Оин1Ограничитель импульсных напряжений схема подключения: ОИН-1 ограничитель импульсных напряжений: схема подключения, принцип работы

Узип так ли он нужен

Как подключить ОИН-1 в щитке

У этого устройства есть ряд функциональных аналогов от всех популярных производителей электротехники, поэтому и схемы их подключения в принципе аналогичны. В официальной документации схема подключения не слишком очевидна, она представлена в двух вариантах и выглядит следующим образом:

Обратите внимание первый вариант – подключение параллельно защищаемой цепи, а второй – последовательно с разъединителем. То есть в результате срабатывания ограничителя импульсных напряжений разъединитель должен разорвать цепь питания, чтобы избежать возгорания изделия и протекания тока по электрической дуге. Но приведенная схема совсем не наглядно и не понятно изображена, и сразу возникает вопрос о том, как правильно установить аппарат

Поэтому ознакомьтесь с несколькими примерами подключения УЗИП в электросеть

Но приведенная схема совсем не наглядно и не понятно изображена, и сразу возникает вопрос о том, как правильно установить аппарат. Поэтому ознакомьтесь с несколькими примерами подключения УЗИП в электросеть.

На рисунке ниже изображена типовая схема из условий для подключения 3 фаз. Здесь более наглядно изображено подключение ограничителей напряжения до счётчика. В трёхфазной цепи с системой заземления TN-S или TN-C-S его подключают между фазами, нулём и землёй. Но подключение ОИН-1 после счетчика тоже допустимо как дополнительная ступень защиты.

Монтажная схема на примере подключения в двухпроводной электросети:

И напоследок рассмотрим схемы для четырёх разных схем электроснабжения (1 фаза, 3 фазы, объединённый и разъединённый защитные проводники), которые встречаются наиболее часто:

Защита от обгорания или обрыва нуля

Итак, обрыв и отгорание нейтрального проводника является очень опасным и довольно частым происшествием. Есть ли необходимость в защите электросети от этого негативного явления? Конечно же, есть! Защита от отгорания «нуля» в трехфазной сети позволит вам сохранить свою дорогостоящую бытовую технику в рабочем состоянии. Защита от обрыва «нуля» в однофазной сети обеспечит вашу личную безопасность. Все эти виды обеспечения безопасности человека и бытовых электроприборов от последствий, возникающих при обрыве нейтрального проводника, выполняются с использованием специального оборудования и приемов электромонтажа, которые мы рассмотрим ниже.

1. Реле максимального и минимального напряжения. Это основное устройство, которое следует использовать для защиты электросетей от обгорания или обрыва нулевого проводника. Применяется на всех типах недвижности. Промышленность изготавливает модели реле напряжения как для однофазных, так и трехфазных сетей. Принцип действия устройства заключается в разрыве цени электроснабжения при отклонении величины напряжения в сети сверх установленных значений.
2. УЗИП — ограничитель перенапряжения. Это устройство для защиты и отключения оборудования при перенапряжении в электропроводке, возникающего вследствие обрыва или отгорания «нуля», удара молнии и по некоторым другим причинам. В основном используется в частных домовладениях. Принцип работы устройства заключен в увеличении собственного внутреннего сопротивления электротоку при больших перепадах напряжения.
3. Устройство защитного отключения (УЗО). Такой модуль, имеющий сокращенное название УЗО, способен создать эффективную защиту для человека от удара электрическим током при обрыве нейтрального проводника в однофазных линиях. УЗО мгновенно обесточит сеть при попадании фазы на нулевой провод в том случае, если заземление бытовых приборов выполнено с нарушением ПУЭ (правил устройства электроустановок).
4. Дифференциальный автомат с расширенными функциями. Дифавтомат — это защитное модульное устройство, позволяющее одновременно отключать фазу и нейтральный провод при возникновении любых аварийных ситуаций. Этот модуль совмещает в своей конструкции автоматический выключатель при КЗ (коротком замыкании) в нагрузке и защитное устройство (УЗО). При обгорании «нуля» в магистральных сетях с тремя фазами и обрыве нулевого провода в однофазных линиях он способен защитить электрические приборы и другую технику от выхода из строя, а человека от удара электротоком.
5. Многократное повторное заземление. Этот технологический прием способен защитить бытовые приборы и человека от последствий обрыва и обгорания «нуля», но он сложен в исполнении, решает ограниченный спектр задач и применяют его в основном специалисты энергоснабжающих организаций на магистральных линиях электропередач.

Часто задаваемые вопросы

1. Есть ли смысл устанавливать плавкий предохранитель на линию нейтрали?

Да, при обрыве линий ЛЭП фаза часто попадает на нейтраль или заземление, в этом случае на розетку могут прийти две разные фазы это 380В. В нейтральную жилу или в заземление может попасть молния это сотни тысяч вольт.

1. Если через УЗИП при скачке напряжения проходит сотни тысяч вольт, какого сечения провода надо ставить?

