Защита от перенапряжений, заземление воздушных линий

Причины возникновения и опасность скачков напряжения

В момент перепада напряжения в электрических сетях его амплитуда изменяется на короткий промежуток времени. После этого она быстро восстанавливается с параметрами, приближенными к начальному уровню.

Подобный импульс электрическим током продолжается буквально в течение нескольких миллисекунд, а его возникновение обусловлено следующими причинами:

• Грозовые разряды. Вызывают скачки напряжения до нескольких киловольт, которые не сможет выдержать ни один прибор. Подобные перепады нередко становятся причиной отключения сети и пожара.
• Перенапряжение, вызываемое процессами коммутации, когда подключаются или отключаются потребители с высокой мощностью.
• Явление электростатической индукции при подключении электросварки, коллекторного электродвигателя и другого аналогичного оборудования.

Опасность последствий от перенапряжений наглядно отражается на рисунке, где грозовой и коммутационный импульсы существенно отличаются от номинального сетевого напряжения. Изоляционный слой в большинстве проводов рассчитан на значительные перепады и пробоев обычно не случается. Часто импульс действует очень недолго и напряжение, проходя через блок питания и стабилизатор, просто не успевает подняться до критического уровня.

Иногда слой изоляции сети 220 В может не выдержать возрастающего напряжения. В результате случается пробой, сопровождающийся появлением электрической дуги. Для потока электронов образуется свободный путь в виде микротрещин, а проводником служат газы, наполняющие микроскопические пустоты. Этот процесс сопровождается выделением большого количества тепла, под действием которого токопроводящий канал расширяется еще больше. Из-за постепенного нарастания тока, срабатывание защитной автоматики немного запаздывает, и этих нескольких мгновений вполне хватает, чтобы вывести из строя в частном доме всю электропроводку.

Особую опасность представляют повышенное и пониженное напряжение, находящееся в таком состоянии долгое время. В основном это происходит по причине аварийных ситуаций, которые требуется устранить, чтобы ток пришел в норму. Других способов нормализации и каких-либо специальных приборов, защищающих от этого явления, не существует.

Виды перенапряжений

Существуют различные разновидности перенапряжений:

• Импульсные могут достигать значительной величины, но они действуют в течение краткого момента времени. Не является редкостью, когда при этом они превышают 1000 В.
• Коммутационные возникают вследствие технологических процессов, происходящих на питающей подстанции. При переключении могут возникать сильные импульсы напряжения. Обычно меры по их сглаживанию применяются заранее, но иногда они воздействуют на питающую сеть потребителя.
• Аварийные происходят вследствие возникновения нештатных ситуаций. Одним из примеров является попадание молнии в электрооборудование на питающей подстанции.

Также аварийные ситуации могут возникать вследствие постепенного накопления статического электричества.

Виды и принцип действия защитных устройств

Защита электрической сети от скачков напряжения может осуществляться разными способами. Наиболее распространенными и эффективными считаются следующие:

• Молниезащитные системы.
• Стабилизаторы напряжения.
• Датчики повышенного напряжения, используемые совместно с УЗО. В случае неполадок они вызывают токовую утечку, под влиянием которой произойдет срабатывание защитного устройства.
• Реле перенапряжения.

Похожие функции выполняют блоки бесперебойного питания, с помощью которых компьютеры подключаются к домашней сети. Данные приборы не защищают от перенапряжений, они действуют как аккумуляторы, позволяя выполнить нормальное выключение компьютера и сохранить нужную информацию в случае внезапного отключения света. Стабилизировать напряжение это устройство не может.

Под действием молнии возникают электрические импульсы. Защита от их негативного воздействия осуществляется путем установки грозозащитного разрядника, используемого совместно с УЗИП – устройством защиты от импульсных перенапряжений. Он также известен, как автомат для защиты от перенапряжения. Кроме того, необходимо обеспечить дополнительную безопасность от электронного потока с параметрами, отличающимися от рабочих характеристик данной сети. Для этих целей используются специальные датчики, используемые с УЗО, и реле защиты от перенапряжения. Назначение и принцип работы данных устройств не такие, как у стабилизатора.

Основной функцией обоих компонентов является прекращение подачи электрического тока, когда перепад напряжения превысит максимальное значение, определенное паспортными техническими показателями этих устройств. После того как параметры сети нормализуются, реле включается самостоятельно и возобновляет подачу тока.

