Как защититься от кратковременных импульсных перенапряжений

По статистике одной из самых частых причин нарушения работы и выхода из строя бытовых электроприборов и другого электрооборудования являются импульсные перенапряжения –  микросекундные, очень высокие напряжения, возникающие между фазами или фазой и землей в электропитающих сетях 380/220 В. Основные источники  кратковременных перенапряжений – это молниевые разряды и мощные переключения (коммутации) в энергосети. Свести к минимуму негативное воздействие кратковременных импульсных напряжений на электрооборудование можно с помощью специальных  устройств защиты от импульсных напряжений (УЗИП), установка которых является обязательной при воздушном вводе в жилые дома, общественные и другие здания. В связи с этим в данной статье будут рассмотрены основные моменты, которые необходимо принять во внимание при  выборе и электромонтаже УЗИП.

УЗИП, осуществляющих защиту от кратковременных импульсных напряжений, выбирают по следующим параметрам:

1. Тип устройства

В зависимости от назначения и места установки УЗИП разделяют на три основных класса: I, II и III. УЗИП первого класса используются для защиты зданий и линий электропередач от прямых ударов молнии и устанавливаются во вводных устройствах или главных распределительных щитах. УЗИП второго класса предназначены для вторичной защиты электросети от коммутационных помех, вызванных ударом молнии. УЗИП третьего класса выполняют защиту электрооборудования от остаточных скачков напряжения и фильтрацию помех. УЗИП второго и третьего классов рекомендуют устанавливать в местах, в которые исключена возможность прямого попадания молнии (групповые и квартирные этажные щитки, розетки и т.п.).

2. Максимально длительное напряжение сети (Uс)

Uс – максимально возможное значение напряжения, которое может длительное время подаваться на выходы УЗИП. Для систем TN Uс должно равняться 1,1 U₀, где U₀ – напряжение, измеренное между фазой и рабочим нейтральным проводником.

3. Импульсный ток (Iimp), максимальный импульсный ток (Imax) и напряжение разомкнутой цепи (Uос)

Импульсный ток – это один из основных параметров УЗИП первого класса, определяющий величину силы тока грозового разряда, которую способно выдержать защитное устройство. В соответствии со стандартом минимальное значение импульсного тока не может быть меньше 12,5 кА. При чрезвычайно высоком риске удара молнии рекомендуется использовать УЗИП, имеющие значение   Iimp больше 12,5 кА.

Максимальный импульсный ток – параметр, характеризующий УЗИП класса II. При его выборе необходимо учитывать частоту ударов молнии в конкретной местности. Минимальное допустимое значение Imax = 5 кА. Для повышения срока службы УЗИП при высокой и чрезвычайно высокой частоте ударов молнии рекомендуется выбирать устройства с большим значением Imax.

Минимальное значение напряжения разомкнутой сети для УЗИП третьего класса равняется 10 кВ.

4. Номинальный разрядный ток (In)

УЗИП первого и второго классов должны иметь номинальный разрядный ток не менее 5 кА.

5. Необходимый уровень защиты Up

Необходимый уровень защиты определяют исходя из максимального напряжения, которое способно выдержать защищаемое оборудование (бытовые и радиоэлектронные приборы, переносной электроинструмент)  без риска выхода из строя. При этом, чем меньше значение Up, тем лучше защита от перенапряжений. В соответствии со стандартом, значение Up для УЗИП, защищающих жилые, общественные и бытовые здания, не должно превышать 2,5 кВ.

Электромонтаж УЗИП осуществляется следующим образом. К одному выводу УЗИП подключается фазный (L) или нулевой нейтральный проводник (N), а к другому – или нулевой нейтральный проводник, или заземляющий проводник (PE), или совмещенный нулевой рабочий и нулевой защитный проводник (PEN). В  электропитающих сетях 380/220 с системой заземления TN – S для обеспечения оптимальной защиты предусматривается установка УЗИП между каждым L проводником и N проводником, а также между N и PE проводниками. При такой установке УЗИП, значительно уменьшается риск  повреждения электробытовых приборов импульсными перенапряжениями. В электросетях 380/220 с системой заземления TN-C–S УЗИП устанавливается между каждым L проводником и проводником N или проводником PEN. Со стороны питающей сети последовательно с УЗИП  устанавливается разъединитель, который должен обеспечивать эффективную защиту от сверхтоков при выходе из строя УЗИП. В качестве разъединителя могут устанавливаться автоматические выключатели, плавкие предохранители, УЗО и т. п. При этом разъединитель должен иметь коммутационную способность, отвечающую условному току короткого замыкания защищаемой сети. Если защищаемая электроустановка может находиться длительное время без защиты от кратковременных импульсных напряжений, допускается установка разъединителя  в цепи соединительных проводников УЗИП.  В противном случае, роль разъединителя могут выполнять защитные аппараты, установленные в цепи нагрузки. При этом нагрузку следует  подключать непосредственно к выводам УЗИП.

Все подключения необходимо производить медными проводами, с сечением не меньше 4мм2. В целях повышения уровня защиты, все соединительные проводники следует прокладывать кратчайшими путями. Рекомендуемая общая длина соединительных проводов для одного УЗИП составляет 0,5 м. При подключении нагрузки непосредственно к выводам УЗИП рекомендуется применять проводники V-образной формы.

Если это невозможно, соединительные проводники прокладываются параллельно друг другу. При этом расстояние между ними должно быть минимальным.