Провода устанавливаются с расчетным сечением для всего дома на вводной автомат, если УЗИП ставится на отдельную группу освещения или розеток, то сечение такое же, как и в проводах этой группы. На вводе обычно 10 -16 мм2,

Группы освещения 07-1,5 мм2, розетки 2.5 – 4 мм2.

Альтернативный вариант — реле контроля напряжения в сети

Бюджетной альтернативой стабилизатору является реле контроля напряжения, которое выполняет оговоренную нами функцию отключения электропитания при выходе напряжения в сети за допустимые пределы. В зависимости от исполнения, устройство срабатывает при перенапряжении, либо контролирует и его нижний уровень.

Существуют модификации реле, которые восстанавливают питание автоматически при его возвращении к допустимым пределам, или это нужно делать вручную. Наиболее совершенные устройства предоставляют возможность установки уровней напряжения, при которых наступает отключение потребителей и времени задержки при возвращении питания. Например, холодильник нельзя включать в сеть повторно в течение пяти минут, чтобы не повредить компрессор. Именно такое значение можно задать на реле.

При этом реле не обеспечивает стабильное напряжение, не компенсирует импульсные скачки и не защищает от грозового перенапряжения. Иными словами, такой способ защиты подходит в ситуации, когда напряжение в сети нормальное, но возможны его редкие и значительные отклонения, в том числе, в результате аварии в сети электроснабжения.

Существуют варианты исполнения для защиты отдельных потребителей в виде удлинителя или моноблока с вилкой и розеткой. Эти устройства рассчитаны на ток нагрузки 6-16А. Аналогичные приборы в модульном исполнении монтируются на электрощите.

Реле модульного типа может иметь на выходе переключающую группу контактов, нормально разомкнутые контакты, а также две отдельные группы нормально разомкнутых или нормально замкнутых контактов. Это позволяет реализовать разные варианты управления питанием потребителей.

Электромонтаж реле напряжения модульного типа можно выполнить по вышеприведенной иллюстрации. В любом случае устройство подключается после входного автомата. Нулевой провод подсоединяется к клемме N, а провода фазы — к нормально разомкнутым контактам реле.

Для защиты более дорогого устройства его номинальный рабочий ток выбирается на ступень выше, чем значение, указанное на корпусе входного автомата. Например, если перед реле установлен автомат на 40А, выбирают прибор с номинальным значением 50А.

Если устройство с необходимым значением рабочего тока отсутствует, либо стоит слишком дорого, его можно заменить реле напряжения с минимальным параметром нагрузки. При этом к его выходу подключается контактор необходимой мощности или пускатель, который подает напряжение на потребители.

Электромонтаж реле напряжения в паре с контактором приведен на схеме. В данном примере собственно реле напряжения подключается также после входного автомата, счетчика и УЗО. Провод фазы с выходного контакта реле подключается к клемме управляющей обмотки контактора, а к ее второй клемме подсоединяется нулевой провод (выступающая часть корпуса). На выходные клеммы контактора (дальняя часть корпуса) сверху подаются фаза питания и ноль, а снизу подключаются провода фазы и нуля потребителей.

При наличии нормального уровня напряжения в сети реле контроля замыкает выходные контакты и подает питание на обмотку контактора. Он, в свою очередь, замыкает выходные контакты и подает питание потребителям. При отсутствии напряжения в сети или выходе его за допустимые пределы цепи последовательно разрываются и питание нагрузки отключается.

В ряде случаев удобно использовать несколько реле напряжения для разных типов потребителей. При этом для наиболее дорогих электронных потребителей, как, например, компьютеры, можно задать с помощью соответствующего реле допустимый диапазон входного питания в пределах 200-230В.

Бытовым электроприборам с электродвигателями, как, например, холодильник или стиральная машина, можно установить диапазон напряжения 185-235В. Потребители типа утюга, обогревателя или водонагревателя могут питаться напряжением 175-245В. Внутренние таймеры реле можно настроить на разное время задержки возобновления питания.

Способы защиты от перенапряжений в электрических сетях

Перенапряжение – это ненормальный режим работы в электрических сетях, который заключается в чрезмерном увеличении значения напряжения выше допустимых значений для участка электрической сети, который является опасным для элементов оборудования данного участка электрической сети. Изоляция оборудования электроустановок рассчитана на нормальную работу при определенных значениях напряжения, в случае наличия перенапряжения, изоляция приходит в негодность, что приводит к повреждению оборудования и представляет опасность для обслуживающего персонала или людей, которые находятся в непосредственной близости к элементам электрических сетей.

Перенапряжения могут быть двух видов – природными (внешними) и коммутационными (внутренними). Природные перенапряжения – это явление атмосферного электричества. Коммутационные перенапряжения возникают непосредственно в электрических сетях, причинами их проявления могут быть большие перепады нагрузки на линиях электропередач, феррорезонансные явления, послеаварийные режимы работы электрических сетей.

Способы защиты от перенапряжений

В электроустановках для защиты оборудования от возможных перенапряжений применяют такое защитное оборудование, как разрядники и ограничители перенапряжения нелинейные (ОПН) .