Как работает защита

Перенапряжением называют такое напряжение в сети, которое в несколько раз превышает допустимые показатели. Это может стать причиной пробоя изоляции. Как правило, резкое повышение напряжения создаёт скачок силы тока. Поэтому датчики, которые должны следить за ситуацией, могут реагировать на любую из этих характеристик.

Защита от перенапряжений основана на том, что автоматически обнаруживается превышение напряжения, силы тока, а затем осуществляется отключение от электричества участка, на котором возникла проблема. Подразумевается, что мастер детально проверит ситуацию, а затем вновь включит электропитание. Существуют автоматические защитные системы, где повторное подключение происходит автоматически.

Для защиты от удара молнии применяют вертикальные металлические стержни. Один их конец находится в земле, а другой расположен выше опоры или здания, которые следует защищать. Для линий электропередач применяют горизонтальные молниеотводы. Они представляют собой металлические стержни, расположенные над фазными проводами.

Для защиты зданий также может быть использована металлическая сетка, покрытие крыши или арматура железобетонных несущих конструкций. Если нет такой возможности, применяют металлический стержень аналогично тому, как это описано выше. Что касается резервуаров с жидкостью, то их защищают от перенапряжения с помощью заземления.

Надо заметить, что перенапряжение может быть совсем небольшим. В этом случае выгодно применять стабилизатор, который обеспечивает стабильное питание для электрооборудования. Его выгодно использовать для технических устройств, которые имеют высокую чувствительность к колебаниям питающего напряжения.

Ограничители перенапряжений

Рассматривая вопросы защиты от перенапряжения сети, следует отметить, что данную функцию в первую очередь должны выполнять организации, отвечающие за электроснабжение. Именно они устанавливают на ЛЭП необходимые защитные устройства. Однако, как показывает практика, это выполняется далеко не всегда, и проблемы защиты дома от перенапряжений вынуждены решать сами потребители.

Защита от перенапряжения в сети на подстанциях и воздушных ЛЭП осуществляется с помощью ОПН – нелинейных ограничителей перенапряжения. Основной этих устройств является варистор, имеющий нелинейные характеристики. Его нелинейность состоит в изменяющемся сопротивлении элемента в соответствии с величиной приложенного напряжения.

Когда электрическая сеть работает в нормальном режиме, а напряжение имеет свое номинальное значение, ограничитель напряжения в это время обладает большим сопротивлением, препятствующим прохождению тока. Если же при ударе молнии возникает импульс перенапряжения, наступает резкое снижение сопротивления варистора до минимального значения и вся энергия импульса уходит в контур заземления, соединенный с ОПН. Таким образом, обеспечивается безопасный уровень напряжения, и все оборудование оказывается надежно защищенным.

Природа различных видов перенапряжений

Чтобы бороться с перенапряжением, необходимо понимать, в каких ситуациях и по каким причинам оно может возникнуть. Далее рассмотрены наиболее распространённые случаи.

Обрыв нулевой фазы

В розетке на 230 В один провод является фазным, а другой — нулевым. Последний проложен до питающей подстанции, а там он заземляется. По своим функциям нулевой провод похож на заземление, но выполняет немного другие функции. Если в дом поступает трёхфазное напряжение, нулевой провод балансирует его. Он действует таким образом, чтобы разность потенциалов между ним и любым фазовым проводом была 220 В. Если в розетке вместо него поставить заземляющий провод, то его использование может привести к тому, что напряжение на розетке в квартире выйдет за установленные пределы.

При длительной эксплуатации или в результате аварийной ситуации возможно повреждение нулевого провода. Из-за этого напряжение в розетке будет определяться случайными обстоятельствами. В частности, оно может достигать 380 В, что представляет опасность для домашних электроприборов. Если же правильно приняты защитные меры, то проблем не возникнет.

Неисправность трансформатора на питающей подстанции

Электричество в дом или квартиру приходит от поставщиков электроэнергии. Если их оборудование неисправно, то на фазовом или нулевом проводе в розетке будет нестандартное напряжение. Такая ситуация не зависит от потребителя электроэнергии и может привести к возникновению у него проблем с электрооборудованием.

Воздействие грозы

В каждом современном доме имеется громоотвод. Он обычно срабатывает при попадании молнии, однако иногда возможно возникновение аварийных ситуаций.

