УЗИП или УЗО – в чем отличия?
В электротехнике используется несколько типов автоматических устройств защиты, которые внешне практически неотличимы друг от друга. К их числу относится устройство защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП) и устройство защитного отключения (УЗО). Внешняя схожесть не должна вводить в заблуждение, поскольку функционал и назначение принципиально отличаются, это не взаимозаменяемое оборудование.
УЗИП
Предназначение прибора – защита электросети и подключенного оборудования от импульсных перенапряжений, которые могут возникнуть из-за удара тока или переключения оборудования. Следует купить УЗИП, если на объекте используются следующие установки:
- мощные электродвигатели;
- силовые трансформаторы;
- электросварочное оборудование.
УЗИП способно защитить такое оборудование не только от импульсных перенапряжений, но и от короткого замыкания, в случае возникновения аварийной ситуации устройство обесточит аварийный участок. Стоит внести ясность, импульсное перенапряжение и повышенное напряжение – не одно и то же.
Импульсное перенапряжение длится не более 1 миллисекунды, за это время возникает чрезмерно высокое напряжение (в несколько раз превышающее номинальное) между фазами или фазой и землей. За такой промежуток времени не успевает сработать ни одно реле напряжения, а УЗИП – может. Причем с этой задачей способны справиться УЗИП разных типов:
- варисторные – при возрастании напряжения снижают сопротивление в цепи;
- искровые промежутки (разрядники) – выполнены в виде зазора между электродами;
- комбинированные – такие устройства объединяют преимущества вышеуказанных моделей.
Чтобы обеспечить защиту от импульсных перенапряжений, необходимо обратить внимание не только на тип изделия, но и на его производителя. Максимальную защиту обеспечивают УЗИП ETI, для этого компания использует высококачественные материалы, уделяет большое внимание контролю качества сборки.
УЗО
Устройство защитного отключения в отличие от УЗИП обеспечивает защиту от токов утечки, для этого в его конструкции имеется дифференциальный трансформатор, который определяет утечку тока и расцепитель. Коммутационное устройство защищает человека от поражения током, возгораний электропроводки.
Под током утечки понимается протекание тока из фазного проводника в землю по пути, который для этого не предназначен. Такая ситуация может произойти при нарушении изоляции проводов, в этом случае ток будет утекать на корпус электрооборудования.
Защитное оборудование по принципу срабатывания делится на электронные и электромеханические модели. Второй вариант считается более надежным, а УЗО электронного типа отличаются более компактными габаритами и доступной ценой. УЗО ETI можно выбрать обоих типов с разными рабочими характеристиками. Независимо от сделанного выбора покупатель может быть уверен, что оборудование не допустит утечки тока – продукция имеет все необходимые сертификаты соответствия.
УЗИП грозозащите не синоним
Начнем с самой аббревиатуры. УЗИП — устройство защиты от импульсных перенапряжений. Официальный «ГОСТовский» термин.
Замечу, в самом названии ни слова нет ни о какой грозе. Если говорить о грозозащите, о молниезащите, это целый перечень организационно‑технических мероприятий. Тем не менее, в обиходе в отношении УЗИПов очень часто применяется термин «грозозащита». А от термина очень легко можно прийти к искаженному представлению о сути вопроса защиты от импульсных перенапряжений, и далее — к вполне конкретным убыткам от неверного толкования.
Еще раз о природе возникновения опасных импульсных перенапряжений в линиях. Курс физики средней школы: внешнее переменное электромагнитное поле наводит в линии связи ЭДС (электродвижущую силу), вызывающую прохождение тока в линии, что приводит к возникновению разности потенциалов на ее концах. Величина этой разности потенциалов Uопасн. зависит от протяженности участка воздействия и напряженности (E) электромагнитного поля от внешнего источника. А вот от природы возникновения этой напряженности (Е) величина ЭДС никак не зависит.
Очень важный для понимания вопрос: УЗИП защищает не линию, а оборудование, к ней подключаемое. Сама линия, как раз, и представляет собой источник опасности, будучи помещенной в переменное электромагнитное поле.
Следующий принципиальный вопрос: а какая величина этого наводимого напряжения будет опасна для оборудования? Понятно, что рабочее напряжение выражается не строго определенным числом, а всегда находится в некотором диапазоне — «от и до». Даже ГОСТ позволяет считать основным нашим первичным напряжением 230V все, что находится в диапазоне +10 -15%. И вот это «до» для каждой линии в каждом конкретном случае нас и будет интересовать. Поскольку защищаем мы аппаратуру, а не линию, это «до» будет определяться допустимым превышением для подключаемого оборудования в течение конкретного временного интервала.