Основным конструктивным элементом данного защитного оборудования является элемент с нелинейными характеристиками. Характерная особенность данных элементов заключается в том, что они изменяют свое сопротивление в зависимости от приложенного к ним значения напряжения. Рассмотрим вкратце принцип работы данных защитных элементов.

Разрядник или ограничитель перенапряжения присоединяется к шине рабочего напряжения и к контуру заземления электроустановки. В нормальном режиме, то есть, когда сетевое напряжение находится в пределах допустимых значений, разрядник (ОПН) имеет очень большое сопротивление, и он не проводит напряжение.

В случае возникновения перенапряжения на участке электрической сети сопротивление разрядника (ОПН) резко падает, и данный защитный элемент проводит напряжение, способствуя утечке возникшего скачка напряжения в заземляющий контур. То есть на момент перенапряжения разрядник (ОПН) осуществляет электрическое соединение провода с землей.

Разрядники и ОПН устанавливаются для защиты элементов оборудования на территории распределительных устройств электроустановок, а также в начале и в конце линий электропередач напряжением 6 и 10 кВ, которые не оборудованы грозозащитным тросом.

Для защиты от природных (внешних) перенапряжений на металлических и железобетонных конструкциях открытых распределительных устройств устанавливают стержневые молниеотводы . На высоковольтных линиях напряжением 35 кВ и выше применяют грозозащитный трос (тросовый молниеотвод), который располагается в верхней части опор линий электропередач на всей их протяженности, соединяясь с металлическими элементами линейных порталов открытых распределительных устройств подстанций. Молниеотводы притягивают атмосферные заряды на себя, тем самым предупреждая их попадания на токоведущие части электрооборудования электроустановок.

Для обеспечения надежной защиты оборудования электроустановок от возможных перенапряжений, разрядники и ограничители перенапряжений, как и все элементы оборудования, должны проходить периодические ремонты и испытания. Также необходимо в соответствии с установленной периодичностью проверять сопротивление и техническое состояние заземляющих контуров распределительных устройств.

Перенапряжения в низковольтных сетях

Явление перенапряжений также характерно и для низковольтных сетей напряжением 220/380 В. Перенапряжения в низковольтных сетях приводят к выходу из строя не только оборудования данных электрических сетей, но и электроприборов, которые включены в сеть.

Для защиты от перенапряжений в домашней электропроводке используют реле напряжения или стабилизаторы напряжения, источники бесперебойного питания, в которых предусмотрена соответствующая функция. Также существуют модульные устройства защиты от импульсных перенапряжений, предназначенные для установки в домашний распределительный щиток.

В низковольтных распределительных устройствах предприятий, электроустановок, ЛЭП для защиты от перенапряжений применяют специальные ограничители перенапряжений по принципу работы схожие с высоковольтными ОПН.

Принцип работы защитных устройств

Для защиты от электроимпульсов, возникающих под действием молнии, устанавливается грозозащитный разрядник вместе с УЗИП. А обезопасить линию от потока электронов, параметры которого не соответствуют рабочим характеристикам сети, можно с помощью специальных датчиков, а также реле перенапряжения.

Следует сказать, что как ДПН, так и реле по принципу действия и назначению отличаются от стабилизатора.

Задача этих элементов состоит в том, чтобы прекратить подачу электроэнергии в случае превышения величиной перепада максимального порога, указанного в техническом паспорте средства защиты или выставленного регулятором.

После нормализации параметров электрической линии происходит самостоятельное включение реле. ДПН для защиты линии следует устанавливать только в паре с устройством защитного отключения. Его задача заключается в том, чтобы при обнаружении неполадок вызвать утечку тока, под воздействием которой сработает УЗО.

Наглядно про реле напряжения на видео:

Недостаток такой схемы заключается в необходимости ее ручного включения после того, как напряжение придет в норму. В этом плане выгодно отличается стабилизатор напряжения. Это устройство предусматривает регулируемую временную задержку токоподачи, если происходит его срабатывание под воздействием чрезмерного напряжения. Стабилизатор часто используют для подключения кондиционеров и холодильных аппаратов.

Но я слышал, что TVS-диоды имеют высокий ток утечки, который ухудшит производительность моей системы

В области аналоговой электроники бытует общепринятое мнение, что TVS-диоды имеют весьма высокие токи утечки и, следовательно, не могут использоваться в прецизионных аналоговых входных каскадах. Это утверждение не обязательно ошибочно. Действительно, многие спецификации на TVS-диоды показывают ток утечки, не превышающий 100 мкА, но это значение является довольно высоким для большинства аналоговых входных каскадов. Проблема здесь заключается в том, что ток утечки берется при максимальном рабочем напряжении и при максимальной температуре (+150 °C). В этом случае диод будет иметь высокий ток утечки. Все TVS-диоды в силу своей природы начинают увеличивать ток утечки при температурах, превышающих +85 °C. Так что если вы выбираете TVS-диод с оптимально высоким рабочим напряжением и не планируете использовать ваш конечный продукт на температурах, значительно превышающих +85 °C, то в реальности можно ожидать гораздо меньших, некритических токов утечки.