Во время грозы в атмосфере накапливается сильный отрицательный заряд. Он с поверхностью земли образует своего рода конденсатор. Когда разность потенциалов достигает критической величины, происходит ионизация воздуха и образуется разряд в виде молнии.

При накоплении энергии в проводах линий электропередачи собирается положительный заряд, который притягивается отрицательным. После удара молнии происходит разрядка, в результате положительные заряды начинают растекаться по сети. Следовательно, возникает две волны перенапряжения, которые распространяются в двух направлениях.

В результате перенапряжение может возникнуть из-за удара молнии или из-за перераспределения заряда, механизм которого описан выше. В этом случае возникает опасность не только для используемого оборудования, но и для жизни человека.

В результате наполнения резервуаров

Наличие жидкости в резервуаре в некоторых случаях приводит к образованию статического электричества. Непосредственной причиной этого становится наличие трения, которое создаёт текущая жидкость. Если в ней присутствует грязь или разные примеси, то этот эффект усиливается.

Ошибки монтажа

Иногда при проведении работ по монтажу могут быть неправильно подсоединены провода. Например, такая ситуация возникает тогда, когда перепутаны нулевой и фазный провода. К аварийной ситуации также может привести наличие изношенной и некачественной проводки.

Другие виды защитных устройств

Существуют и другие варианты защиты от перенапряжения в сети. Они широко применяются в быту и считаются одними из наиболее эффективных средств.

Сетевые фильтры

Отличаются простой конструкцией и доступной стоимостью. Несмотря на свою малую мощность, это устройство вполне способно защитить оборудование при скачках, достигающих 380 вольт и даже 450 вольт. Более высокие импульсы фильтр не выдерживает. Он просто сгорает, сохраняя в целости дорогостоящую электронику.

Данное устройство защиты от перенапряжения оборудуется варистором, играющим ключевую роль в обеспечении защиты. Именно он сгорает при импульсах свыше 450 В. Кроме того, фильтр надежно защищает от помех высокой частоты, возникающих при работе сварки или электродвигателей. Еще одним компонентом служит плавкий предохранитель, срабатывающий при коротких замыканиях.

Разновидности защитного оборудования

Вследствие большого разнообразия причин перенапряжения и его характеристик не представляется возможным во всех случаях использовать только один вид защиты электроустановок. Поэтому существуют различные устройства. Их используют в зависимости от того, какие аварийные ситуации более вероятны.

Громоотводы

Принцип их действия основан на том, что заряд, перетекая на землю, выбирает путь, на котором сопротивление будет минимальным. Такие устройства представляют собой один или несколько металлических прутьев, каждый из которых врыт в землю одним концом, и выходит на крышу другим. Верхняя часть может включать в себя горизонтальную металлическую сетку или покрытие крыши из такого материала.

Пробки или автоматы

В квартирах на электрических щитках для защиты от скачков напряжения часто устанавливаются пробки. В качестве основного элемента в них используется предохранитель — кусок провода, который расплавится, если сила тока превысит установленный уровень. Сразу после этого прекратится подача электричества через пробку.

Достоинствами пробок являются простота и надёжность использования.

Недостатками считаются:

• Замедленная реакция. Предохранитель отреагирует не мгновенно, поэтому сильный ток сможет нанести вред электроприборам или людям.
• Используемый предохранитель является одноразовым. После срабатывания необходимо вставить новый. Поэтому всегда необходимо иметь запасной.

Долгое время применение пробок было повсеместным, однако со временем их стали вытеснять автоматы. Они вкручиваются так же, как и пробки, однако не являются разовыми устройствами. При превышении силы тока в сети они автоматически выключаются, после чего владелец может их вновь перевести в рабочее состояние нажатием соответствующей кнопки.

Автоматические защитные устройства помогают в большинстве случаев, но не смогут спасти, например, при ударе молнии. Поэтому их выгоднее использовать совместно с другими устройствами.

Сетевые фильтры

Внешне они похожи на удлинители. В них встроены варисторы, которые обеспечивают защиту от скачков напряжения. При использовании данного оборудования необходимо помнить, что эффективная защита обеспечивается только при условии, что для сетевого фильтра предусмотрено заземление.

Варистор обеспечивает соединение нулевого, фазного и заземляющего провода. Если напряжение в электрической сети превысит заданную величину, то произойдет соединение с заземлением и опасный заряд в результате уйдёт в землю.