Длительность разряда молнии составляет в среднем 50 мкс. С количеством повторений до трех и интервалами до 0,5 с.
Если в течение такого временного интервала к какому‑нибудь холодильнику, пылесосу, или утюгу окажется приложенным напряжение вольт 280–300, ничего страшного, скорее всего, не произойдет. Никто ничего попросту не заметит. Но с другой стороны, такое наведенное перенапряжение в 50–70 В на линии способны создать исключительно атмосферные разряды. Отсюда и вольное название — «устройство грозозащиты». Хотя, как указано выше, даже будучи установленным в общей системе молниезащиты, такое устройство все равно остается не более, чем устройством защиты от импульсных перенапряжений.
Однако в течение последних десятилетий лавинообразно росло количество всевозможных слаботочных систем — это и системы видеонаблюдения, охранно‑пожарной сигнализации, системы всевозможных мониторингов и управления. Ну, и конечно, всеобъемлющий Internet. И строятся такие системы зачастую с использованием длинных линий. А выше было сказано, что величина наводимой в линии ЭДС зависит как от напряженности электромагнитного поля от внешнего источника, так и от протяженности участка воздействия. Но при этом на порядки изменились абсолютные величины опасных перенапряжений для аппаратуры, подключаемой к слаботочным линиям. Это уже не утюги и холодильники, а видеокамеры, сетевые коммутаторы, регистраторы, входные каскады серверов, роутеры и т. п. Опасные перенапряжения для подобного оборудования даже при импульсном воздействии исчисляются уже единицами вольт.
Например, напряжение ограничения для УЗЛ‑Е (УЗИП для защиты портов Ethetnet) составляет 15В при номинальном рабочем напряжении 5В. То есть, опасное перенапряжение при импульсном воздействии составляет всего 10В. При длительном воздействии перенапряжение всего в 1В уже является опасным.
Для того, чтобы создать на стометровом участке линии разность потенциалов в 10В уже никакой грозы не требуется. Есть множество других факторов, которые могут присутствовать на объекте в обычном рабочем режиме. А если говорить о каких‑то производственных и промышленных объектах, то наличие всевозможных переменных электромагнитных полей и вовсе является правилом, а не исключением.
Основными источниками опасных напряжений могут являться и высоковольтные линии передачи, расположенные параллельно линиям связи, и контактные сети электрифицированных железных дорог, сети городского электротранспорта, и электросварочные установки, близко расположенные радиотехнические передающие, локационные и другие станции. И, конечно, атмосферные разряды, которые на самом деле находятся далеко не на первом месте в списке угроз для слаботочных сетей. Система может вообще находиться внутри помещений и не иметь никаких выходов наружу или никакие грозы в месте установки никогда не имеют места быть, тем не менее, это не означает, что нет необходимости в установке устройств защиты от опасных наведенных перенапряжений.
В качестве наглядного примера: самая первая модель нашей аппаратуры передачи видеосигнала по витой паре (АПВС) не имела защиты от опасных наведенных напряжений в качестве элемента схемы самого устройства. Предполагалось, что пользователь сам оценит необходимость установки УЗИПа и, если сочтет нужным, приобретет его отдельно. Рассчитана аппаратура передачи была для линий длиной до 2 км. Но применялась потребителем и на гораздо более коротких линиях, как правило, от 100 метров. Как показала практика, абсолютно все комплекты аппаратуры передачи, для работы с которыми не использовались УЗИПы, вернулись на предприятие в ремонт с общим диагнозом — превышение допустимого напряжения в линии связи. После этого на всех последующих моделях двухступенчатая защита от импульсных перенапряжений стала обязательным элементом схемы. То же касалось и всей аппаратуры управления по интерфейсу RS-485.
Мы сами никогда не называем (и вам не советуем) любые модели УЗИПов устройствами грозозащиты. Во‑первых, это просто неграмотно — никогда не защитит от реальной грозы никакое единичное устройство. А во‑вторых, чтобы не возникало иллюзий относительно того, что при отсутствии какой‑либо вероятности атмосферных разрядов нет необходимости в применении устройств защиты оборудования, подключаемого к линии. Особенно — слаботочной.