Вы можете удивиться, увидев, насколько незначительным будет ток утечки, связанный с TVS-диодом, если вы правильно его выберете. На рис. 7 показаны данные измерения утечки 12 TVS-диодов одного типа.

Рис. 7. Ток утечка 36-В двунаправленных диодов TVS-диодов T36SC компании Bournes с использованием оценочной платы ADA4530 с экранированием и резистором номиналом 10 ГОм при температуре 25 °C

Из двенадцати измеренных TVS-диодов при смещении постоянного тока 5 В у наихудшего из них был ток утечки 7 пА. Это более чем в 10 млн раз лучше, нежели при наихудшем сценарии согласно спецификации. Естественно, здесь с точки зрения токов утечки имеются различия от партии к партии диодов, но это должно по крайней мере иллюстрировать порядок того, чего можно ожидать. Если наша система не будет эксплуатироваться при температурах выше +85 °C, то TVS-диоды могут оказаться весьма неплохим вариантом. Просто не забудьте проверить ток утечки, если выбираете другие продукты, а не те, которые были специально здесь протестированы. То, что может быть правдой для одного типа радиоэлемента или производителя, не всегда соответствует действительности для других.

Принцип работы

Как работает УЗИП? Очень просто. При кратковременном превышении напряжения от заданного значения, происходит резкое падение сопротивления варистора, встроенного в корпус.

Вот наглядная схема принципа работы такого прибора. Через автомат 220В подключена однофазная нагрузка. В этой же цепочке присутствует УЗИП.

Один его контакт сидит на фазе, другой на заземлении. Подключение в цепь параллельное!

При этом всегда обращайте внимание на длину проводников, которыми подключено УЗИП. Они играют существенную роль

Так на кабеле длиной всего 1 метр, от молнии может генерироваться перенапряжение в 1000В.

Для эффективной защиты приходится уменьшать расстояние по кабелю. Поэтому общая длина всей цепочки, через которую подключается УЗИП (провод на фазу + провод до заземления) не должна превышать 50см!

А сечение самого кабеля для типа-2 должно быть от 4мм2 и выше, для класса 1 от 16мм2 и выше. Более подробно о всех нюансах подключения и ошибках при выборе правильной схемы читайте в отдельной статье.

Но вернемся к принципу работы. При нормальном однофазном напряжении в пределах 220В, встроенный варистор имеет большое сопротивление. Соответственно ток через него не течет.

Если же происходит кратковременный импульс, во много раз превышающий пороговое напряжение, варистор резко меняет внутреннее сопротивление, вплоть до нулевых значений.

Вследствие чего фаза через него спокойно устремляется на заземляющий контур. И все перенапряжение, грубо говоря, сливается в землю.

Как только импульс проходит, варистор автоматически возвращается в нормальное (закрытое) состояние.

При достаточно длительном воздействии импульса создается искусственное короткое замыкание, на которое срабатывает автомат, отключая всю цепочку.

Все будет зависеть от величины импульса, его продолжительности, грозового разряда и силы тока.

Остаточное напряжение, которое все равно в некоторой степени доходит до эл.приборов в этот кратковременный промежуток времени, получается сглаженным до безопасной величины и не оказывает негативных последствий.

При его выходе из строя вам не придется менять целиком все устройство, достаточно будет заменить один элемент. Это все равно что поменять сгоревший предохранитель.

Как узнать, что УЗИП вышло из строя? По цветному индикатору на передней панели.

Он должен поменять свою раскраску с зеленого на красный.

Не путайте, индикатор выпадает и сигнализирует не просто о срабатывании, а о выходе из строя элемента!

Автоматы или предохранители перед УЗИП

Он не всегда дает возможность варисторному модулю вернуться в закрытое положение. Фактически тот не восстанавливается после срабатывания, как по идее должен был.

В итоге, дуга внутри устройства поддерживается и приводит к короткому замыканию и разрушениям. В том числе самого устройства.

Автомат же при таком пробое срабатывает и обесточивает защитный модуль. Бесперебойное электроснабжение дома продолжается.

При этом многие специалисты рекомендуют ставить в качестве такой защиты даже не автомат, а модульные предохранители.

Объясняется это тем, что сам автомат во время пробоя оказывается под воздействием импульсного тока. И его электромагнитные расцепители также будут под повышенным напряжением.

Это может привести к пробою отключающей катушки, подгоранию контактов и даже выходу из строя всей защиты. Фактически вы окажетесь безоружны перед возникшим КЗ.

Поэтому устанавливать УЗИП после автомата, гораздо хуже, чем после предохранителей.

Есть конечно специальные автоматические выключатели без катушек индуктивности, имеющие в своей конструкции только терморасцепители. Например Tmax XT или Formula A.

Однако рассматривать такой вариант для коттеджей не совсем рационально. Гораздо проще найти и купить модульные предохранители. При этом можно сделать выбор в пользу типа GG.

