Меню

Устройство защиты сетей переменного тока



Обзор устройств для защиты от перенапряжения в сети

В современных бытовых приборах используется чувствительная электроника, что делает эти устройства уязвимыми перед перепадами напряжения. Поскольку устранить их не представляется возможным, необходима надежная защита. К сожалению, ее организация не входит в сферу обязанностей службы ЖКХ, поэтому заниматься этим вопросом приходится самостоятельно. Благо защитные устройства приобрести сегодня не проблема. Прежде чем перейти к описанию и принципу действия таких приборов, кратко расскажем о причинах, вызывающих скачки напряжения, и их последствиях.

Что такое перепад напряжения и его природа?

Под этим термином подразумевается краткосрочное изменение амплитуды напряжения электросети, с последующим восстановлением, близким к первоначальному уровню. Как правило, длительность такого импульса исчисляется я миллисекундами. Существует несколько причин для его возникновения:

  1. Атмосферные явления в виде грозовых разрядов, они способны вызвать перенапряжение в несколько киловольт, что не только гарантированно выведет электроприборы из строя, а и может стать причиной пожара. В данном случае жителям многоэтажек проще, поскольку организация защиты от таких предсказуемых явлений входит в обязанности поставщиков электричества. Что касается частных домов (особенно с воздушным вводом), то их жильцы должны самостоятельно заниматься этим вопросом или обращаться к специалистам.
  2. Скачки при коммутационных процессах, когда происходит подключение-отключение мощных потребителей.
  3. Электростатическая индукция.
  4. Подключение определенного оборудования (сварка, коллекторный электродвигатель и т.д.).

На рисунке ниже наглядно продемонстрирована величина грозового (Uгр) и коммутационного импульса (Uк) по отношению к номинальному напряжению сети (Uн).

Грозовой и коммутационный импульсы перенапряжения

Грозовой и коммутационный импульсы перенапряжения

Для полноты картины следует упомянуть и о долгосрочном повышении и понижении напряжения. Причиной первого является авария на линии, в результате которой происходит обрыв нулевого провода, что вызывает повышение до 380 вольт. Нормализовать ситуации никакими приборами не получится, потребуется ждать устранения аварии.

Длительное снижение напряжения можно часто наблюдать в сельской местности или дачных поселках. Это связано с недостаточной мощностью трансформатора на подстанции.

В чем заключается опасность перепадов?

В соответствии с допустимыми нормами, допускается отклонение от номинала в диапазоне от -10% до +10%. При скачках напряжение может существенно выйти за установленные границы. В результате блоки питания бытовой техники подвергаются перегрузке и могут выйти из строя или существенно сократить свой ресурс. При высоких или длительных перепадах велика вероятность возгорания проводки, и, как следствие, пожара.

Пониженное напряжение также грозит неприятностями, особенно к этому критичны компрессоры холодильных установок, а также многие импульсные блоки питания.

Защитные устройства

Существует несколько видов защитных устройств различающихся как по функциональности, так и по стоимости, одни из них обеспечивают защиту только одному бытовому прибору, другие – всем имеющимся в доме. Перечислим хорошо зарекомендовавшие себя и наиболее распространенные защитные устройства.

Сетевой фильтр

Наиболее простой и доступный по деньгам вариант защиты маломощного бытового оборудования. Отлично зарекомендовал себя при бросках до 400-450 вольт. На более высокие импульсы устройство не рассчитано (в лучшем случае оно примет удар на себя, спасая дорогостоящую аппаратуру).

Фильтр удлинитель Swen Fort Pro

Фильтр удлинитель Swen Fort Pro

Основной элемент защиты у такого устройства – варистор (полупроводниковый элемент изменяющий сопротивление в зависимости от приложенного напряжения). Именно он выходит из строя при импульсе более 450 В. Вторая важная функция фильтра – защита от высокочастотных помех (возникают при работе электродвигателя, сварки и т.д.) отрицательно влияющих на электронику. Третьим элементом защиты является плавкий предохранитель, срабатывающий при КЗ.

