Подключение УЗИП к однофазной, трехфазной сети, в щитке (схема)

Для потребителей электроэнергии большое значение имеет качество параметров в электрических сетях поступающей электроэнергии. От этого напрямую зависит эффективность работы промышленного оборудования и бытовой техники. Для этого применяется комплексная система технических мер для стабилизации параметров электросетей и защиты оборудования потребителей. Одним из элементов этой системы является УЗИП.

Назначение и область применения УЗИП

Параметры напряжения в сетях не всегда стабильны и соответствуют установленным стандартам. Превышающие норму величины могут возникать по разным причинам:

• Попаданием в линию разряда молнии,
• Аварийному перехлесту проводов ЛЭП с разными фазами, фазы с нулем или заземлением;
• При коммутации на ТП или распределительных устройствах, причин много.

Такие аварийные ситуации приводят к большим скачкам напряжения и выходу из строя дорогостоящего оборудования потребителей электроэнергии. Техника часто после скачков напряжения восстановлению не подлежит, компании и частные лица несут убытки.

Чтобы избежать подобных случаев в цепи линий электропередач устанавливается УЗИП (устройство защиты импульсных перенапряжений). Они бывают различных моделей, отличаются по внешнему виду, габаритам, техническим характеристикам, устанавливаются на шинах ВРУ, в зданиях сооружениях различного назначения. Прежде всего, разделение осуществляется по назначению исходя из условий эксплуатации. Читайте также статью ⇒ Защита от повышенного напряжения в сети.

Классификация приборов УЗИП

• Приборы – I класса ставят в ВРУ промышленных объектов, административных зданий и жилых многоэтажных домов. Их основная задача уберечь электрические цепи, проводку зданий от выгорания при попадании разряда молнии в кабель или ЛЭП до ВРУ.
• Приборы – II класса устанавливаются в РЩ на отдельных объектах промышленного здания или квартирах в жилом доме. Эти устройства считаются вторичным элементом грозовой защиты и предотвращают последствия скачков напряжения при коммутации линий электропередач на трансформаторных подстанциях или других РУ.
• Приборы — III класса включают в сеть перед оборудованием и бытовой техникой потребителя. Они выравнивают остаточные скачки напряжения, несимметричный баланс между фазой и нулевым проводом, работают как фильтр помех от высокочастотного излучения. Для удобства монтажа и эксплуатации производители делают конструкции, которые можно устанавливать в РЩ на дин-рейку, в подрозетники и в корпусе розеточной вилки или тройника.

Виды УЗИП и принципы работы

Все приборы УЗИП имеют одно назначение, защиту оборудования в электросетях от импульсного перенапряжения. Достижение этой цели осуществляется разными путями, поэтому изделия отличаются по принципу работы и конструкции.

Искровые разрядники – работают по принципу искрового разряда в промежутках между проводниками фазы и заземления.

Вентильные разрядники – работают по такому же принципу, но с одной стороны воздушного зазора находится сопротивление, которое рассеивает энергию импульса напряжения.

Ограничители перенапряжения — в данном случае в качестве перемычки ставят варисторы обладающие свойствами нелинейного резистора. Для не посвященных, варисторы обладают уникальными вольт — амперными характеристиками для пропускания больших токов высокого напряжения.

Основой состава варистора является оксид цинка с добавлением окисей разных металлов, в такой смеси создается структура последовательности p-n переходов. Пропорции состава примесей и концентрация определяют пороговое напряжение, при котором p-n переходы открываются и ток устремляется в заземляющий контур. После снижения напряжения до установленной нормы p-n переходы закрываются, ток снижается до нулевого значения. Таким образом, импульсы перенапряжения отводятся от цепи потребителей.

Преимущество последней технологии в том, что она позволяет изготовить приборы компактные приборы в широком диапазоне величин напряжения, которые можно устанавливать в РЩ квартир и частных домов.

Недостаток приборов на варисторах в том, что элементы тепловой защиты после срабатывания подлежат замене, это снижает ресурс работы до 20 срабатываний. Для быстрого извлечения и установки УЗИП в цепи предусматривают специальные съемники.

Классические схемы подключения защиты от импульсов перенапряжения

Перед установкой в сети электропитания УЗИП необходимо осуществить монтаж контура заземления здания или убедится в его наличии и полном соответствии требованиям ПУЭ. Желательно пригласить контрольно-измерительную лабораторию для проверки соответствия основных технических параметров цепей проводки и заземления:

• Сопротивления петли фаза – ноль;
• Сопротивления заземляющего контура;
• Сопротивления изоляции проводников и другие технические характеристики.