Сетевые фильтры чаще всего применяют для маломощного оборудования. Они предназначены защищать от скачков до 400–500 В.

Реле защиты

Такие устройства автоматически отключают электричество при превышении установленного значения электронапряжения. В некоторых моделях повторное включение происходит автоматически, в других это должен сделать человек.

Реле устанавливают сразу после входных автоматов. Они обладают такими достоинствами, как:

• Высокая скорость срабатывания позволяет спасти технику и людей от разрушительного действия перенапряжения. В аварийной ситуации всего через несколько секунд происходит отключение электричества.
• Устройство способно выполнять свои функции при силе тока до 60 А.
• Простой монтаж может произвести даже человек, который делает это впервые.
• На некоторых моделях имеется дисплей, на котором можно увидеть значение силы тока в реальном времени.

Прибор способен эффективно реагировать на разрыв нулевого провода и на значительные скачки напряжения других типов.

Расцепитель минимального и максимального напряжения

Устройство постоянно контролирует значение напряжения. Как только оно становится слишком большим или маленьким, автоматически происходит отключение.

Устройство отличается простотой монтажа и высокой эффективностью работы. Является надёжным средством защиты от обрыва нулевого провода или перекоса фаз в питающей сети. Недостатком этого прибора является отсутствие функции автоматического включения. В некоторых ситуациях это может привести к возникновению проблем. Например, отключение холодильника в то время, когда никого нет дома, может привести к порче продуктов. Расцепитель не эффективен при возникновении высоковольтных импульсов.

Стабилизаторы

Стабилизатор подключают к розетке, а электроприбор подключают уже к нему. Он сглаживает скачки напряжения, обеспечивая для оборудования качественное электропитание.

Стабилизаторы отличаются высокой надёжностью и длительным сроком эксплуатации, но могут не справиться с сильным скачком напряжения. Стабилизатор действует в автоматическом режиме, быстро срабатывает, когда в этом возникает необходимость. Основным недостатком таких средств защиты является сравнительно высокая цена.

Устройства УЗИП

Они предназначены для защиты от импульсных перенапряжений в сети. Эффективны при практически любых импульсах, в том числе и тех, которые вызваны ударом молнии.

Принцип действия защитных устройств основан на чувствительности к резкому повышению силы тока. Они практически мгновенно производят отключение от сети, поэтому электроприборы не успевают ощутить влияние импульсов. Устройство защиты от импульсных перенапряжений предотвращает перегрузки любой сложности. При его использовании есть возможность менять режимы и выставлять задержку. Когда происходит сбой, система способна запускаться не сразу, а спустя некоторое время.

Защита от перенапряжения в сети — важное мероприятие, позволяющее не только продлить срок службы электрооборудования, но и обезопасить его эксплуатацию при скачках напряжения.

Защита от молнии – внешняя защита

К внешней защите относится молниеотвод, который, как правило, устанавливают на самой верхней точке дома, молниеотвод соединяют с проводником, который отводит разряд в землю. Было время, когда молниеотвод соединяли с заземлением контура дома. Как выяснилось, для отвода грозового разряда лучше использовать независимое заземление. Характеристики заземлителя молниеотвода должны быть такими же, как у контура заземления дома. Его также надо углублять в землю с помощью штырей не менее чем на 3 метра.

Для частных домов, молниеприемник часто устанавливают на крыше дома. Молниеприемники бывают:

а) тросовой молниеприемник, закрепленный на стойках торцевых частей дома и натянутый вдоль конька, либо используется высокий металлический штырь молниеприемника, который вертикально устанавливается и крепится с помощью растяжек или специального крепления рассчитанного для устойчивости к ветровым нагрузкам.

б) другой вариант, когда на крышу укладывают металлическую сетку из прутьев, сваренную с шагом ячеек 2–5 м, с сечением прутьев 8–10 мм².

в) третий вариант молниеотвода, используется, если кровля металлическая, тогда отпадает нужда в применении двух предыдущих конструкций. Требуется только заземлить кровлю с помощью проводника и отвести в землю.

Проводник, по которому грозовая энергия молнии пойдет к заземлителю, лучше использовать стальной, сечением не меньше 16 мм², или медный провод сечением не меньше 10 мм².