Они способны защищать во всем диапазоне сверхтоков относительно номинального. То есть, если ток вырос незначительно, GG его все равно отключит в заданный интервал времени.

Есть конечно и минус схемы с автоматом или ПК непосредственно перед УЗИП. Все мы знаем, что гроза и молния это продолжительное, а не разовое явление. И все последующие удары, могут оказаться небезопасными для вашего дома.

Защита ведь уже сработала в первый раз и автомат выбил. А вы об этом и догадываться не будете, потому как электроснабжение ваше не прерывалось.

Поэтому некоторые предпочитают ставить УЗИП сразу после вводного автомата. Чтобы при срабатывании отключалось напряжение во всем доме.

Однако и здесь есть свои подводные камни и правила. Защитный автоматический выключатель не может быть любого номинала, а выбирается согласно марки применяемого УЗИП. Вот таблица рекомендаций по выбору автоматов монтируемых перед устройствами защиты от импульсных перенапряжений:

Если вы думаете, что чем меньше по номиналу автомат будет установлен, тем надежнее будет защита, вы ошибаетесь. Импульсный ток и скачок напряжения могут быть такой величины, что они приведут к срабатыванию выключателя, еще до момента, когда УЗИП отработает.

И соответственно вы опять останетесь без защиты. Поэтому выбирайте всю защитную аппаратуру с умом и по правилам. УЗИП это тихая, но весьма своевременная защита от опасного электричества, которое включается в работу мгновенно.

Для чего предназначены внутренние устройства молниезащиты и как они работают при разрядах

Стихийное возникновение молнии происходит внезапно, создавая огромные разрушения.

Защитить дом от него позволяет внешняя молниезащита, состоящая из молниеприемника, распложенного над крышей, а также молниеотвода и контура заземления.

Ток разряда, проникающий кратковременным импульсом по подготовленной цепи, имеет очень большую величину. Он наводит в близкорасположенной проводке здания и токопроводящих частях перенапряжения, способные сжечь изоляцию, повредить бытовые приборы.

Предотвратить опасные последствия грозового разряда предназначены внутренние устройства молниезащиты, представляющие собой комплекс технических устройств и приборов на основе модулей УЗИП с подключением их к системе заземления.

Они надежно работают не только при непосредственном ударе молнии по дому, но и гасят разряды, попадающие в:

1. питающую ЛЭП;
2. близлежащие деревья и строения;
3. почву, расположенную рядом со зданием.

Если с ударом по ЛЭП обычно вопросов не возникает, то в последних двух случаях перенапряжение способно импульсом проникнуть в домашнюю проводку по контуру земли, трубам водопровода, канализации, другим металлическим магистралям, как показано на самой первой картинке

Работа внутренней молниезащиты происходит за счет подключения проникшего высоковольтного импульса на специально подобранный разрядник или электронный элемент — варистор.

Он включается на разность двух потенциалов и для обычного напряжения обладает очень большим сопротивлением, когда токи через него ограничиваются, не превышают нескольких миллиампер.

При попадании на схему варистора аварийный импульс открывает полупроводниковый переход, замыкая его накоротко. Через него начинает стекать опасный потенциал на защитное заземление.

После варистора опасное напряжение значительно ограничивается. На базе этих электронных компонентов созданы современные модули защиты — УЗИП.

Откуда мы знаем, от чего защищаться?

Хотя мы понимаем, что необходимо предохранить систему от электрических перенапряжений, термин «защита» слишком широк, чтобы быть полезным, когда речь идет о принятии решения о том, как именно требуется защитить нашу систему. Вот почему сотрудники МЭК (Международная электротехническая комиссия — международная некоммерческая организация по стандартизации в области электрических, электронных и смежных технологий) и многих других организаций проделали весьма непростую работу, чтобы выяснить, с какими типами электрических перенапряжений мы можем столкнуться в реальной жизни и каковы их параметры, определяющие воздействия. Мы сконцентрируемся на стандартах МЭК, поскольку они охватывают приложения для самого широкого рынка РЭА, а сложность их понимания послужила причиной написания данной статьи.

Рис. 1. Форма разрядного тока испытательного генератора (контактный разряд, испытательное напряжение 8 кВ)

В таблице 1 приведены три базовых стандарта, которые определяют, с какими типами электрических перенапряжений может столкнуться система. И хотя в данной статье подробно будет обсуждаться проблема защиты от разряда статического электричества, мы должны иметь определенное понятие и знания по таким вызывающим перенапряжения воздействиям, как электрические быстрые переходные процессы (electrical fast transient, EFT) и короткие скачки (выбросы) напряжения.

Рис. 2. Электрические быстрые переходные напряжения уровня 4, соответствующие стандарту IEC-61000-4-4 (ГОСТ IEC 61000-4-4-2016)

Таблица 1. Технические стандарты МЭК и их аналоги

Стандарт/

ГОСТ Р

Наименование стандарта

Источник воздействия

Источник воздействия Характеристика воздействия

МЭК

ГОСТ Р

IEC 61000­4­2/

ГОСТ 30804.4.2­2013

Electromagnetic compatibility (EMC).