Александр Попов, технический эксперт компании «Тахион»
- УЗИП
- грозозащита
- защита от перенапряжения
- гроза
- электробезопасность
- устройства защиты
- безопасность
- слаботочные системы
Как защитить дом от импульсных перенапряжений
В техподдержке интернет-магазина «АСберг АС» клиенты часто задают вопросы о том как защитить дом от перепадов напряжения, что такое устройства защиты от перенапряжения, какие они бывают и как их подбирать. Класс продукции УЗИП известен покупателям значительно меньше чем автоматические выключатели или УЗО и игнорирование защиты от перенапряжения часто служит причиной пожаров и выхода из строя дорогостоящего электронного оборудования в частных домах. Хотелось бы восполнить этот пробел в знаниях покупателей и рассказать более подробно о том, что такое УЗИП, для чего он нужен и как его подобрать.
УЗИП: особенности выбора и применения
Даже кратковременные импульсные броски напряжения, в несколько раз превышающие номинальное, могут нанести непоправимый ущерб дорогостоящей электротехнике и электронике, а то и стать причиной пожара. Перенапряжение в сетях может возникать из-за грозы, аварий или переходных процессов. Например, импульсные перенапряжения могут стать следствием попадания молнии в систему молниезащиты или линию электропередач, переключения мощных индуктивных потребителей, таких как электродвигатели и трансформаторы, коротких замыканий.
Что такое УЗИП и для чего оно нужно?
Ограничитель перенапряжения в электроустановках напряжением до 1 кВ называют устройством защиты от импульсных перенапряжений — УЗИП. Устройства защиты от импульсных перенапряжений — как раз и призваны защитить электрооборудование от подобных ситуаций. Они служат для ограничения переходных перенапряжений и отвода импульсов тока на землю, снижения амплитуды перенапряжения до уровня, безопасного для электрических установок и оборудования. УЗИП применяются как в гражданском строительстве, так и на промышленных объектах.
Основной российский документ, определяющий, что такое УЗИП, это ГОСТ Р 51992-2002, «Устройства для защиты от импульсных перенапряжений в низковольтных силовых распределительных системах».
УЗИП призваны обеспечить защиту от ударов молнии в систему молниезащиты здания (объекта) или воздушную линию электропередач (ЛЭП), защитить высокочувствительное оборудование и технику от импульсных перенапряжений и коммутационных бросков питания. Широкое распространение получили УЗИП с быстросъемным креплением для установки на DIN-рейку.
Аппараты защиты от импульсных напряжений включают в себя устройства нескольких категорий:
| Тип устройства | Для чего предназначено | Где применяется |
|---|---|---|
| I класс | Для защиты от непосредственного воздействия грозового разряда. Защищают от импульсов 10/350 мкс: попадание молнии в систему внешней молниезащиты и попадание молнии в линию электропередач вблизи объекта. Амплитуда импульсных токов с крутизной фронта волны 10/350 мкс находится в пределах 25-100 кА, длительность фронта волны достигает 350 мкс. |
Устанавливаются на вводе питающей сети в здание (ВРУ/ГРЩ). Данными устройствами должны укомплектовываться вводно- распределительные устройства административных и промышленных зданий и жилых многоквартирных домов. |
| II класс | Обеспечивают защиту от перенапряжений, вызванных коммутационными процессами, а также выполняющие функции дополнительной молниезащиты. Предназначены для защиты от импульсов 8/20 мкс. Они защищают от ударов молнии в ЛЭП, от переключений в системе электроснабжения. Амплитуда токов — 15-20 кА. |
Монтируются и подключаются к сети в распределительных щитах. Служат дополнительной защитой от импульсов, которые не были полностью нейтрализованы УЗИП I класса. |
| III класс | Для защиты от импульсных перенапряжений, вызванных остаточными бросками напряжений и несимметричным распределением напряжения между фазой и нейтралью. Также работают в качестве фильтров высокочастотных помех. Предназначены для защиты от остаточных импульсов 1,2/50 мкс и 8/20 мкс импульсов после УЗИП I и II классов. |
Используются для защиты чувствительного электронного оборудования, поблизости от которого и устанавливаются. Характерные области применения — ИТ- и медицинское оборудование. Также актуальны для частного дома или квартиры — подключаются и устанавливаются непосредственно у потребителей. |
Конструкция УЗИП постоянно совершенствуется, повышается их надежность, снижаются требования по техническому обслуживанию и контролю.
Как работает УЗИП?
УЗИП устраняет перенапряжения:
- Несимметричный (синфазный) режим: фаза — земля и нейтраль — земля.
- Симметричный (дифференциальный) режим: фаза — фаза или фаза — нейтраль.
В несимметричном режиме при превышении напряжением пороговой величины устройство защиты отводит энергию на землю. В симметричном режиме отводимая энергия направляется на другой активный проводник.