Это как раз тот случай, когда кашу маслом не испортить: чем толще будет провод, тем безопаснее. Металлический проводник, как правило, соединяется с молниеприемником сваркой или при помощи болтового соединения в случае медного проводника. Проводник опускается вдоль наружной стены дома, к которому он крепится при помощи специальных хомутов на невозгораемых материалах. Желательно, проводник молниеотвода уложить на глухой стене, вдали от входной двери и окон. Проводник молниеприемника не должен проходить по металлическим элементам (лестничных металлических перил, водопроводных и водосточных труб) и на расстоянии этих конструкций не ближе чем на 30 см.

Стабилизаторы напряжения

Стабилизаторы обеспечивают надежную защиту сети от перенапряжения. Если напряжение выходит за предельно допустимый диапазон, то стабилизатор отключает подключенную группу от сети. Когда напряжения нормализируется, то регулятор включает питание снова. Современные стабилизаторы комплектуются дисплеями, отображающими текущее напряжение и показывающими график его скачков.

В продаже можно встретить различные типы этих устройств:

• релейные;

• феррорезонансные;

• электромеханические;

• симисторные.

Существуют различные схемы монтажа регуляторов. Оптимальный вариант – это установка устройства на каждый электроприбор, который необходимо защитить. Эта схема хороша тем, что для каждого потребителя можно подобрать подходящий по точности и мощности стабилизатор. Конечно, этот вариант и самый дорогой, поэтому чаще всего один стабилизатор устанавливается на группу или на всю квартиру. Его мощность рассчитывается путем суммирования мощности всех приборов.

Возможные повреждения из-за молний

Величина напряжения молнии измеряется даже не тысячами, а десятками и сотнями тысяч Вольт. И пусть помеха имеет в прямом смысле слова молниеносный характер, но даже за доли секунд она успевает повредить многие внутренние элементы техники, выводя ее из строя. В холодильниках обычно сгорает компрессор, в импульсных блоках питания выгорает первичная цепь преобразования напряжений, и так далее.

Но на этом беда не окончится, потому что выход из строя электронной техники, а в данном случае она просто сгорает, может привести к реальному возгоранию и, как следствие, к пожару. И, к сожалению, только в этот момент хозяин частного дома осознает, что был неправ, когда при монтаже распределительного щитка решил сэкономить на установке УЗИП для частного дома. А так-же лучше не экономить на обслуживании септиков, откачка септиков в Солнечногорске на профессиональном оборудовании, по приятной цене.

Реле напряжения

Установка реле – это тоже довольно эффективный способ обезопасить домашнюю сеть. При больших перепадах напряжения, реле автоматически отключает потребителя, а при стабилизации – включает. Современные защитные реле выпускаются с микропроцессорами, которые позволяют проводить более тонкую настройку устройства.

Реле, как и стабилизаторы, можно устанавливать на отдельные приборы, на группы и на всю домашнюю сеть. При защите отдельного прибора, он подключается к реле, а оно уже к сети питания. При защите всего дома или группы приборов, реле устанавливается на распределительном щитке.

Принцип работы

Устранение перенапряжения выполняется в двух основных режимах:

• Несимметричный или синфазный. Используются схемы фаза-земля и нейтраль-земля, при которых вся избыточная энергия отводится в землю.
• Симметричный или дифференциальный. Здесь используются варианты фаза-фаза и фаза-нейтраль, где вся энергия перенаправляется для отвода по другому активному проводнику.

То, как работает УЗИП, полностью зависит от исполнения и конструкции аппаратуры. Первый вариант предполагает использование вентильных и искровых разрядников, особенно эффективных в сетях с высоким напряжением. Когда на них воздействует грозовой разряд, под влиянием перенапряжения в перемычке пробивается воздушный зазор. Поскольку она соединяет фазу и контур заземления, то высокое импульсное напряжение уйдет в землю.

Если вместо воздушного используется искровой промежуток, то для гашения импульса применяется резистор. УЗИП с газонаполненными разрядниками рекомендуется устанавливать на объектах, где имеется внешняя система молниезащиты или подача электроэнергии осуществляется при помощи воздушных линий.