Part 4­2: Testing and measurement techniques.

Electrostatic discharge immunity test

Совместимость технических средств электромагнитная. Устойчивость к электростатическим разрядам.

Требования и методы испытаний (с поправкой)

Электростатический разряд

Одиночное воздействие импульса

очень высокого напряжения,

сверхмалой длительности

IEC 61000­4­4 /

ГОСТ IEC 61000­4­4­2016

Electromagnetic compatibility (EMC).

Part 4­4: Testing and measurement techniques.

Electrical fast transient/burst immunity test, IDT

Электромагнитная совместимость (ЭМС).

Часть 4­4. Методы испытаний и измерений.

Испытание на устойчивость к электрическим

быстрым переходным процессам (пачкам)

Внешние коммутирующие

компоненты (например, броски ЭДС

самоиндукции от двигателей)

Повторяющиеся воздействия

коротких импульсов

высокого напряжения

IEC 61000­4­5/

ГОСТ IEC 61000­4­5­2017

Electromagnetic compatibility (EMC).

Part 4­5: Testing and measurement techniques.

Surge immunity test, IDT

Электромагнитная совместимость (ЭМС).

 Часть 4­5. Методы испытаний и измерений.

Испытание на устойчивость

к выбросу напряжения

Удары молний, переходные процессы

в энергосистеме (например,

от повышающих преобразователей)

Импульсы высокого напряжения,

относительно большой

длительности

Рис. 3. Нормализованный выброс тока (8/20 мкс) согласно IEC-61000-4-5

На рис. 1–3 показаны примеры форм воздействующих импульсов перенапряжения, установленные стандартами, приведенными в таблице 1. А на рис. 4 представлена упрощенная схема испытательного генератора, используемого в соответствии со стандартом IEC‑61000–4­2, и ее практическое применение.

Рис. 4. Упрощенная схема испытательного генератора, используемого в соответствие стандарта IEC-61000-4-2, и ее практическое применение

3-х фазная схема в нормальном режиме

Однако остается главный вопрос, как же это все взаимосвязано с обрывом нуля и перенапряжением в розетках? Дело в том, что напряжение изначально из трансформаторных будок ТП и КТП, выходит и приходит в щитовую дома по 3-х фазной схеме, а не по однофазной, как мы рисовали выше.

Что она из себя представляет? В общем случае это четыре проводника:

ноль

и три фазы А-В-С

От каждой фазы подключается отдельный потребитель (квартира, дом) или группа потребителей (несколько квартир в подъезде). При этом ноль у всех общий.

Между фазой и нолем будут привычные нам 220V, а между двух фаз — те самые 380V. При нормальных условиях все лампочки и токоприемники работают исправно.

Можно подключать разную нагрузку, разного номинала, это никак не будет вызывать перенапряжение. Ток в данной схеме течет по каждой фазе, проходит через своего потребителя и уходит через ноль.

ОПН — ограничители перенапряжения

Ограничители перенапряжения являются следующим этапом эволюции устройств, защищающих от импульсных бросков напряжения. Данный прибор не содержит воздушных промежутков. Основным элементом устройства является варистор. Если быть более точным, набор варисторов. Для получения необходимых рабочих характеристик варисторы соединяются между собой в последовательные или параллельно – последовательные блоки.

Основу варистора составляет оксид цинка. В процессе изготовления варистора добавляются также оксиды других металлов. СтабЭксперт.ру напоминает, что в результате, готовое изделие представляет собой набор p–n переходов, соединённых параллельно и последовательно. Наличие данных полупроводниковых переходов определяет нелинейные свойства варистора. Варисторы заключены в фарфоровый или полимерный корпус ограничителя перенапряжения. Сопротивление варисторов ОПН очень велико в диапазоне рабочего напряжения. При возникновении импульсного броска напряжения, сопротивление ОПН резко падает, пропуская импульсный ток на землю.

Ограничители перенапряжения имеют некоторые конструктивные и функциональные различия. Классификация ОПН осуществляется по следующим признакам:

• материалу изоляции;
• конструкции устройств;
• рабочему напряжению;
• месту монтажа.

По поводу изоляции уже было сказано, применяется фарфор либо полимерная композиция. Конструктивно ограничители перенапряжения бывают одноколонковыми и многоколонковыми. ОПН выпускаются для каждого класса напряжения: 6-10 киловольт и выше. Монтируются ограничители перенапряжения в закрытых или открытых распределительных устройствах (ЗРУ, ОРУ).

Основные устройства системы защиты

Один из лучших способов спасти электросеть от скачков напряжения – монтаж стабилизатора, подходящего по техническим характеристикам. Это недешевые устройства, и не всегда они используются, поскольку напряжение в сетях и так бывает достаточно стабильным.

Также устранить нестабильность в работе сети помогают реле контроля напряжения. При обрыве нулевой жилы и замыкании в провисших кабелях такое реле способно включить защитные функции даже быстрее стабилизатора, нужно лишь 2-3 миллисекунды.

