Оин-1 ограничитель импульсных напряжений: схема подключения, принцип работы

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.

Ограничители импульсных напряжений (ОИН) ОИН1, ОИН2

ОИН1, ОИН2

РМЕА 656111.011 ТУ Предназначены для защиты электрооборудования и бытовых приборов от грозовых и импульсных перенапряжений. ОИН1 — без индикатора рабочего состояния; ОИН2 — с индикатором рабочего состояния.

Нормативно-правовое обеспечение

Отвечают требованиям ТР ТС 004/2011 «О безопасности низковольтного оборудования», других стандартов и ПУЭ».
Отвечает требованиям к защите от перенапряжений по ГОСТ Р 50571.19

Функциональные возможности

ОИН1 — ограничитель импульсных напряжений моноблок с варистором; по заказу световой индикатор наличия напряжения сети. ОИН2 — ограничитель импульсных напряжений моноблок с варистором, световой индикатор рабочего состояния, световая индикация напряжения сети.

Конструктивные особенности

Ограничитель импульсных напряжений (ОИН) обеспечивает:

Максимальное длительное рабочее напряжение 275 В частотой 50 Гц
Рабочий потребляемый ток при напряжении 275 В не превышает 0,7 мА
Выполнен в виде унифицированного модуля шириной 17,5 мм для монтажа на рейке 35/7мм
Выдерживает воздействие импульсов комбинированной волны с напряжением разомкнутой цепи 10,0 кВ и с током короткозамкнутой цепи 5 кА
Обеспечивает защиту оборудования от импульсного перенапряжения категории II по ГОСТ Р 50571.19-2000 (уровень напряжения защиты 2,0 кВ)
Выдерживает без повреждений воздействие временного перенапряжения 380 В
Классификация по тепловой защите: ОИН1 и ОИН2 — без тепловой защиты.
Классификация по наличию индикатора состояния: ОИН1 — без индикатора; ОИН1С (по дополнительному заказу) — со световым индикатором наличия напряжения сети; ОИН2 — со световым индикатором рабочего состояния.
Классификация по ремонтопригодности: ОИН1 и ОИН2 — моноблочные (неремонтируемые в условиях эксплуатации).
Допускает присоединение проводников сечением от 4 до 16 мм

Наименование характеристики	Значение параметров
Номинальное напряжение питающей сети, В	220
Номинальный разрядный ток, кА	5; 10; 20
Максимальный разрядный ток, кА	12,5; 25; 50
Остаточное напряжение при номинальном токе не выше, В	2000
Класс испытаний по ГОСТ Р 51992	II
Степень защиты, обеспечиваемая оболочками	не ниже IP20
Температура окружающего воздуха, С	от -45 до 55
Габаритные разметы, мм	80 x 17,5 x 65,5
Масса, не более, кг	0,12
Гарантийный срок эксплуатации, лет	3

www.energomera.ru

Предназначение и принцип действия ОИН-1

Рисунок 1: устройство ограничителя перенапряжения Работа ОПН схожа с обычным варистором, отличительной особенностью ограничителя являются некоторые различия с характеристикой варистора в части проводимости и скорости нарастания. Принцип действия ограничителя перенапряжения заключается в его нелинейной вольт-амперной характеристике (ВАХ). Это означает, что при номинальном напряжении сопротивление варисторов достаточно большое и ток через них не протекает – его сопротивление изоляции соизмеримо с изоляцией кабелей, изоляторов и электрических приборов. В рабочем режиме при возникновении грозовых разрядов или других высоковольтных импульсов сопротивление нелинейных резисторов внутри ограничителя резко снижается. Как правило, эта величина приближается к нулю или несоизмеримо меньше сопротивления сети и всех подключенных к ней приборов. Поэтому при коммутационных или грозовых перенапряжениях ток разряда протекает только через ограничитель перенапряжения на землю, чем и обеспечивается защита электрооборудования.

Пределы срабатывания ограничителя перенапряжений на разряды молний или другие импульсные перенапряжения определяются его ВАХ.

Рис. 2: вольтамперная характеристика ОПН

Здесь кривая характеристики представлена тремя участками:

1 – область нулевых или сверхмалых токов;
2 – область средних токовых нагрузок;
3 – область максимального тока.

Устройство ограничителя импульсных напряжений необходимо для предохранения сети с показателем 380/220 В. Это классическое напряжение для работы электросетей. Резкие перепады напряжения могут образовываться из-за ударов молний. Из-за грозы также образуется контактная разность в почве.

Как выглядит устройство

Также напряжение может меняться из-за всплеска в электросети. Они образуются при подключении или выключении различных приборов в одну сеть. Резкие скачки могут образовываться при присоединении мощных электрических приборов или каких-нибудь систем.