Не следует путать фильтры с обычными удлинителями, которые не обладают защитными функциями, но похожи по внешнему виду. Чтобы различить их достаточно посмотреть паспорт изделия, где приведены полные характеристики. Отсутствие такового должно само по себе вызывать подозрение.

Стабилизатор

В отличие от предыдущего типа приборы этого класса позволяют нормализовать напряжение в соответствии с номинальным. Например, установив границу в пределах 110-250 В, на выходе устройства будет стабильные 220 В. Если напряжение выйдет за пределы допустимого, прибор отключит питание и возобновит его подачу после нормализации работы электросети.

Стабилизатор EDR-1000 от производителя Luxeon

Стабилизатор EDR-1000 от производителя Luxeon

В некоторых случаях (например, в сельской местности) установка стабилизатора является единственным способом повысить напряжение до необходимой нормы. Бытовые стабилизаторы выпускают двух модификаций:

  • Линейные. Они предназначены для подключения одного или нескольких бытовых приборов.
  • Магистральные, устанавливаются на входе электросети здания или квартиры.

И первые, и вторые следует подбирать исходя из мощности нагрузки.

Источники бесперебойного питания

Основное отличие от предыдущего типа является возможность продолжения подачи питания подключенного устройства после срабатывания защиты или полного отключения электричества. Время работы в таком режиме напрямую зависит от емкости аккумуляторной батареи и мощности нагрузки.

Бесперебойный блок питания APC, модель SC-420

Бесперебойный блок питания APC, модель SC-420

В быту эти устройства в основном используются для подключения стационарных компьютеров, чтобы при проблемах с электросетью не потерять данные. При срабатывании защиты ИБП будет продолжать подачу питания в течение определенного времени, как правило, не более получаса (зависит характеристик устройства). Этого времени вполне достаточно, чтобы сохранить необходимые данные и корректно отключить компьютер.

Современные модели ИБП могут самостоятельно управлять работой компьютера через USB интерфейс, например, закрыть текстовый редактор (предварительно сохранив открытые документы), после чего произвести отключение. Это довольно полезная функция, если пользователь при срабатывании защиты не находился рядом.

Устройства защиты от импульсных перенапряжений

Все перечисленные выше приборы обладают общим недостатком, у них не реализована действенная защита от импульса высокого напряжения. Если таковой произойдет, он, практически гарантированно выведет такие устройства из строя. Следовательно, защита должна быть организована таким образом, чтобы после срабатывания можно было оперативно привести ее в рабочее состояние. Этому требованию, как нельзя лучше отвечают УЗИП. На их основе организуется многоуровневая система защиты внутренних линий частного дома.

Одна из принятых классификаций таких устройств показана в таблице.

Таблица 1. Классификация УЗИП

Категория Применение
В (I) Обеспечивают защиту при прямом попадании грозового разряда по системе молниезащиты. Место установки – вводно-распределительное устройство или главный распределительный щит. Основная нормирующая характеристика – величина импульсного тока.
С (II) Защищают токораспределительную сеть от коммутационных импульсов, а также играют роль второго защитного уровня при грозовом разряде. Место установки – распределительный щит.
D (III) Обеспечивают последний уровень защиты, при которой к потребителям не допускаются остаточные броски напряжения и дифференциальные перенапряжения. Помимо этого обеспечивается фильтрация высокочастотных помех. Установка производится перед потребителем. Могут быть выполнены в виде модуля под розетку, удлинителя и т.д.

Пример организации трехуровневой защиты продемонстрирован ниже.

Организация трехуровневой защиты от перенапряжения

Организация трехуровневой защиты от перенапряжения

Конструктивные особенности УЗИП.

Устройство представляет собой платформу (С на рис. 6) со сменным модулем (В), внутри которого находятся варисторы. При их выходе из строя индикатор (А) изменит цвет (в приведенной на рисунке модели на красный).