Схема подключения УЗИП в однофазной и трехфазной сети системы TN-S. В системе заземления TN-C применяется трехполюсное УЗИП. В нем нет контакта для подключения нулевого проводника.
В разрядниках при воздействии грозового разряда в результате перенапряжения пробивает воздушный зазор в перемычке, соединяющей фазы с заземляющим контуром, и импульс высокого напряжения уходит в землю. В вентильных разрядниках гашение высоковольтного импульса в цепи с искровым промежутком происходит на резисторе.
УЗИП на основе газонаполненных разрядников рекомендуется к применению в зданиях с внешней системой молниезащиты или снабжаемых электроэнергией по воздушным линиям.
В варисторных устройствах варистор подключается параллельно с защищаемым оборудованием. При отсутствии импульсных напряжений, ток, проходящий через варистор очень мал (близок к нулю), но как только возникает перенапряжение, сопротивление варистора резко падает, и он пропускает его, рассеивая поглощенную энергию. Это приводит к снижению напряжения до номинала, и варистор возвращается в непроводящий режим.
УЗИП имеет встроенную тепловую защиту, которая обеспечивает защиту от выгорания в конце срока службы. Но со временем, после нескольких срабатываний, варисторное устройство защиты от перенапряжений становится проводящим. Индикатор информирует о завершении срока службы. Некоторые УЗИП предусматривают дистанционную индикацию.
Как выбрать УЗИП?
При проектировании защиты от перенапряжений в сетях до 1 кВ, как правило, предусматривают три уровня защиты, каждая из которых рассчитана на определенный уровень импульсных токов и форму фронта волны. На вводе устанавливаются разрядники (УЗИП класса I), обеспечивающие молниезащиту. Следующее защитное устройство класса II подключается в распределительном щите дома. Оно должно снижать перенапряжения до уровня, безопасного для бытовых приборов и электросети. В непосредственной близости от оборудования, чувствительного к броскам в сети, можно подключить УЗИП класса III. Предпочтительнее использовать УЗИП одного вендора.
Для координации работы ступеней защиты устройства должны располагаться на определенном расстоянии друг от друга — более 10 метров по питающему кабелю. При меньших дистанциях требуется включение дросселя, возмещающего недостающие активно-индуктивные сопротивления проводов. Также рекомендуется защищать УЗИП с помощью плавких вставок.
При каскадной защите требуется минимальный интервал 10 м между устройствами защиты.
Классы УЗИП не являются унифицированными и зависят от конкретной страны. Каждая строительная организация может ссылаться на один из трех классов испытаний. Европейский стандарт EN 61643-11 включает определенные требования по стандарту МЭК 61643-1. На основе МЭК 61643 создан российский ГОСТ Р 51992.
Необходимость защиты, экономические преимущества устройств защиты и соответствующие устройства защиты должны определяться с учетом факторов риска: соответствующие нормы прописаны в МЭК 62305-2. Критерии проектирования, монтажа и техобслуживания учитываются для трех отдельных групп:
| Группа | Что включает | Где определяется |
|---|---|---|
| Первая | Меры защиты для минимизации риска ущерба имуществу и вреда здоровью людей | МЭК 62305-3 |
| Вторая | Меры защиты для минимизации отказов электрических и электронных систем | МЭК 62305-4 |
| Третья | Меры защиты для минимизации риска ущерба имуществу и отказов инженерных сетей (в основном электрические и телекоммуникационные линии) | МЭК 62305-5 |
Нормы установки молниезащитных разрядников прописаны в международном стандарте МЭК 61643-12 (принципы выбора и применения). Несколько полезных разделов содержит международный стандарт МЭК 60364 (электроустановки зданий):
- МЭК 60364-4-443 (защита для обеспечения безопасности). Если установка запитывается от воздушной линии или включает в себя такую линию, должно предусматриваться устройство защиты от атмосферных перенапряжений, если грозовой уровень для рассматриваемого объекта соответствует классу внешних воздействий AQ 1 (более 25 дней с грозами в год).
- МЭК 60364-4-443-4 (выбор оборудования установки). Этот раздел помогает в выборе уровня защиты для разрядника в зависимости от защищаемых нагрузок. Номинальное остаточное напряжение устройств защиты не должно превышать выдерживаемого импульсного напряжения категории II.
В качестве первой ступени лучше применять УЗИП на базе разрядников без съемного модуля. Вряд ли вам удастся найти варисторное устройство с номинальным током Iimp более 20 кА. Шкаф, в котором установлено УЗИП такого типа, должен быть из несгораемого материала.