Второй вариант представляет собой ограничитель перенапряжения, сконструированный на основе варистора, подключаемого параллельно с оборудованием, находящимся под защитой. В обычном рабочем режиме через варистор проходит ток очень малой величины, приближенной к нулю. Однако, при возникновении перенапряжения, его сопротивление резко снижается и высокий ток свободно проходит через защитный компонент, рассеивая при этом всю полученную энергию. После этого напряжение снижается до номинального и варистор вновь работает в непроводящем режиме.

Все приборы оборудуются встроенной тепловой защитой, предупреждающей выгорание в конце срока эксплуатации. Неоднократные срабатывания приводят к потере полезных качеств варистора, и он превращается в постоянный проводник тока. Такое состояние определяется индикатором, а информация об этом выводится на дисплей.

Технические характеристики

При выборе конкретной модели ограничителя перенапряжения обязательно учитываются такие параметры устройства:

• Время срабатывания – характеризует скорость открытия полупроводникового элемента ограничителя после нарастания напряжения.
• Рабочее напряжение – определяет величину электрической энергии, которую ОПН может выдерживать без нарушения работоспособности в течении любого промежутка времени.
• Номинальное повышенное напряжение – значение рабочей величины, которое ОПН способен выдерживать в течении 10 секунд, также нормируется совместно с остаточным напряжением, которое остается в сети.
• Ток утечки – возникает как результат приложения напряжения к ограничителю перенапряжения и определяется его омическим сопротивлением или параметрами резисторов. В исправном состоянии этот параметр составляет сотые или тысячные доли ампер, перетекающие по рубашке и полупроводнику от источника к проводу заземления.
• Разрядный ток – величина, образующаяся при импульсных скачках, в зависимости от источника перенапряжения разделяется на атмосферные, электромагнитные и коммутационные импульсы.
• Устойчивость к току волны перенапряжения – определяет способность сохранять целостность всех элементов конструкции в аварийном режиме.

Основные устройства системы защиты

Один из лучших способов спасти электросеть от скачков напряжения – монтаж стабилизатора, подходящего по техническим характеристикам. Это недешевые устройства, и не всегда они используются, поскольку напряжение в сетях и так бывает достаточно стабильным.

Также устранить нестабильность в работе сети помогают реле контроля напряжения. При обрыве нулевой жилы и замыкании в провисших кабелях такое реле способно включить защитные функции даже быстрее стабилизатора, нужно лишь 2-3 миллисекунды.

Такие реле очень компактны – для монтажа они требуют меньше места, чем стабилизаторы, легко ставятся на простейшую din-рейку, кабеля подключаются элементарно (в отличие от монтажа стабилизаторов, когда вынужденно вклиниваются в электросеть или устанавливают особый короб для него). Стабилизаторы заметно гудят, поэтому в жилых помещениях их устанавливать нежелательно, а вот реле работают практически бесшумно. Кроме того, аппараты, контролирующие разность электрических потенциалов, потребляют очень мало электричества. Цена на такие реле в несколько раз ниже тех, что сложились на стабилизаторы.

Принцип работы реле контроля состоит в том, что при постоянном поступлении электротока устройство определяет разность потенциалов и сравнивает ее с допустимыми значениями. Если показатели в норме, ключи остаются открытыми, и ток продолжает течь по сети. Если же проходит мощный импульс, происходит моментальное закрытие ключей и отключение подачи электроэнергии потребителям. Такая быстрая и однозначная реакция помогает обезопасить все подключенные бытовые агрегаты.

Дополнительная информация. Возвращение в штатный режим происходит с некоторой задержкой, регулируемой таймером. Это необходимо для того, чтобы крупные электроприборы, такие как холодильники, кондиционеры и другие, включились с соблюдением правил и технической настройкой.

Подключение реле производится по фазному кабелю, при этом нуль-кабель включается во внутреннюю схему для питания энергией.

Имеется два способа: сквозное подключение (по прямой) или с использованием прибора – контрактора для коммуникации. Оптимально подключать релейный механизм до подключения счетчика, чем обеспечится и его защита от перенапряжения. Однако, при наличии на приборе учета пломбы придется монтировать реле за ним.

Импульсные перенапряжения в электросети частных домов возникают из-за грозы с молниями или коммутационных скачков. Для безопасности электропроводки применяются специальные устройства УЗИП. Как правило, это ограничители перенапряжений нелинейные (ОПН), стабилизаторы и реле контроля потенциалов. Конечно, обустройство такой системы – мероприятие затратное, однако его стоимость гораздо ниже дорогих электробытовых приборов.