УЗИП Finder

УЗИП Finder (категория II)

Внешне устройство напоминает автоматический выключатель, крепление – такое же (под DIN рейку).

Особенностью УЗИП является необходимость замены модулей при выходе варисторов из строя (что довольно просто). Конструкция модулей выполнена таким образом, что установить их на платформу с другим номиналом невозможно. Единственный серьезный недостаток связан с характерными особенностями варисторов. Им необходимо время, чтобы остыть, многократное попадание грозового разряда существенно усложняет этот процесс.

Защитное реле

В завершении рассмотрим реле контроля напряжения (РКН), эти устройства способны обеспечить защиту бытовых приборов от коммутационных импульсов, перекоса фаз, а также пониженного напряжения. С грозовыми импульсами они не справятся, поскольку на это не рассчитаны. Их сфера применения – защита внутренней сети квартиры, то есть там, где обеспечение грозозащиты входит в обязанности электрокомпаний.

Приборы могут устанавливаться во входном щитке, непосредственно, после электросчетчика, для этого предусмотрено крепление под DIN рейку.

РКН можно подключать после счетчика

РКН можно подключать после счетчика

Помимо этого выпускаются модификации приборов в виде удлинителей питания и модулей под розетку.

РКН в виде удлинителя и розеточного модуля

РКН в виде удлинителя и розеточного модуля

Данные устройства могут произвести только защитное отключение сети, при выходе напряжения за указанные пределы (устанавливается кнопками управления), после нормализации электросети производится ее подключение. Стабилизация и фильтрация не производятся.
https://www.youtube.com/watch?v=AyTLz6G9Ul8

Предостережения

Не следует доверять защиту своего дома самодельным конструкциям, в бытовых условиях бывает проблематично настроить собранную схему и протестировать ее работу в критических режимах.

Не имея практического опыта в организации грозозащиты, не стоит пытаться реализовать ее самостоятельно, эту работу лучше доверить профессионалам. Рекомендуем рассматривать эту часть статьи как информационную.

Все манипуляции с электрощитом, приборами и проводкой необходимо проводить только при отключенном электропитании.

Читайте также:  Реактивная составляющая тока двигателя

Источник

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?

Широкое распространение получили УЗИП с быстросъемным креплением для установки на DIN-рейку

Широкое распространение получили УЗИП
с быстросъемным креплением для установки на DIN-рейку

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.

Схема подключения УЗИП в однофазной и трехфазной сети

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.

Каскадная защита УЗИП

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.

Оценка значимости защищаемого оборудования

Оценка значимости защищаемого оборудования

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

Оценка риска воздействия на объектОценка риска воздействия на объект

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):

Выбор оборудования по МЭК 6036

  • 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.
Читайте также:  Как получить ток из катушки электрической

Выбор оборудования по МЭК 6036

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.

Минимальное требуемое значение Uc для УЗИП в зависимости от системы заземления сети

Минимальное требуемое значение Uc для УЗИП в зависимости от системы заземления сети

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.

Выбор защитной аппаратуры: чувствительное оборудование и оборудование зданияВыбор защитной аппаратуры: чувствительное оборудование и оборудование здания Выбор защитной аппаратуры: бытовая техника и электроникаВыбор защитной аппаратуры: бытовая техника и электроника Выбор защитной аппаратуры: производственное оборудованиеВыбор защитной аппаратуры: производственное оборудование Выбор защитной аппаратуры: ответственное оборудованиеВыбор защитной аппаратуры: ответственное оборудование

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»

Источник

Выбор устройств защиты электрической сети

Основным этапом электрификации, является выбор устройств защиты внутренней электрической сети и оборудования от различных аварийных ситуаций.