Принцип действия прибора: изнутри ОИН-1 оснащен варистором. По принципу работы они похожи на разрядники, которые применялись раньше.

УЗИП в щитке

В таком случае устройство будет устанавливаться параллельно предохраняемой электроцепи.

Если же по каким-то причинам величина напряжения в сети станет больше разрешенной, прибор просто замкнет проводку, таким образом предупредив угрозу от включенных за ним бытовых приборов.

Стандартом предусмотрена классификация устройств по следующим параметрам:

числу вводов;
по способу осуществления защитных функций;
по месту расположения;
по способу монтажа;
по набору защитных функций;
по степени защиты наружной оболочки;
по роду тока питания.

Предлагаем ознакомиться Для чего нужна труба на крыше

Так выглядят устройства для защиты от грозовых и коммутационных перенапряжений.

Обслуживание и диагностика ОПН

В процессе эксплуатации ограничители перенапряжения не являются одноразовым элементом. Поэтому могут многократно производить операции перевода импульсного разряда на заземляющую шину автоматически. Из-за особенностей протекания и величины перенапряжения ОПН может утрачивать заводские параметры, снижать эффективность работы до полного выхода со строя. Для предотвращения подобных ситуаций они подвергаются периодической проверке в процессе эксплуатации, которая регламентируется п.2.8.7 ПТЭЭП. При этом проверяется:

Сопротивление – не менее раза в 6 лет, измеряется при помощи мегаомметра.
Ток проводимости – проверяется только при условии снижения предыдущего параметра.
Пробивное напряжение и герметичность проверяются только после заводского ремонта или при приемке в эксплуатацию на заводе. Самостоятельно электроснабжающими и эксплуатирующими организациями такие меры диагностики для ограничителей не производятся.
Тепловизионные измерения должны выполняться в соответствии с регламентом изготовителя или местными планово-предупредительными ремонтами.

Также в процессе эксплуатации может выполняться внешний осмотр устройства на наличие подгаров, сколов, загрязнения или других дефектов в изоляции.

Как работает защитник от перенапряжений

Защитой обеспечиваются устройства, питаемые от шнуров сети 220V, подключенных к разряднику в распределительной коробке. Это касается как фазных, так и нейтральных проводников (в зависимости от выбранного типа защиты).

Общее правило заключается в том, что на одной стороне защитного устройства соединяем фазные проводники и, возможно, нейтральный проводник, а с другой стороны — защитный провод.

Когда напряжение в системе в норме, сопротивление между проводами очень велико, порядка нескольких ГигаОм. Благодаря этому ток не течет через разрядник.

Когда происходит скачок напряжения в сети, ток начинает протекать через ограничитель на землю.

В защитных устройствах класса B основным элементом является искровой промежуток. При нормальной работе сопротивление его очень велико. В случае искрового промежутка это сопротивление является гигантским, поскольку искровой промежуток это фактически разрыв цепи. Когда молния ударяет в элемент электрической установки напрямую, сопротивление искрового промежутка падает почти до нуля благодаря электрической дуге. Из-за появления очень большого электрического потенциала в искровом промежутке между ранее разделенными элементами создается электрическая дуга.

Благодаря этому, например, фазовый провод, в котором имеется большой всплеск напряжения и защитный провод, создают короткое замыкание и большой ток протекает прямо на землю, минуя внутреннюю электрическую установку. После разряда искровой промежуток возвращается в нормальное состояние — то есть разрывает цепь.

Полезное: Электромонтаж проводки в частном деревянном доме

Ограничитель класса C имеет внутри варистор. Варистор представляет собой специфический резистор, который обладает очень высоким сопротивлением при низком электрическом потенциале. Если в системе происходит скачок напряжения из-за разряда, его сопротивление быстро уменьшается вызывая протекание тока на землю и аналогичную ситуацию, как в случае искрового промежутка.

Разница между классом B и классом C заключается в том, что последний способен ограничивать всплески напряжения с меньшим потенциалом, чем прямой удар молнии. Недостатком этого решения является довольно быстрый износ варисторов.

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:

зеленое положение свидетельствует об исправности устройства и готовности к работе;
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:

сверху слева L — фазный провод;
сверху справа PE — защитный проводник заземления;
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.

Особенности подключения

ОМ-110

Для установки ограничителя мощности ОМ-110 можно отметить следующие особенности:

Установить ОМ–110 на штатное место (можно под ДИН рейку).
Подключить сеть 220 В, соблюдая соответствие нулевой и фазной шины.
Продеть провод нагрузки через специальное отверстие – там находится трансформатор тока, который и является датчиком потребленной электроэнергии.
Подключить контактор, согласно схемы. Работает ОМ-110 только при наличии контактора, который будет коммутировать напряжение на нагрузку.
Установить потенциометром мощность отключения.
Выставить время работы ОМ-110 в режиме перегрузки.
Задать время возврата ограничителя в исходное положение после срабатывания.