Такие реле очень компактны – для монтажа они требуют меньше места, чем стабилизаторы, легко ставятся на простейшую din-рейку, кабеля подключаются элементарно (в отличие от монтажа стабилизаторов, когда вынужденно вклиниваются в электросеть или устанавливают особый короб для него). Стабилизаторы заметно гудят, поэтому в жилых помещениях их устанавливать нежелательно, а вот реле работают практически бесшумно. Кроме того, аппараты, контролирующие разность электрических потенциалов, потребляют очень мало электричества. Цена на такие реле в несколько раз ниже тех, что сложились на стабилизаторы.

Принцип работы реле контроля состоит в том, что при постоянном поступлении электротока устройство определяет разность потенциалов и сравнивает ее с допустимыми значениями. Если показатели в норме, ключи остаются открытыми, и ток продолжает течь по сети. Если же проходит мощный импульс, происходит моментальное закрытие ключей и отключение подачи электроэнергии потребителям. Такая быстрая и однозначная реакция помогает обезопасить все подключенные бытовые агрегаты.

Дополнительная информация. Возвращение в штатный режим происходит с некоторой задержкой, регулируемой таймером. Это необходимо для того, чтобы крупные электроприборы, такие как холодильники, кондиционеры и другие, включились с соблюдением правил и технической настройкой.

Подключение реле производится по фазному кабелю, при этом нуль-кабель включается во внутреннюю схему для питания энергией.

Имеется два способа: сквозное подключение (по прямой) или с использованием прибора – контрактора для коммуникации. Оптимально подключать релейный механизм до подключения счетчика, чем обеспечится и его защита от перенапряжения. Однако, при наличии на приборе учета пломбы придется монтировать реле за ним.

Импульсные перенапряжения в электросети частных домов возникают из-за грозы с молниями или коммутационных скачков. Для безопасности электропроводки применяются специальные устройства УЗИП. Как правило, это ограничители перенапряжений нелинейные (ОПН), стабилизаторы и реле контроля потенциалов. Конечно, обустройство такой системы – мероприятие затратное, однако его стоимость гораздо ниже дорогих электробытовых приборов.

Практические советы по установке устройств защиты от перенапряжения в низковольтных панелях

Введение в УЗИП и его роль

В электрических системах устройства защиты от перенапряжения (УЗП) обычно устанавливаются в отводной конфигурации (параллельно) между проводниками под напряжением и Земля. Принцип работы УЗИП может быть аналогичен автоматическому выключателю.

При нормальном использовании (без перенапряжения): устройство защиты от перенапряжения похоже на разомкнутый автоматический выключатель.

При перенапряжении: устройство защиты от перенапряжения активируется и отводит ток молнии на землю. Это можно уподобить включению автоматического выключателя, который замыкает электрическую сеть на землю через систему эквипотенциального заземления и открытые проводящие части на очень короткое время, ограниченное длительностью перенапряжения.

Для пользователя работа УЗИП абсолютно прозрачна , так как длится всего доли секунды .

Когда перенапряжение снято, УЗИП автоматически возвращается в нормальное состояние (автоматический выключатель разомкнут).

Таблица содержания:

1. Принципы защиты
   1. Режимы защиты
   2. Cascaded Protection
      1. Сочетание нескольких устройств защиты от перенапряжений
   3. Расположение устройств защиты от перенапряжений
   4. Защищенные длины
      1. Эффект двойного напряжения
2. Установка SPDS
   1. Подключение SPDS
      1. SPDS SPDS
         1. Система склеивания или заземления
         2. Длина соединения
      2. Конец жизни защиты СПДС
      3. Координация SPDS
   
   

   1.Принципы защиты

   1.1 Режимы защиты

   Существует два режима защиты от грозовых перенапряжений: Общий режим и Режим остаточного тока .

   Грозовые перенапряжения возникают в основном в обычном режиме и обычно в источнике электроустановки. Перенапряжения в режиме дифференциального тока обычно проявляются в режиме ТТ и в основном воздействуют на чувствительную аппаратуру (электронную технику, компьютеры и т.п.).

   Защита от синфазного сигнала между фазой/нейтралью и землей

   Защита фаза/нейтраль в системе заземления ТТ оправдана , когда нейтраль на стороне распределителя соединена с соединением с низким значением (несколько Ом, тогда как заземляющий электрод установки несколько десятков Ом).

   Режим защиты от остаточного тока между фазой и нейтралью

   Тогда цепь обратного тока, скорее всего, будет проходить через нейтраль установки, а не через землю.

   Напряжение режима дифференциального тока U, между фазой и нейтралью, может увеличиваться до значения, равного сумме остаточных напряжений каждого элемента устройства защиты от перенапряжения, т.е. удваивать уровень защиты в обычном режиме.

   Защита фазы/нейтрали в системе заземления TT ​​

   Аналогичное явление может возникнуть в системе заземления TN-S, если проводники N и PE являются отдельными или не эквипотенциальными.Тогда ток, скорее всего, будет следовать по нейтральному проводнику на обратном пути, а не по защитному проводнику и системе соединения.

