения

Для подключения защитного устройства недостаточно ознакомления с его характеристиками. Дополнительно следует учесть и параметры питающей сети. В странах СНГ наиболее распространены такие ее виды:

• однофазная, TN-S;
• однофазная, TN-C;
• трехфазная, TN-S;
• трехфазная, TN-C;

УЗИП с однофазным питанием и системе TN-S

На картинке ниже представлена схема подключения. УЗИП включается после вводного автоматического выключателя. Как фазный, так и нулевой провод, на защитное устройство поступает с автомата. Заземляющий же проводник идет с PE клеммника.

УЗИП с однофазным питанием по системе TN-C

Применяется однополюсной прибор. Заземляющий проводник отсутствует. Поэтому устройство защиты от перенапряжений подключается между фазным и нулевым. При критическом скачке напряжения в L проводе лишний ток, минуя квартиру, потечет в N провод.

УЗИП с трехфазным питанием и по системе TN-S

Устройство защиты устанавливается после вводного автомата. Если поставить его после счетчика, то в случае удара молнии дорогой прибор учета выйдет из строя. Все 3 фазы поступают на УЗИП в соответствии с маркировкой его клемм. При таком подключении стабильность напряжения контролируется не только между фазой и землей, но и между отдельными фазами.

УЗИП с трехфазным питанием по системе TN-C

В трехфазной сети желательно использовать модульное устройство защиты на 3 полюса. Но при необходимости допустимо воспользоваться и 3 однофазными УЗИП. Независимо от комплектации уровень напряжения будет контролироваться между всеми фазными проводниками и нулем.

Подключение в частном доме

Подключение в частном доме может производиться в однофазную и трехфазную сеть. При этом могут для УЗИП схема подключения может быть различной.

Схема подключения УЗИП: 2 варианта по системе заземления TN-S

На картинке ниже представлена развернутая схема с защитой комбинированного класса 1+2, которое используется для установки после вводного автоматического выключателя.

Варистор ограничителя перенапряжения встроен в корпус модуля, защищает электрическую схему от прямых или удаленных атмосферных разрядов молний.

Традиционный для всех УЗИП сигнальный флажок имеет два цвета:

1. зеленое положение свидетельствует об исправности устройства и готовности к работе;
2. красное — о необходимости замены в случае срабатывания или перегорания.

Такой модуль может применяться во всех системах заземления, а не только TN-S. Он имеет 3 клеммы подключения:

1. сверху слева L — фазный провод;
2. сверху справа PE — защитный проводник заземления;
3. снизу N — нулевой провод.

УЗИП защищает электросчетчик и все цепи после него.

На очередной схеме показан вариант использования защиты с УЗО. После него создается дополнительная шинка рабочего нуля N1, от которой запитаны все потребители квартиры.

Схема вроде понятна, вопросов не должно возникнуть.

Для дополнительных систем заземления TN-C-S и ТТ предлагаю к изучению и анализу еще две схемы. У них УЗИП монтируется тоже во вводном устройстве.

Цепи подключения счетчика, реле контроля напряжения РКН и УЗО, а также потребители подробно не показываю. Но принцип понятен: используется защитная шина PE.

А вот в старой системе заземления ее нет, за счет чего снижается надежность и безопасность. Но все же она осуществляет защиту, поэтому и рассматривается.

Схема подключения УЗИП по системе заземления TN-C

Отсутствие шины РЕ диктует необходимость подключения УЗИП только между потенциалами фазного провода и PEN. Других вариантов просто нет.

Слева показан способ монтажа защиты для однофазной проводки, а справа — трехфазной.

Импульс перенапряжения снимается по принципу создания искусственного короткого замыкания в питающей цепи.

Схема трехфазного сетевого подключения (TN-S)

На этой схеме также показаны устройство серии Easy9, производимые Schneider Electric, но использовавшиеся в трехфазных сетях. На рисунке показано 4-полюсное устройство с нулевым рабочим проводником.

Существует также 3-полюсный прибор той же серии. Используется в системах заземления TN-C. Нет контактов для подключения нейтрального провода.

Защита от импульсных перенапряжений схема подключения TN-S в трехфазную сеть

Схема трехфазного сетевого подключения (TN-C)

На рисунке показан переход от TN-C к системе заземления TN-C-S, что требуется по современным стандартам. На первом рисунке показан 4-полюсный входной автоматический выключатель, а на втором — 3-полюсный вход.

Четырехполюный разрядник для защиты от перенапряжений схема подключения TN-C

УЗИП — устройство необходимое для полноценной защиты электрического оборудования.

Схема подключения трехполюсного прибора

Конструкция может быть собрана на основе резисторов или использовать метод искровых промежутков. Подключение производится по различным схемам к одно- и трехфазной сети.