Устройство защиты от импульсных перенапряжений: как правильно выбрать и установить модуль

Представьте картинку, когда накопленная энергия статического электричества между движущимися на больших расстояниях облаками разряжается молниеносным ударом по зданию или питающей его ЛЭП.

Усредненная форма импульса тока приведена ниже. Она вначале круто возрастает примерно за 10 миллисекунд, а затем, достигнув своего апогея, начинает плавно снижаться. Причем спад до середины максимального значения тока происходит через 350 мс и продолжается дальше до нуля.

Этот импульс грозового разряда создает перенапряжение в сети, которое примерно повторяет форму тока, но может отличаться за счет работы ограничителей перенапряжения, установленных на воздушной ЛЭП.

Форма такого импульса, обработанного разрядниками, показана чуть правее, а обычная синусоида частотой 50 герц для сравнения ниже.

Ограничители перенапряжения ЛЭП работают за счет пробивания калиброванного воздушного зазора повышенным импульсом разряда. В обычном состоянии его сопротивление исключает протекание токов от напряжения нормальной величины.

У высоковольтных линий электропередач ограничители имеют довольно внушительные размеры.

На воздушных ЛЭП 0,4 кВ их габариты значительно меньше. Они располагаются на опоре рядом с изоляторами.

Ограничители перенапряжения ВЛ способны погасить очень высокое напряжение разряда молнии только до 6 киловольт. Такой импульс имеет измененную форму нарастания и спада напряжения с характеристикой 8/20 мкс. Он поступает на вводные устройства вашего дома.

Защита перенапряжения ЛЭП его сильно урезала и преобразовала. Но этого явно недостаточно для обеспечения безопасности оборудования и жильцов.

Бытовая проводка 220/380 вольт выпускается с изоляцией, способной противостоять импульсам 1,5÷2,5 кВ. Все, что больше, ее пробивает. Поэтому требуется использовать дополнительное устройство защиты от импульсных перенапряжений для частного дома.

Ассортимент таких конструкций обширен. Их необходимо уметь правильно выбирать и монтировать.

УЗИП для сети 0,4 кВ выпускаются на 2 режима возможной аварии для гашения:

1. тока разряда с формой 10/350мкс, который не претерпел изменений от ОПН воздушной ЛЭП;
2. импульса перенапряжения с характеристикой 8/20мкс.

По этим факторам удобно при выборе УЗИП пользоваться алгоритмом, который я показал картинкой ниже.

Однако следует представлять, что практически нет устройств, способных разово погасить импульс 6 киловольт до безопасной для бытовой проводки величины в 1,5 кВ.

Этот процесс происходит в три этапа. Под каждый из них используется свой класс УЗИП, хотя есть небольшие исключения из этого правила.

Модули класса 1 способны снизить импульс перенапряжения с 6 до 4 кВ, который проникает:

• после ограничителей ЛЭП;
• или наводится от тока разряда молнии, стекающего по молниеотводу;
• либо ее удара в близко расположенные строения, деревья, почву.

УЗИП класса 1 устанавливают во вводном щиту здания внутри отдельной герметичной пожаробезопасной ячейки. Пренебрегать этим правилом опасно.

При монтаже следует правильно прокладывать защищаемые кабели. Они не должны пересекаться с отводом аварийных токов на контур земли и приходящими, не подвергнутыми защите магистралями.

От сверхтоков модули спасают силовыми предохранителями с плавкими вставками.

Автоматические выключатели для этих целей не приспособлены. Их контакты не выдерживают создаваемые импульсные перегрузки. Они привариваются, а повреждение продолжает развиваться.

Следующий класс УЗИП №2 снижает импульс перенапряжения с четырех до 2,5 кВ. Его ставят в следующем по иерархии распределительном щите, например, квартирном. Он дополняет работу предшествующего модуля, но может использоваться и автономно.

Класс №3 устройства защиты от импульсных перенапряжений может выполняться модулями, устанавливаемыми на DIN-рейку или комплектами, встраиваемыми в бытовые приборы, удлинители, сетевые фильтры.

Производители побеспокоились о сложности выбора правильной конструкции УЗИП и предлагают комплексное решение этого вопроса общим модулем, называемым 1+2+3.

Он ставится в отдельном боксе. Однако, цена такой разработки не всем по карману.