Важнейшим параметром, характеризующим УЗИП, является уровень напряжения защиты Up. Он не должен превышать стойкость электрооборудования к импульсному напряжению. Для УЗИП I-го класса Up не превышает 4 кВ. Уровень напряжения защиты Up для устройств II-го класса не должен превышать 2,5 кВ, для III-го класса — 1,5 кВ. Это тот уровень, который должна выдерживать техника.
Ещё несколько важных параметров, которые необходимо знать для выбора УЗИП. Максимальное длительное рабочее напряжение Uc — действующее значение переменного или постоянного тока, которое длительно подаётся на УЗИП. Оно равно номинальному напряжению с учетом возможного завышения напряжения в электросети.
Номинальный ток нагрузки IL — максимальный длительный переменный (действующее значение) или постоянный ток, который может подаваться к нагрузке. Этот параметр важен для УЗИП, подключаемых в сеть последовательно с защищаемым оборудованием. УЗИП обычно подключаются параллельно цепи, поэтому данный параметр у них не указывается.
Сегодня многие крупные потребители электрической энергии с успехом используют на территории России высококачественные элементы УЗИП. Положительные результаты испытаний и эффективность применения УЗИП в России позволяют говорить о том, что их использование в российских условиях выгодно и удобно. Остается подобрать нужную модель устройства и установить ее на объекте.
Источник: Компания «АСберг АС»
�� Подписывайтесь на Elec.ru. Мы есть в Телеграм, ВКонтакте и Одноклассниках
Устройства защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП)
Модульное устройство защиты от импульсного перенапряжения (УЗИП) защищает электросеть от возникших в сети импульсных токов. Например, неподалеку вашего дома либо поблизости с воздушной линией электропитания случился грозовой разряд, который стал причиной резкого повышения напряжения питающей сети до нескольких тысяч вольт. Уберечь от возникшего перенапряжения поможет небольшой модуль УЗИП, который в широком ассортименте представлен в каталоге нашего интернет-магазина «ETI».
Виды устройств УЗИП
В нашем интернет-магазине «ETI», каждый клиент сможет купить устройства УЗИП следующих видов:
- КлассⅠ. Модули такого типа способны выдерживать сильные удары молний. При этом устройство не пострадает и не повредится. К недостатку можно отнести большую разницу напряжения. Обычно защитные устройства первого класса монтируют неподалеку от громоотводов и на зданиях, которые стоят обособленно либо вблизи них растут высокие деревья. В основном устройства применяют для защиты электросетей в селах и поселках. Также модули класса Ⅰ монтируются на стадии строительства частных домов, квартир и офисов.
- КлассⅡ. Подобный тип устройства зависим от первого, поскольку самостоятельно не способен выдержать разряд от удара молнии. Поэтому модуль УЗИП второго класса применяется в комплекте с классом Ⅰ. В этом типе защитного устройства бросок напряжения составляет 1,7 кВ.
- КлассⅢ. Следуя логике, можно сделать вывод, что защитное устройство третьего класса не может функционировать без УЗИП класса Ⅰ и Ⅱ. Такие модули устанавливаются в непосредственной близости с потребителем.
Преимущества ограничителя перенапряжения УЗИП
- Надежная и эффективная защита от сверхтоков.
- Отсутствие остаточного тока.
- Минимальная утечка тока и остаточного напряжения.
- Компактные габаритные размеры.
- Широкий спектр эксплуатации.
- Долговечность.
Принцип работы модуля защиты
Устройство предназначено для ослабления появившихся в сети скачков напряжения до значения, которое может выдержать подключенное устройство.Длительность импульса перенапряжения ограничивается несколькими микросекундами (значение типичной волны, указанное в электротехнических стандартах, составляет 1,2 / 50 мкс). УЗИП, установленное в распределительном щите, обеспечивает эффективную защиту всех устройств, расположенных в радиусе до 10 метров. Однако ограничитель не способен выдержать длительное перенапряжение, он в итоге повредится.
При возникновении прогорания УЗИП насквозь на устройство оказывают влияние высокие температуры, воздействие которых может привести к возникновению пожара. Предотвратить появление подобного эффекта поможет защитное устройство, монтируемое вместе с УЗИП. Защитой выступают вставки, выполненные из плавких материалов. В каталоге нашего интернет-магазина «ETI», вы сможете без проблем подобрать нужный вид модульного устройства УЗИП, который станет надежной защитой для дома, квартиры либо офиса.