Ограничитель импульсных перенапряжений и схема установки разрядника

Критерии выбора устройства

Как правильно выбрать УЗИП с любым рабочим элементом (варистор, искровой разрядник, пробойный диод)? Как правило, следует учитывать следующие факторы:

к основным параметрам сети относятся номинальный ток, напряжение. Учитывается также эффект защиты (пропускная способность и уровень напряжения защиты);
факторы, которые могут оказать влияние на установку (конструкция, процесс подключения устройства);
чтобы защитить силовую цепь от негативных факторов, нужно установить УЗИП, учитывая концепцию области

Выбирая тип устройства, следует обратить внимание на текущую нагрузку. Система защиты цепи управления и измерения основана на типе защищаемого сигнала и выборе УЗИП;
изначально происходит определение основных параметров защищаемой цепи

С учётом номинального выдерживаемого напряжения сеть низкого напряжения 380/220 В разделяют на 4 категории (I-IV). Их нормированные значения составляют 1,5; 2,5; 4,0 и 6,0 кВ. Класс УЗИП должен соответствовать уровню защиты.

По каким критериям выбирается ограничитель напряжения

Обратите внимание! Уровень защиты выбранного УЗИП не должен быть больше выдерживаемого напряжения сети. Также параметры устройства определяются по:

Также параметры устройства определяются по:

номинальному напряжению;
максимальному непрерывному рабочему напряжению в течение длительного времени;
амплитуде импульсного тока, который может пройти по одному разу без повреждения цепи и устройства защиты (это относится к классу 1);
амплитуде импульса с показателем 8/20 мкс, SPD (для класса II);
амплитуде импульса тока, проходящего через УЗИП. Следовательно, устройство защиты от перенапряжений может выдерживать многократно;
верхнему уровню напряжения защиты, который характеризует УЗИП, ограничивая напряжение на клемме при протекании тока;
допустимому сопутствующему току (для разрядников);
времени срабатыванию.

Как выбрать УЗИП?

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

Система заземления бывает трех типов:

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

Не менее важно обратить на выдерживаемую температуру при приобретении устройства. Большинство УЗИП рассчитано на работу при температуре до -25

Если в вашем регионе очень холодный климат, и зимы бывают суровыми, тогда электрощит не должен находиться на улице, иначе устройство выйдет из строя.

При выборе УЗИП также необходимо учесть следующие факторы:

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

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

Также важно учитывать выдерживаемое устройством напряжение. Для устройств I-го класса этот показатель не превышает 4 кВ

Устройство II класса выдерживает уровень напряжения до 2,5 кВ, а устройство III класса до 1,5 кВ.

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

При подключении УЗИП для защиты оборудования важно учитывать его номинальный постоянный или переменный ток, который может поддаваться нагрузке. Это интересно: АСТУЭ — расшифровка, принцип работы, отличие от АСКУЭ

Это интересно: АСТУЭ — расшифровка, принцип работы, отличие от АСКУЭ

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

Устройство

Если посмотреть на фото ограничителя от перенапряжения, то можно быстро разобраться даже на глаз во многих частях, из которых он состоит. Во главе угла тут варистор, который берет на себя роль переменного нелинейного резистора. Их в составе несколько штук. Все они размещаются в корпусе, которые выполнен из фарфоровой части и полимеров высокой прочности.

По конструкции ОПН создается таким образом, чтобы вся система была полностью безопасна от возгораний и взрывов. Особенно это характерно в моменты, когда происходит замыкание.

Очень многое в данном случае зависит от того, куда вы хотите поставить этот прибор. Из-за этого фактора подбираются виды ограничителей перенапряжения. Есть те, кто созданы для защитных функций на линиях электропередач и на оборудовании громоздких промышленных объектах.

Если же говорим про приборы, используемые в квартирах, частных домах и дачах, то они компактны. Их главная функция – предохранение электрических устройств от пиковых показателей.

У них всегда есть удобные крепежные элементы, да и над дизайном уже стали неплохо работать, хотя обычно это элементы находятся далеко от человеческих глаз. Уже есть специальные пульты дистанционного управления и индикаторы, которые влияют на режимы работы.

Что входит в модульный ограничитель:

Корпус
Предохраняющая часть
Сменный варистор
Указывающий износ модуль варистора
Зажимные насечки
Принципы работы

Некоторые технические характеристики опн вам уже известны, а вот принципы их жизнедеятельности не совсем. Вольтамперные характеристики (ВАХ) действуют нелинейно у варисторов. Для их трудоспособности необходим материал с примесями окиси цинка и оксидами иных металлов.

Резистор находится в состоянии покоя, когда напряжение соответствует значениям по номиналу. В варисторах совсем незначительные величины, что объясняется характером емкости.

Если возникает какой-то импульс, который может в конечном итоге привести к поломке изоляционных свойств, то ОПН переносит серьезные колебания тока. Перенапряжения не происходит, а величина в электрооборудовании быстро снижается до безопасных величин.

Трехфазная установка

В трехфазной схеме увеличивается ширина ограничителя и количество защищаемых соединений. Однако принцип функционирования ограничителя остается неизменным. Наиболее часто используемые трехслойные системные защитные устройства, работающие в системе 4 + 0, что означает присоединение к разряднику следующих линий:

3-фазные провода
1 нейтральный провод

Каждый из проводов подлежащих защите имеет равные права, то есть возможные перенапряжения устраняются путем подачи тока на защитную установку и, как результат, на землю.

Конечно для установок TN-C (установка без отдельного защитного провода) можно приобрести защитные устройства только с 3 защищаемыми разъемами. Затем с нижней стороны подключите ограничитель к полосе PEN (нейтральная защита).

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.

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.

Как работает защитник от перенапряжений

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

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.

Принцип действия устройства

Принцип действия защитного устройства достаточно прост. Как правило, УЗИП может мгновенно устранить перенапряжение. Это несложная схема отвода напряжения. К примеру, если напряжение нормальное, то сопротивление варистора будет определяться мегаомами. Если на линии появляется перенапряжение, тогда варистор перемещается в категорию кабеля. Через проводник проходит электрический ток, который устремляется в заземление.

Как работает ограничитель напряжения

К сведению! Принцип работы УЗИП классифицируют по двум категориям: вентильные/искровые разрядники. Обычно их применяют для сетей с высоким напряжением, как и защитные устройства с варисторами.

Когда в разрядниках фиксируется действие грозового разряда при перенапряжении, тогда это может пробить воздушный проход в перемычке, которая соединяет фазы с контуром заземления. Импульс с высоким напряжением бьет в землю. В случае с вентильными разрядниками понижение высоковольтного импульса в цепи с искровым промежутком происходит на резисторе.

УЗИП в газонаполненных разрядниках подходят для строений, где внешняя система молниезащиты или подача электроэнергии происходит по воздуху за счет спецлиний.

Оборудования с варистором подключаются параллельно с защищаемым устройством. В случае отсутствия импульсного напряжения ток, который идет через варистор, составляет почти ноль. Однако при возникновении перенапряжения сопротивление оборудования резко падает, оно пропускает ток, рассеивая поглощенную энергию, что приводит к снижению напряжения до номинала. Таким образом варистор возвращается в непроводящий режим.

УЗИП обладает встроенной тепловой защитой, которая исключает выгорание при истечении срока эксплуатации. Однако со временем устройство выходит из строя, и нужно произвести замену ограничителя напряжения. О неполадках информирует сам индикатор.