К таким приборам относятся автоматические выключатели, устройства защитного отключения (УЗО), дифференциальные автоматы, реле напряжения, стабилизаторы. В сетях частного сектора на вводе зачастую устанавливают устройства защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП), возникающих при грозовых разрядах. В квартирных внутренних сетях защиту от импульсных перенапряжений и грозовых разрядов не устанавливают, так как она, как правило, входит в общую защитную систему всею многоквартирного дома.

Защитные устройства подбираются для каждой группы по типу и характеристикам в соответствии со значениями потребляемой мощности и номинального тока, полученными в предыдущих расчетах. При этом определяются последовательность и способ их подключения, учитываются также принятые сечения проводов.

Защитные устройства устанавливаются, как правило, в электрических распределительных щитах, смонтированных на вводе. С подробным описанием функционального назначения различных защитных устройств можно ознакомиться в соответствующем разделе.

Выбор автоматического выключателя

Автоматические выключатели служат для защиты проводки от токов перегрузки и короткого замыкания. Эту же задачу могут выполнять и плавкие предохранители. Автоматические выключатели подбираются в первую очередь по допустимой величине номинального тока для проводки, используемой в цепи данной группы.

Для бытовых сетей изготавливаются автоматические выключатели с номинальными токами в 6; 10; 16; 20; 25; 32; 40; 50; 63 А.

При выборе автомата необходимо также учитывать класс прибора, его отключающую способность и класс токоограничения.

Для защиты цепей, в которых присутствуют лампы накаливания и нагревательные приборы, следует применять автоматические выключатели класса В. Для всех остальных бытовых нагрузок подойдут устройства класса С. Отключающая способность автоматического выключателя для медной проводки должна быть не менее 4500 А при сечении до 2,5 мм2 и не менее 6000 А при сечении 2,5 мм2 и выше. Класс токоограничения следует выбирать не ниже 2, а лучше 3.

Технические характеристики автоматических выключателей отражены в маркировке, имеющейся на корпусе.

Следует особо подчеркнуть, что автоматический выключатель защищает от сверхтоков именно электропроводку, но не подключенную к ней технику, которая, как правило, оснащена собственной встроенной защитой от короткого замыкания и перегрузки. Автоматический выключатель не может защитить и людей от поражения электрическим током. Поэтому номинальный ток автоматического выключателя выбирается прежде всего исходя из возможностей проводки и должен быть на один порядок меньше значения допустимого тока для защищаемого провода, но ни в коем случае не должен его превышать.

Выбор автомата по количеству полюсов осуществляется в зависимости от его функционального назначения. Для защиты отдельной группы, как правило, применяют однополюсный автоматический выключатель, который может разрывать только фазный провод, тогда как провод рабочего нуля заводится на нулевую шину в обход автомата. Двухполюсный автомат обычно устанавливают на вводе в дом или квартиру. Он служит для полного отключения электропроводки от источника напряжения. Двухполюсный автомат используется также для защиты проводки, куда подключаются мощные потребители. Использование однополюсного автомата в качестве вводного является ошибкой, так как при его отключении (в случае ремонта) разрывается только фазный провод, тогда как нулевой провод случайно может оказаться под напряжением. Трех- и четырехполюсные автоматические выключатели применяются только в трехфазной сети.

Наибольшее распространение получили автоматические выключатели серии ВА таких известных фирм, как IEK, ДЭК, ИНТЭС, EKF. Они вполне доступны по цене и зарекомендовали себя как достаточно надежные устройства. Автоматические выключатели серии ABB (Legrand, Siemens) относятся к более дорогим устройствам- Они имеют перегрузочную способность по току около 6-8 кА и высокую механическую износостойкость. Кроме того, изготовители этой серии предлагают и дополнительное оснащение (крышечки, индикаторы и т.д.). Однако выбор дорогих автоматов предполагает использование и других элементов электрической системы той же ценовой категории.

