Выбор УЗИП для защиты по питанию 220/380 В.

Выбор УЗИП для защиты оборудования по цепи питания 220/380 В состоит из нескольких этапов.

     Первый этап – определение класса УЗИП, который необходимо поставить во вводной или промежуточный щит. Для этого надо проанализировать все возможные пути попадания импульсов перенапряжения к защищаемому оборудованию. Рассмотрим наиболее тяжелый случай, показанный на Рис.1, где видны возможные пути проникновения части прямого тока молнии (форма волны 10/350).

выбор узип

                                       рис.1

      Если есть вероятность попадания части прямого тока молнии в здание, во вводной электрощит необходимо ставить УЗИП класса I или I+II или I+II+III, то есть такой, который испытывался на соответствие классу I и может защитить от импульса тока формой 10/350 мкс. Импульсную мощность устройства, то есть величину Iimp, выбирают из следующих соображений. Если удар молнии пришёлся в воздушную линию электропередачи, то ток молнии будет растекаться в двух направлениях – к нашему зданию с оборудованием и в сторону питающей подстанции и других потребителей. Необходимо отметить, что практически 100% ударов молний на территории России имеют значение амплитуды тока менее 100кА, в расчетах допустимо исходить из этой максимальной цифры.

     Если предположить, что ток в обе стороны потечет примерно одинаковый, то в наше здание попадет около 50% тока молнии. Так как большинство воздушных линий низкого напряжения имеют четыре провода – три фазы и нейтраль -  то в результате перекрытий между проводами по каждому проводу потечёт около 25% от тех 50кА, которые направятся в сторону нашего здания, т.е. около 12,5кА.

     Повторные заземления на столбах воздушной линии (ВЛ) и на входе в здание отведут импульс тока с PEN проводника в землю, а УЗИП, смонтированные во вводном щите, должны отвести в землю  импульсы с фазных проводников и ограничить перенапряжение между проводами до безопасного уровня. Отсюда следует, что импульсная мощность УЗИП Iimp, установленного между каждой фазой и PEN проводником должна быть не менее 12,5 кА (10/350).

    При возможном ударе молнии в установленную систему внешней молниезащиты или близко стоящие высокие сооружения, примерно половина тока молнии растекается в землю через систему заземления, а другая половина проникает на главную заземляющую шину (ГЗШ) здания. Затем эти 50% тока молнии распределяются по всем присоединенным к ГЗШ внешним коммуникациям. Это металлические трубопроводы, PEN проводник питающего кабеля, броня и экраны различных сигнальных кабелей. Учитывая, что минимальное электрическое сопротивление будет у питающего кабеля, то не будет большой ошибкой предполагать, что те 50% тока молнии нам надо отправить по кабелю на подстанцию (или к соседнему строению). Сделать это безопасно можно только при помощи УЗИП с импульсной мощностью не менее 12,5 кА на фазу при трехфазной системе или 25 кА при однофазной.

     Если вероятность проникновения части прямого тока молнии исключается, то можно использовать УЗИП класса II или II+III, которые защищают от наведенных импульсов. Также устройства класса II применяются после УЗИП класса I, если I-й класс не обеспечивает нужного уровня защиты Up или между УЗИП класса I и II большое расстояние, а в самом здании есть источники импульсных помех. Величину импульсной мощности In и Imax рассчитать довольно сложно, так как мощность наведенного импульса зависит от большого количества факторов, поэтому чаще всего берут проверенные временем величины In=20 кА и Imax=40 кА (8/20 мкс).

УЗИП класса III ставится непосредственно рядом с особо чувствительным оборудованием (не далее 5-7 метров по кабелю) после класса II или I+II.

    

      Второй этап выбора УЗИП – определение максимального длительного рабочего напряжения Uc.

     Эта величина определяется качеством подаваемой электроэнергии и должна быть больше номинального напряжения сети не менее чем на 10%. То есть для стандартных российских систем электроснабжения 220 В  эта величина должна быть более 250 В, хотя в некоторых сельских регионах лучше брать не менее 275 В.

    

      Третий этап – выбор УЗИП по типу системы электроснабжения – TNC, TNS, TT, IT, однофазный, трехфазный. Для каждого типа есть своя конфигурация УЗИП.

   

      Четвертый этап – выбор УЗИП по уровню напряжения защиты Up.

       Согласно российских нормативных документов I-й класс должен обеспечивать защиту на уровне не выше 4 кВ, II-й класс не выше 2,5 кВ и III-й класс не выше 1,5 кВ. Для защиты чувствительного электронного оборудования от коротких по длительности импульсных перенапряжений, необходимо ограничить импульс до уровня, не превышающего 1,5 кВ, то есть до уровня III-го класса.

     Современные УЗИП могут иметь уровень защиты в 1,5 кВ даже при испытаниях класса I и II. Иногда производители проводят испытания одного и того же устройства на соответствие всем трем классам, и если испытания проходят успешно, то говорят что это устройство класса 1+2+3. Установив такое устройство во вводном щите, вы можете обеспечить защиту электронного оборудования даже при импульсе тока 10/350 мкс, то есть при возможном прямом ударе молнии.

     Так как вся молниезащита, это сплошная теория вероятностей, то цифры, приведенные как в этой статье, так и в различных нормативных документах по молниезащите, являются среднестатистическими с определенной долей вероятности.    Величина импульсных токов, рекомендованная для использования в тех или иных случаях, отражает только определенную надежность защиты и не означает, что если вы поставите УЗИП с другой импульсной мощностью, то он не будет защищать. В конечном счёте, надежность защиты каждый выбирает для себя сам исходя из стоимостей молниезащиты и защищаемого оборудования, а также собственного спокойствия и безопасности.

      Подробнее о подборе УЗИП можно прочитать в технических материалах на эти изделия и различных нормативных документах, например, ГОСТ Р МЭК 61643-12-2011 «Устройства защиты от импульсных перенапряжений в низковольтных силовых распределительных системах. Принципы выбора и применения».