Выбор комплектации электросетей, часть 3

Напряжение в электросетях находится в пределах, которые определяют технические нормативы. Иногда напряжение все же отклоняется от этих параметров. Допустимое отклонение — ± 10% от номинального значения. Диапазон однофазной сети — от 198 до 242 В, для трехфазной — от 342 до 418 В. Отступление от этих параметров называются перенапряжениями. Защита от перенапряжения — важный этап в формировании бытовой электросети.

Почему происходит перенапряжение

Природа перенапряжений различна, влияет на их длительность и величину. Причиной длительных перенапряжений (более 0,01 с), как правило, служат неисправности трансформатора на электрической подающей станции или обрыва нулевого провода питающей сети. Значения этих перенапряжений невелики — от 230 до 380 В. Но они действуют длительное время, что небезопасно и для оборудования, и для человека. Другая причина — неравномерное распределение нагрузок во внешней сети по фазам. Оно приводит к перекосу фаз, в самой нагруженной напряжение снижается, а на незагруженной — увеличивается выше номинального.

Чтобы надежно защитить проводку от перенапряжения советуем создать многоуровневую систему защиты из УЗИП. Сделайте ее как минимум трехступенчайтой. В каждой ступени используйте устройства разного класса. При этом максимальный ток, проходящий через ступень, должен соответствовать ее номинальным характеристикам. Устанавливая устройства, проследите, чтобы промежуток между ступенями по кабелю питания был более 10 м. Это обеспечит правильную последовательность срабатывания УЗИП. Первую ступень защиты установите вне дома, во входном щите.

Савицкий-Александр-Дмитриевич-электрик.jpg

Савицкий Александр Дмитриевич

Мощные перенапряжения с токами до 100 кА происходят под влиянием грозовых разрядов. Длятся такие импульсы до сотни микросекунд, поэтому защитные устройства не успевают отреагировать на них: даже у самых последних моделей устройств срабатывают за миллисекунды. В результате в изоляции могут повредить изоляцию и стать причиной пробоя. Это не провоцирует короткое замыкание или нарушение функционирования сети. Однако в поврежденном месте появляется небольшой ток утечки, который защитными устройства могут не зафиксировать. В результате происходит повышенный нагрев изоляции, что ведет к ее досрочному выходу из строя. Со временем ток сопротивление изоляции становится меньше, а ток утечки увеличивается.

Исход такой ситуации, негативно влияющей на проводку и оборудование, несут угрозу для жизни человека. Поэтому домашнюю сеть защищают от перенапряжения комплексно, используя для этого различные устройства — УЗИП, ОП, РН и т.д.

Характеристики защитных устройств

О защитных возможностях устройства говорит его маркировка. Именно она отражает технические характеристики защитных автоматов. Рассмотрим наиболее важные их параметры.

Уровень напряжения защиты (Up) — значение остаточного напряжения, возникающего в результате прохождения разрядного тока на выводах устройств. Для приборов 1-го класса этот показатель должен быть менее 4 кВ, 2-го класса — не более 2,5 кВ, для 3-го — не более 1,5 кВ.

Максимальный разрядный ток (Imax) — значение импульса тока, которое защитное устройство должно выдерживать за раз, не выходя из строя.

Номинальный разрядный ток (In) — величина импульса тока, выдерживаемая УЗИП многократно. При этом подразумевается, что в перерывах между импульсами прибор охлаждается до комнатной температуры.

Максимальное длительное рабочее напряжение (Uc) — значение напряжения тока (переменного или постоянного), которое подается на выводы УЗИП длительно. Оно складывается из номинального напряжения и возможного повышения напряжения в нештатных ситуациях.

Номинальный ток нагрузки (Il) — величина максимального длительного тока, который может подаваться к нагрузке.

Устройство УЗИП и принцип работы варисторов

УЗИП (также их называют ограничителями перенапряжений или ОП) изготавливаются на базе варисторов или разрядников. Их снабжают индикаторными устройствами, которые срабатывают при поломке прибора.

Варистор — это полупроводниковый резистор. Он уменьшает сопротивление полупроводников при увеличении напряжения. Устройства на варисторах крепятся на DIN-рейку. При сгорании варистор извлекается из УЗИП и заменяется новым. Недостатком УЗИП с варисторами является необходимость в охлаждении после срабатывания для перехода к рабочему состоянию. При многократных разрядах это снижает уровень защиты. Варисторы часто используются в сетевых фильтрах. Это помогает защитить конкретные приборы с помощью подавления импульсных скачков напряжения.

Классификация ограничителей

Ограничители перенапряжений делятся классы или типы. Классификация происходит с учетом зоны, которую защищают устройства.

Класс B (или тип 1) имеют приборы, защищающие от атмосферных и коммутационных перенапряжений, которые прошли через разрядники внешних сетей класса A. Их используют на вводном устройстве жилого помещения. Устройства ограничивают перенапряжения до 4,0 кВ, защищая оборудование распределительного щита и вводные счетчики.

Класс C (тип 2) присваивается устройствам, которые сдерживают перенапряжение до 2,5 кВ. Они служат для защиты от перенапряжения, прошедшего через ограничители класса B. Установка и распределение данных устройств осуществляется в распределительных щитках в квартире или доме. Они защищают автоматические и дифференциальные выключатели, проводку, розетки, выключатели и т. д.

Класс D (тип 3) составляют устройства, защищающие от перенапряжения, прошедшего через приборы 2-го типа. Величина перенапряжений в этом случае ограничивается до 1,5 кВ. Ограничители этого типа могут вводиться в распределительные коробки или встраиваться в оборудование.

Ограничители серии ОП-101 изготавливаются на основе варисторов. Они защищают оборудование от импульсных (появившихся из-за ударов молнии) и коммутационных перенапряжений. Такой прибор срабатывает примерно за 25 нс. При скачке варисторы работают в проводящем состоянии. В результате ток возрастает и ограничивает дальнейшее увеличение напряжение на выводе. Когда волна перенапряжения проходит, ограничитель снова функционирует в непроводящем состоянии.