Выбор устройства защитного отключения (УЗО)

Эффективными средствами защиты от поражения электрическим током являются устройства защитного отключения (УЗО). Эти приборы также защищают строение от возникновения пожара при разрушении изоляции проводки. УЗО, как правило, устанавливают в цепи, питающей помещения с повышенной влажностью (кухня и ванная комната). Именно в них возникает наибольшая опасность для человека. Здесь часто устанавливаются электрические приборы с металлическими корпусами, которые могут оказаться под напряжением. В таких помещениях проходят металлические водопроводные и газовые трубы, которые являются хорошими заземлителями. УЗО в первую очередь устанавливается в цепь группы розеток.

По конструкции УЗО бывают электромеханическими и электронными. Электромеханические УЗО отличаются высокой степенью надежности и способны гарантированно срабатывать при любом уровне напряжения в сети, но и стоят они гораздо дороже. Электронные УЗО на порядок дешевле, но их надежность в силу конструктивных особенностей находится в прямой зависимости от стабильности напряжения в сети и поэтому не всегда могут выполнить свою задачу. Однако в большинстве случаев их работоспособность не вызывает сомнений, и поэтому зачастую предпочтение отдается именно электронным УЗО. Использование электронных УЗО вполне оправданно, если в сети дополнительно установлен стабилизатор напряжения. Все важнейшие характеристики УЗО обычно содержатся в маркировке прибора на его лицевой панели и в сопроводительной технической документации.

УЗО устанавливается в распределительном щите после автоматического выключателя. При этом номинальный ток УЗО должен быть на ступень большим, что позволит ему некоторое время (до срабатывания автомата) работать в режиме перегрузки без выхода из строя. Например, при токе перегрузки, превышающем номинальный на 45 %, автоматический выключатель может сработать в течение одного часа.

УЗО подбирается по величине тока утечки (по-другому, тока срабатывания) и времени срабатывания, которые являются его основными характеристиками. Расчетный ток утечки для бытовой сети, как правило, находится в пределах от 10 до 30 мА, а время срабатывания должно составлять в среднем от 10 до 30 мс.

При выборе УЗО следует также учитывать максимальную величину тока короткого замыкания для данного прибора. Эта характеристика определяет способность прибора выдерживать сверхтоки, возникающие в цепи при коротком замыкании. Дело в том, что при коротком замыкании автоматический выключатель сработает, например, через 10 мс, и это время УЗО будет находиться под воздействием сверхтока и должно сохранить при этом работоспособность. Значения максимального тока короткого замыкания для различных УЗО лежат в пределах от 3000 до 10000 А, а минимально допустимое значение — 3000 А. Для определения типа УЗО (АС, А, В, S, G) следует учитывать характер нагрузки в защищаемой группе. Если в цепь включаются современные приборы, имеющие в своем составе импульсные блоки питания, выпрямители, тиристорные регуляторы, то предпочтительнее устанавливать УЗО типа А. УЗО типа АС используется лишь в цепях, куда не будут подключаться устройства с выпрямительными элементами. Номинальный ток УЗО выбирается из следующего ряда: 10, 13, 16, 20, 25, 32, 40, 63, 80, 100, 125 А.

Читайте также:  Поражающие факторы в зависимости от силы тока

При организации многоуровневой защиты после главного автоматического выключателя может также устанавливаться селективное УЗО типа S для отключения всей сети в случае появления тока утечки. Оно должно срабатывать с задержкой во времени по отношению к УЗО, защищающим отдельные группы потребителей.

Выбор реле напряжения (РН)

Для защиты внутренней сети при недопустимых колебаниях напряжения можно использовать реле напряжения (РН). Это весьма эффективное устройство для защиты оборудования от резких скачков напряжения, которые возникают в результате обрыва нейтрали, перегрузки, перекоса фаз и т.п. Это устройство позволяет устанавливать верхний и нижний пороги срабатывания с последующим автоматическим включением после восстановления нормального режима в сети. Главным параметром реле напряжения является его быстродействие. Важной характеристикой РН является сила тока, который реле способно пропустить без выхода из строя. В зависимости от нагрузки устройства могут быть рассчитаны на номинальные токи в 16, 30, 40, 60, 80 А.