Схема подключения ОМ-110:

Более подробно увидеть процесс монтажа вы можете на видео ниже:

Как подключить однофазный ограничитель

После подключения необходимо проверить правильность работы ограничителя. Подать питание и подключить нагрузку меньшую расчетной. Должен гореть зеленый светодиод. Потом нужно подключить нагрузку, которая выше установленной. Должен загореться светодиод «перегрузка» и по истечении времени, которое устанавливается регулятором «задержка отключения», он должен отключить все потребители. При необходимости время можно откорректировать. После отключения возврат в исходное состояние происходит автоматически. Время возврата также можно изменить регулятором «повторное включение». Установка и настройка работы регулятора окончена.

ОМ-310

ОМ-310 используют при напряжении сети 380 В и мощности 3-40 кВт. Установка ограничителя мощности этой серии не отличается от предыдущего. Основное отличие состоит в том, что на него нужно подключить три фазы 380 В и нулевой провод. На лицевой панели два индикатора, позволяющие проводить настройку и контроль работы прибора, а также светодиодные индикаторы. Настройка этого устройства несколько отличается от ОМ-110. Достоинством является возможность подключения к компьютеру и его настройки.

Монтаж состоит в подключении всех трех фаз и нулевого провода к входным клеммам, как показано на схеме ниже:

Наглядная инструкция по монтажу предоставлена на видео:

Подключение ОМ-310

Нагрузка подключается через трансформаторы тока. Устанавливают параметры потребляемой мощности, времени отключения при перегрузке и времени восстановления после отключения. Обязательно использование контактора, который коммутирует нагрузку.

ОМ-630

ОМ-630 – трехфазный ограничитель мощности. Подключение происходит согласно схемы. Работает только с трансформаторами тока и реле нагрузки.

Подключить фазные провода и провод нулевой.
Присоединить контактор или несколько по потребности
Протянуть провода нагрузки через установленные отверстия в корпусе прибора
Подключить питание, после чего должен загореться светодиод, а через заданное время индикатор желтого цвета и включиться нагрузка.

Наглядно предоставлено правильное подключение на фото и схеме ниже:

Установка максимальной мощности, времени отключения и времени восстановления выполняются с помощью переключателей. Все регуляторы расположены на лицевой панели. Кроме указанных выше функций в ОМ-630 введена функция счетчика отключений. При срабатывании ограничителя в течении часа более определенного количества раз, нагрузка отключается на 10 минут. Эта регулировка тоже присутствует на лицевой панели.

На видео ниже наглядно показывается, как подключить и настроить ОМ-630:

Обзор ОМ-630

Данные аппараты, независимо от марки и типа защищают не только поставщика электроэнергии от перерасхода и хищения, но и потребителя от перегрузки домашней электросети и снижения вероятности возникновения пожара от перегрева изношенной электропроводки, в случае несоответствия мощности сети и потребления. Надеемся, вам были полезные наши советы и предоставленные инструкции по подключению ограничителей мощности 110, 310 и 630-й серии.

Будет интересно прочитать:

Как провести электричество на участок
Устройства защиты от перенапряжения в сети
Что такое реле контроля напряжения

Как работает защитник от перенапряжений

Когда происходит скачок напряжения в сети, ток начинает протекать через ограничитель на землю.

Полезное: Как соединить два провода без пайки

Устройство

Первичным и основным элементом, из чего состоит ограничитель перенапряжения, служит варистор, выполняющий роль нелинейного переменного резистора. Конструктивно ОПН состоят из варисторов, размещенных в корпусе, изготовленном из фарфора или высокопрочного полимера. Конструкция ограничителя выполнена с учетом условий, обеспечивающих взрывобезопасность, в случае возникновения токов . В зависимости от назначения и места установки ОПН могут быть исполнены в различных вариантах. Для ограничителей, используемых для защиты линий электропередач и оборудования промышленных объектов, на крышке корпуса предусмотрен контактный болт для подключения к сети, в комплект ОПН входит изолированная от контакта с землей плита основания.

Устройства, предназначенные для защиты от пиковых импульсов напряжения электрохозяйства квартиры или дачного домика, очень компактны, имеют привлекательный дизайн, а также снабжены устройством для крепления на . В зависимости от категории сложности, могут быть обустроены индикацией режимов работы и дистанционным управлением.