При монтаже контура заземления учитывается много факторов, структура грунта, материал и геометрические формы заземлителей и шин, это требует детального рассмотрения в отдельной статье.

Большое роль имеет функциональное назначение здания или сооружения, какое оборудование в нем эксплуатируется, в зависимости от этого выдвигаются различные требования к заземлению:

• Для объектов с аппаратурой связи сопротивление растеканию токов должно не более 4 Ом. Для надежного срабатывания разрядников в цепях защиты воздушных линий связи не более 2 Ом;
• На трансформаторных подстанциях по требованиям ПУЭ (1.7.101) не более 4 Ом;
• В контурах заземления для молниеотводов не более 10 Ом (РД 34.21.122-87, п. 8);
• Для жилых домов и административных зданий с сетями 380 или 220 В с локальным заземлением по системе TN-C-S сопротивление растекания не более 30 Ом, ПУЭ (1.7.103).

Обратите внимания, что в цепи УЗИП иногда ставят плавкие предохранители, это повышает вероятность эффективной защиты. Особенности этого стандарта схемы заземления в том, что на входе Нейтральная шина соединяется с шиной контура заземления.

Существуют и другие стандарты подключения заземления

В данном случае шины заземления и нейтрали разделены, не имеют общего контакта

В схемах стандарта TN—S фаза и нейтраль к УЗИП подключаются через защитные автоматы

В современных сетях проводки чаще всего применяют стандарты заземления TN-C-S, но на некоторых объектах встречаются схемы стандарта TN-C.

На схеме стандарта TN-C показаны два варианта подключения УЗИП слевой стороны Т – образное подключение и с правой стороны V – образное. Считается что вариант V эффективней снижает импульсы перенапряжения и скорость срабатывания повышается.

При заземлении не соответствующем установленным нормативам ПУЭ аппараты УЗИП могут не сработать. Для защиты УЗИП от короткого замыкания в конструкции некоторых моделей или отдельно в цепи устанавливают автоматический выключатель или плавкий предохранитель. Так как ОПН используются чаще, особенно на бытовом уровне рассмотрим этот вариант приборов более подробно. Читайте также статью ⇒ Устройства защиты от импульсных перенапряжений.

Виды ограничителей перенапряжения на варисторах

Принцип работы этих компактных приборов одинаковый, описан выше, существенные отличия имеются по следующим признакам:

• Материал изоляции может быть фарфоровый или полимерный;
• Конструкция одной или несколькими съемными колодками;
• Величине порогового напряжения срабатывания;
• Конструкция для мест установки может быть под дин-рейку или цилиндрическая для вставки в предохранительные разъемы.

Модели, которые сделаны под дин-рейку бывают для одной или трехфазной сети, они так же разделяются по классам:

• С – ставятся в распределительном щите дома или квартиры;
• В – устанавливаются после розетки на конкретное оборудование, если есть риски что приборы класса «С» сработают не эффективно;
• D – подключаются перед высокочувствительной радиотехнической, электронной техникой, бытовыми приборами в качестве защиты от перенапряжения и фильтра наводимых в электросетях радиопомех.

Основные требования к каждому классу УЗИП

 Совет №1 Для эффективности рекомендуется устанавливать все три класса защиты, в противном случае один прибор может не достаточно срезать импульс высокого напряжения, аппаратура сгорит, деньги на ветер. Защита на трех уровнях с большой степенью вероятности гарантирует гашение импульсов перенапряжения.

Основные технические характеристики, по которым оценивается работа ОПН

Защита от импульсов перенапряжения осуществляется различных сетей, высокого напряжения 6 -10 кВт до понижающей трансформаторной подстанции, с низкой стороны 380/220В.

 Основные параметры УЗИП

Основные параметры ОПН для всех моделей общие, они могут существенно отличатся по величине:

• Максимальное рабочее напряжение, при величине которого ОПН не срабатывает, работая длительное время;
• Номинальное напряжение, при котором ОПН до срабатывания может продержаться до 10 минут;
• Устойчивость к токам короткого замыкания, при которых не пробивается защитная оболочка ОПН;
• Величина пропускания тока, эквивалентна в пределах класса защиты прибора;
• Расчетный ток коммутации импульса перенапряжения, при котором ОПН коммутирует фазу на контур заземления;
• Номинальный разрядный ток, величина зависит от класса прибора;
• Токи проводимости зависят от приложенного номинального напряжения, исходя из вольт-амперных характеристик варистора, они имеют очень маленькие величины.