Реле напряжения, как правило, устанавливают в распределительном щите на DIN-рейку сразу после главного автоматического выключателя. Значение номинального тока РН принимают равным или на порядок большим по сравнению со значением номинального тока автомата. На трехфазном вводе обычно устанавливают по однофазному реле напряжения на каждую фазу (при отсутствии трехфазных потребителей).

Для нашего примера можно использовать реле напряжения с номинальным током в 40 или 60 А.

Реле напряжения позволяет обеспечить надежную защиту дорогостоящего оборудования от скачков напряжения при авариях во внешних сетях.

Приобретая защитные устройства, следует помнить, что их качество и надежность станут гарантией безопасной работы всей сети на долгие годы. Поэтому учитывать нужно не только характеристики приборов, но и качество их изготовления, подтвержденное соответствующими сертификатами. В любом случае предпочтение следует отдавать известной фирме, которая предлагает полный ассортимент защитных устройств.

Источник

Устройства защиты электрических сетей

Устройства защиты электрических сетей применяют как в промышленных высоковольтных, так и в бытовых электроустановках. Назначение их — предупреждение аварийных ситуаций в цепях тока, вызывающих поражения человека и животных, выход из строя электроприборов, пожары.

Причины возникновения аварийных ситуаций

Основными причинами неисправностей в электрической сети являются:

  • утечки тока из-за поврежденной или изношенной изоляции, отсыревших контактов;
  • короткое замыкание из-за неправильного подключения электрических приборов;
  • возникновение токов, превышающих характеристики проводов из-за подключения приборов недопустимо большой мощности;
  • короткое замыкание из-за повреждения изоляции электрических кабелей;
  • кратковременных скачков (импульсов) напряжения, происходящих, как правило, из-за разрядов молний;
  • колебания напряжения из-за аварий во внешней электрической сети, подающей энергию в электроустановку.

В зависимости от причины неисправности, для предупреждения последствий применяют разные устройства защиты электрических сетей. Иногда, для более надежной защиты их комбинируют или устанавливают совместно одно с другим.

Виды устройств

Устройства защиты подразделяются на предохранители и автоматические устройства. Как правило, их устанавливают на вводе в электроустановку. Электроустановкой называют всю систему электропроводки, выключатели, розетки, электроприборы и оборудование, находящиеся в пределах одного здания или хозяйственного объекта.

Согласно ГОСТ19431-84 электроустановкой называют энергоустановку, предназначенную для производства или преобразования, передачи, распределения или потребления электрической энергии.

Предохранители, как правило, представляют собой плавкие вставки. Они чаще выполнены в керамическом корпусе, в котором смонтирован легкоплавкий проводник. Как известно из школьной физики, температура проводника прямо пропорциональна произведению квадрата силы тока и сопротивления проводника. Поэтому, например, при увеличении тока втрое, электрический проводник нагревается в девять раз сильнее.

Материал и сечение плавкой вставки в предохранителе подобраны таким образом, чтобы не допустить возникновения в сети больших токов, способных вызвать разрушения проводки или выхода из строя электрических приборов. Образно говоря, плавкая вставка расплавится раньше, чем любой из проводов в электроустановке.

Предохранители широко использовали в качестве защитных устройств почти до конца прошлого века. Но в некоторых случаях, в электрических сетях с большим напряжением, применяют их и сейчас. Однако время отключения сети плавкими предохранителями достаточно велико и не всегда гарантирована защита электроустановки. К тому же, после срабатывания предохранители приходится заменять на новые.

Автоматические устройства защиты электрических сетей

В настоящее время автоматические устройства защиты электрических сетей являются наиболее надежными. Чаще всего применяют следующие виды:

  • автоматические выключатели;
  • устройства защитного отключения;
  • дифференциальные автоматы;
  • устройства защиты от импульсных перенапряжений;
  • стабилизаторы.