Устройство модульного ограничителя перенапряжения предоставлено на фото:

Корпус
Предохранитель
Сменный варисторный модуль
Указатель износа варисторного модуля
Насечки на зажимах

Как определить тип системы заземления

Для определения типа системы заземления нужно рассмотреть проводники PEN, то есть как они разделены. Если все готово, проводка похожа на систему TN-C-S. В этом случае для трехфазной цепи пять главных проводов выходят из основного распределительного щитка дома, а для однофазной цепи используются только три провода. PEN-проводники разделяются на два компонента: PE и N.

Обратите внимание! Если он не разделен, проводка будет работать в соответствии с системой TN-C: с 4 проводами от трехфазной системы и 2 проводами от однофазной системы, идущими от распределительного щита. Основываясь на описанных принципах, можно легко определить тип системы заземления

Во всех случаях, когда система TN-C используется в частных домах, рекомендуется перенести ее на схему TN-C-S, которая является более перспективной и безопасной

Основываясь на описанных принципах, можно легко определить тип системы заземления. Во всех случаях, когда система TN-C используется в частных домах, рекомендуется перенести ее на схему TN-C-S, которая является более перспективной и безопасной.

Как вычислить систему заземления

Ограничитель импульсных перенапряжений

Преимущества в использовании ОПН
Технические характеристики ОПН
Устройство ограничителей импульсных перенапряжений
Защита от импульсных перенапряжений

Среди множества защитных устройств широко известен такой высоковольтный аппарат, как ограничитель импульсных перенапряжений. Импульсные перенапрежения возникают в результате нарушений в атмосферных или коммутационных процессах и способны нанести серьезный вред электрооборудованию.

Основным средством защиты дома при попадании молнии служит громоотвод или молниеотвод. Но он не способен справиться с разрядом, проникшим в сеть через воздушные линии. Поэтому проводник, принявший на себя этот импульс, становится основной причиной выхода из строя электрооборудования и домашней аппаратуры, подключенной к данной сети. Чтобы избежать подобных неприятностей рекомендуется их полное отключение на период грозы. Гарантированная защита обеспечивается путем установки ограничителей перенапряжения (ОПН).

Преимущества в использовании ОПН

В обычных средствах защиты установлены карборундовые резисторы, а также соединенные последовательно искровые промежутки. В отличие от них в ОПН устанавливаются нелинейные резисторы, основой которых является окись цинка. Они объединяются в общую колонку, помещенную в фарфоровый или полимерный корпус. Таким образом, обеспечивается их эффективная защита от внешних воздействий и безопасная эксплуатация устройства.

Особенности конструкции оксидно-цинковых резисторов позволяют выполнять ограничителям перенапряжения более широкие функции. Они свободно выдерживают, независимо от времени, постоянное напряжение электрической сети. Размеры и вес ОПН значительно ниже, чем у стандартных вентильных разрядников.

Технические характеристики ОПН

Основной величиной, характеризующей работу ограничителя перенапряжения ОПН, является максимальное действие рабочего напряжения, которое может подводиться к клеммам прибора без каких-либо временных ограничений.

Ток, проходящий через защитное устройство под действием напряжения, называется током проводимости. Его значение измеряется в условиях реальной эксплуатации, а основными показателями служит активность и емкость. Общая величина такого тока может составлять до нескольких сотен микроампер. По этому параметру оцениваются рабочие качества ОПН.

Все импульсные ограничители способны устойчиво переносить медленно изменяющееся напряжение. То есть, они не должны разрушаться в течение определенного времени при повышенном уровне напряжения. Значения, полученные при испытаниях, позволяют настроить защитное отключение прибора по истечению установленного срока.

Величина предельного разрядного тока является максимальным значением грозового разряда. С ее помощью устанавливается предел прочности импульсного ограничителя при прямом попадании молнии.

Нормативный ресурс ОПН определяется и токовой пропускной способностью. Он рассчитывается для работы в наиболее тяжелых условиях, когда присутствуют максимальные грозовые или коммутационные перенапряжения.

Устройство ограничителей импульсных перенапряжений

Производители электротехники пользуются технологией и конструкторскими решениями, которые применяются в других электроустановочных изделиях. Прежде всего, это материал корпуса и габаритные размеры, внешний вид и прочие параметры. Отдельно решаются технические вопросы, связанные с установкой ОПН и его подключением к общим электроустановкам потребителей.

Существуют отдельные требования, предъявляемые именно этому классу устройств. Корпус ограничителя перенапряжений должен обеспечивать защиту от прямых прикосновений. Полностью исключается риск возгорания защитного устройства из-за перегрузок. При его выходе из строя на линии не должно быть коротких замыканий.

Современный ограничитель импульсных перенапряжений оборудуется простой и надежной индикацией. К нему может подключаться сигнализация дистанционного действия.