Вся техника в квартирах защищена автоматическими выключателями от коротких замыканий и перегрузок. Однако такая защита не гарантирует полной безопасности электронной аппаратуре частного дома. Иногда в результате грозы, при нарушениях коммутации и аварийном перехлесте фаз в сети может возникнуть кратковременное импульсное напряжение, многократно превышающее номинал. В подобных случаях техника выходит из строя и не подлежит восстановлению. Во избежание негативных последствий рекомендуется использовать устройство защиты от импульсных перенапряжений.
Принцип работы УЗИП
Устройства защиты этого типа предназначены для электроустановок напряжением до 1 кВ частного дома. Независимо от класса, они имеют одинаковые конструктивные элементы и отличаются только техническими характеристиками. Основными деталями служат неподвижное основание и съемный модуль. Крепление прибора, рассчитанное под DIN-рейку, расположено на основании, в задней части корпуса.
Ножевые контакты съемного модуля вставляются в основание, что дает возможность легко заменять неисправные нелинейные элементы. Такими элементами являются варисторы и различные типы разрядников. Конструкция устройства бывает с одним, двумя или тремя полюсами, в зависимости от количества проводников в данной электросети.
В некоторых моделях зарубежного производства установлены индикаторы, реагирующие на срабатывание. Они предназначены для визуального определения работоспособности. Дорогостоящие УЗИП оборудуются тепловыми расцепителями, препятствующими продолжительному течению токов, способных вызвать перегревание нелинейных деталей.
Принцип функционирования устройств защищающих от импульсных перенапряжений точно такой же, как у ограничителей перенапряжения. Его основой является нелинейная вольтамперная составляющая элемента, используемого для защиты. Этот показатель обязательно учитывается при составлении проекта на защиту сетей частного дома до 1 кВ от перенапряжения. В свою очередь, защитные качества УЗИП разделяются на три ступени, каждая из которых реагирует на обозначенные импульсные токи и другие параметры:
- 1-й класс. Такая аппаратура используется в качестве вводных устройств и устанавливается на входе дома. Они служат первоначальной ступенью защиты от перенапряжений, функционируют в наиболее тяжелых и сложных условиях. Выдерживают импульсные токи в пределах 25-100 кА.
- 2-й класс. Применяются при распределении сетей и защищают от излишних напряжений, связанных с переходными процессами. Относятся ко второй ступени и могут работать с импульсными токами в диапазоне 15-20 кА.
- 3-й класс. Защищает электросети от проявлений остаточного характера, связанных с перенапряжением. Устанавливается после приборов 1 и 2 классов рядом с защищаемым оборудованием, применяется в виде фильтрующего элемента для высокочастотных помех.
Основные типы защитных устройств
Кроме классификации по степени защиты, существует разделение на типы, где учитываются конструктивные особенности и принцип работы тех или иных приборов.
До недавних пор использовались различные виды вентильных и искровых разрядников. Основным принципом их работы является эффект искровых промежутков. Соединение фазы ЛЭП и контура защитного заземления осуществляется посредством перемычки, входящей в состав разрядника. В такой перемычке обязательно предусмотрен воздушный зазор.
Если величина напряжения в данной цепи находится на уровне номинального значения, этот зазор будет находиться в разорванном состоянии. Когда под действием грозовых факторов в сети возникает значительное повышение напряжения, промежуток воздушного зазора в перемычке оказывается пробитым. Из-за этого начинается замыкание цепи между фазным проводником и заземлением, после чего энергия импульса утекает прямо в землю.
В разряднике вентильного типа устанавливается резистор, который непосредственно гасит высоковольтный импульс. Данные устройства чаще всего используются для защиты сетей, работающих под высоким напряжением.
Более современными считаются ограничители перенапряжения, сменившие крупногабаритные разрядники предыдущих старых конструкций. Каждое из них представляет собой устройство защиты от импульсных перенапряжений. Как уже отмечалось, основой УЗИП являются варисторы со специфическими вольтамперными характеристиками. Они изготавливаются на основе оксида цинка и соединений других металлов, в результате образуется сборка с р-п-переходом.
При напряжении электрической сети номинального значения, ток варистора будет иметь почти нулевые показатели. В случае появления аномально высокого напряжения, ток на р-п-переходе начинает очень быстро расти, в результате напряжение снижается до номинала. На следующем этапе варисторный элемент вновь находится в непроводящем состоянии и не оказывает какого-либо воздействия на функционирование прибора.
Широкий ассортимент и небольшие размеры ограничителей сделали возможным их широкое использование не только на производстве, но в различных видах жилья, в том числе и для частного дома. Существенным недостатком этих устройств является ограниченный рабочий ресурс из-за встроенной тепловой защиты.
Как подключить УЗИП
Перед установкой нужно обязательно сделать заземление, иначе вся схема подключения теряет смысл. Защитить электросеть от слишком высокого напряжения можно лишь путем преднамеренного соединения специальных деталей с нелинейными вольтамперными характеристиками и заземляющего контура.
Если устройство защиты от импульсных перенапряжений – УЗИП будет использоваться вместе с электроустановками, рассчитанными на напряжение до 1 кВ, в этом случае должен использоваться проводник заземления РЕ, обладающий нормируемым, то есть постоянным сопротивлением. Хотя эти приборы и рассчитаны на работу с высокими импульсными токами и напряжениями, они не могут выдерживать токовые утечки и высокое напряжение в течение длительного периода времени. Специалисты рекомендуют дополнительно обеспечивать защиту УЗИП с помощью плавких вставок, которые быстро срабатывают при импульсных токах и частых разрывах контактов у автоматических выключателей.
Классическим вариантом является трехступенчатая защита, когда между устройствами соблюдается определенное расстояние. Между 1 и 2 классом минимальное расстояние составляет 15 м и определяется длиной проводов. Это обеспечивает селективность и надежное гашение всех токовых возмущений. Между аппаратами 2 и 3 классов следует оставлять 5 метров. В случае невозможности соблюдения этих расстояний, компенсация сопротивления проводов осуществляется с помощью специального согласующего дросселя.