При правильном выборе такого приспособления обеспечивается гарантированная защита электросети от неисправностей, вызванных причинами, указанными выше. Выбор автоматического электрического устройства защиты должен учитывать его тип, назначение, номинал.

Автоматические выключатели

Эти приборы представляют собой коммутационные аппараты, предназначенные для включения и отключения тока при помощи ручного управления, а также автоматического отключения тока при увеличении его сверх значении, превышающего номинал прибора.

Другими словами, правильно подобранный автоматический выключатель должен прервать линию, как только сила тока превысит допустимую для цепи, в которую он установлен. Ток может увеличится от короткого замыкания или включения мощной нагрузки. Для защиты однофазной электрической сети устанавливают однополюсный или двухполюсный, а для защиты трехфазной — трехполюсный автоматический выключатель. Очень редко применяют четырехполюсные устройства, способные отключать сразу все четыре (включая нейтральный или «нулевой») проводника в трехфазной электрической сети при возникновении аварийной ситуации.

Таким образом, задача автоматического выключателя — обесточивать цепи при возникновении перегрузок и короткого замыкания, вызывающих перегрев проводника, что особенно важно, если это кабель для электропроводки в деревянном доме .

Устройства защитного отключения

В отличие от автоматических выключателей, устройства защитного отключения (УЗО) предназначены для защиты электросетей от утечки. Она в незначительном количестве всегда присутствует в любой электрической цепи. А вот в опасных значениях утечка может возникать по нескольким причинам:

  • неисправность электроприбора из-за пробоя фазного проводника на корпус;
  • попадание влаги на контакты для подключения проводов;
  • недостаточные свойства изоляции в проводке из-за естественного износа или механического повреждения.

Следствием утечки могут быть поражение человека или домашних животных, а также возгорание изоляции проводов.

Задача УЗО — при обнаружении утечки в цепи, отключить подачу тока в течение короткого промежутка времени. Если это сделано вовремя, воздействие электричества будет настолько мало, что любой живой организм не почувствует его, а горючий материал не успеет воспламениться.

Однако при возникновении перегрузок или короткого замыкания в сети, УЗО не сработает.

Дифференциальные автоматы

Дифференциальный автомат объединяет в своей конструкции УЗО и автоматический выключатель. Поэтому правильное название устройства — дифференциальный автоматический выключатель. Он способен отключать сеть, питающую электроустановку, и в случае утечки тока в ней, и в случае превышения нагрузки или короткого замыкания.

Устройства защиты цепей

Как правило, дифференциальный автомат устанавливают на отдельную цепь, осуществляющую питание одного мощного потребителя. Это могут быть, например, электроплита, электродуховка, электрический водонагреватель, кондиционер.

Устройства защиты от импульсных перенапряжений

Эти приспособления предохраняют сети от мгновенных скачков напряжения и тока. Такое может происходить при ударе молнии, перехлестывании проводов воздушных линий электропередач, аварий в питающих сетях, включении оборудования с большой реактивной мощностью.

Устройства защиты от импульсных напряжений устанавливают непосредственно перед потребителем. Основным условием успешной работы УЗИП является наличие качественно выполненного заземления всей электроустановки. В настоящее время такие приборы широко применяют в системах управления оборудованием частного дома «Умный дом».

Стабилизаторы Автоматические устройства защиты - стабилизаторы

Стабилизаторы обеспечивают выравнивание напряжения там, где недопустимы какие-либо колебания этой характеристики. Они предохраняют от выхода из строя сложные электронные приборы и оборудование. Основное требование, предъявляемое к стабилизатору — обеспечить в течение заданного времени выравнивание тока при максимально допустимой нагрузке.

Стабилизаторы могут защищать всю электроустановку, а могут устанавливаться для защиты всего одного прибора или электрического агрегата.

Источник

Adblock
detector