 Характеристики узип разных производителей

Этапы монтажа УЗИП в распределительный щит

Рассмотрим бытовой случай, когда собирается РЩ с ОПН для квартиры или частного дома, подбирается щит соответствующего объема чтобы в нем разместить счетчик, вводные автомат защиты и отдельные автоматические выключатели по группам, УЗИП типа ОПН для установки на дин-рейку. Когда приобретены все элементы с соответствующими техническими характеристиками, провода для соединения, можно приступать к монтажу:

• На задней стенке внутри РЩ винтами крепиться листовая пластина, на которой устанавливаются дин-рейки и все остальные элементы. Для удобства сборки извлеките эту пластину и осуществляйте монтаж на столе;
• В первую очередь крепится к пластине узел учета(счетчик), обычно в левой верхней части;
• С правой стороны от счетчика на саморезы по металлу или болты крепим дин-рейку соответствующего размера, чтобы установить на нее вводной автомат и ОПН;
• На дин-реку в нижнем ряду устанавливается УЗО и защитные автоматы по группам;
• В самой нижней части расположены контактные колодки с винтовыми зажимами, для соединения проводов нейтрали и отдельно проводов заземления;
• Если остается место в РЩ можно поставить накладную розетку для открытой проводки.

Размещение элементов на пластине не регламентируется строго руководящими документами, отдельные элементы можно размещать справа или с лева, в зависимости от условий. Практика и показывает, что расключение проводов легче проводить сверху от вводного автомата, поэтому в верхней части размещают счетчик, вводной автомат, ОПН. Во втором ряду УЗО и автоматы защиты по группам, снизу колодки для заземления и нейтральных проводов. После размещения всех элементов можно приступать к подключению проводов. Для расключения всего РЩ требуется детальное рассмотрение в отдельной теме, рассмотрим, куда и как подключается ОПН:

• С нижней клеммы выхода вводного автомата фазный провод заводится на входную клемму верхней части ОПН;
• Если сеть трехфазная аналогичным образом подключаются остальные фазы на соответствующие клеммы;
• Выход с ОПН, клеммы в нижней части подключаются проводами на колодку или шину заземления;
• Нейтральный провод подключается на нижнюю клемму с знаком «N»;

Совет №2 Внимательно смотрите на обозначения клемм, есть варианты, когда заземление подключается к клемме в верхней части. Фазы маркируются буквой «L», нейтральный провод «N», заземление PEN или значком заземления.

Когда коммутация всех элементов закончена, пластина вставляется в корпус щита на стене, крепится болтами, потом на вход вводного автомата подключаются фазы входящего кабеля, провод заземления заводится на соответствующую колодку. Провода различных групп сети питания подключаются на выход соответствующих автоматов.

Обратите внимание, индикатор ОПН в исходном состоянии должен быть зеленого цвета, если он отработал защитную функцию индикатор красного цвета.

Ошибки при монтаже УЗИП в РЩ

• Не измеряют сопротивление контура заземления, в результате чего вся работа по установке УЗИП напрасна, если сопротивление ниже установленной нормы;
• Не обращают внимание на стандарты подключения контура заземления в сеть, от этого зависит схема подключения УЗИП;
• Устанавливается УЗИП одного класса, этого может быть не достаточно, эффективную защиту обеспечивает трехуровневая защита с приборами 1;2 и3 класса;
• Путают класс прибора и место его установки, приборы с варисторами класса С – ставят в РШ или ВРУ здания. В – класса, в РЩ квартиры и D – перед электронной аппаратурой.

Часто задаваемые вопросы

1. Есть ли смысл устанавливать плавкий предохранитель на линию нейтрали?

Да, при обрыве линий ЛЭП фаза часто попадает на нейтраль или заземление, в этом случае на розетку могут прийти две разные фазы это 380В. В нейтральную жилу или в заземление может попасть молния это сотни тысяч вольт.

2. Если через УЗИП при скачке напряжения проходит сотни тысяч вольт, какого сечения провода надо ставить?

Провода устанавливаются с расчетным сечением для всего дома на вводной автомат, если УЗИП ставится на отдельную группу освещения или розеток, то сечение такое же, как и в проводах этой группы. На вводе обычно 10 -16 мм²,

Группы освещения 07-1,5 мм², розетки 2.5 – 4 мм².