   Теоретическая оптимальная модель защиты, применимая ко всем системам заземления, может быть определена, хотя на самом деле устройства защиты от перенапряжений почти всегда сочетают в себе защиту от синфазных помех и защиту от дифференциальных токов (за исключением моделей IT или TN-C).

   Важно проверить, что используемые устройства защиты от перенапряжения совместимы с системой заземления .

   Вернуться к оглавлению ↑

   
   

   1.2 Каскадная защита

   Подобно тому, как защита от перегрузки по току должна обеспечиваться устройствами с номиналами, соответствующими каждому уровню установки (начальный, вторичный, клеммный), согласованными друг с другом, защита от переходных процессов защита от перенапряжения основана на аналогичном подходе с использованием «каскадной» комбинации нескольких устройств защиты от перенапряжения .

   Два или три уровня устройств защиты от перенапряжений обычно необходимы для поглощения энергии и ограничения перенапряжений, вызванных связью из-за явления высокочастотных колебаний.

   Приведенный ниже пример основан на гипотезе, согласно которой только 80 % энергии отводится на землю (80 %: эмпирическое значение зависит от типа устройства защиты от перенапряжения и электроустановки, но всегда меньше 100 %).

   Принцип каскадной защиты также используется для слаботочных приложений (телефония, связь и сети передачи данных), объединяя первые два уровня защиты в одном устройстве, которое обычно располагается в начале установки.

   Компоненты на основе искрового разрядника, предназначенные для отвода большей части энергии на землю, сочетаются с варисторами или диодами, которые ограничивают напряжения до уровней, совместимых с защищаемым оборудованием.

   Защита терминала обычно сочетается с этой защитой происхождения. Защита терминала близка к оборудованию, обеспечиваемому с помощью бесконтактных устройств защиты от перенапряжения.

   Вернуться к оглавлению ↑

   
   

   1.2.1 Комбинация нескольких устройств защиты от перенапряжения

   Чтобы максимально ограничить перенапряжения, устройство защиты от перенапряжения всегда должно быть установлено рядом с защищаемым оборудованием 3.

   Однако эта защита защищает только оборудование, которое напрямую к ней подключено, но прежде всего его низкая энергоемкость не позволяет разряжать всю энергию .

   Для этого необходимо устройство защиты от перенапряжения в начале установки 1.

   Аналогично, устройство защиты от перенапряжения 1 не может защитить всю установку из-за того, что оно пропускает некоторое количество остаточной энергии и что молния является высокочастотным явлением.

   В зависимости от масштаба установки и типов риска (воздействие и чувствительность оборудования, критичность непрерывности работы) необходима защита цепи 2 в дополнение к 1 и 3.

   Каскадная защита

   Обратите внимание, что первый уровень устройства защиты от перенапряжения (1) должно быть установлено как можно выше по течению от установки, чтобы максимально уменьшить воздействие молнии, вызванное электромагнитной связью.

   Вернуться к таблице содержания ↑

   
   

   1.3 Расположение устройств защиты от перенапряжения

   Для эффективной защиты с помощью устройств защиты от перенапряжения может потребоваться комбинация нескольких устройств защиты от перенапряжения:

   1. Главный УЗИП ➀
   2. УЗИП цепи ➁
   3. Бесконтактный УЗИП ➂
      4 Дополнительная защита может потребоваться в зависимости от масштаба (длин линий) и чувствительности защищаемого оборудования (вычислительного, электронного и т. д.). Если установлено несколько устройств защиты от перенапряжения, должны применяться очень точные правила согласования .

      Происхождение установки	Уровень распределения	Уровень приложения
      Защита по происхождению установки (первичная защита) шунтирует большая часть энергии инцидента (режим общего перенапряжение, переносимое энергосистемой) в систему уравнивания потенциалов и на землю.	Защита цепи (вторичная защита) дополняет защиту источника за счет координации и ограничивает перенапряжения в режиме дифференциального тока, возникающие из-за конфигурации установки.	Защита от приближения (защита клемм) осуществляет конечное пиковое ограничение наиболее опасных для оборудования перенапряжений.

      Важно помнить, что защита всей установки и оборудования полностью эффективна только в том случае, если:

      1. Установлены несколько уровней УЗИП (каскадные) для обеспечения защиты оборудования, расположенного на некотором расстоянии от начала установки: требуется для оборудования, расположенного на расстоянии 30 м и более (МЭК 61643-12) или требуется, если уровень защиты Up основного УЗИП выше, чем категория оборудования (МЭК 60364-4-443 и 62305- 4)
      2. Все сети защищены:
         1. Силовые сети, питающие главное здание, а также все второстепенные здания, системы наружного освещения автостоянок и т.д.
         2. Сети связи: входящие линии и линии между различными зданиями

      Вернуться к таблице содержания ↑

      
      

      1.4 Защитные длины

      Важно, чтобы при проектировании эффективной системы защиты от перенапряжения учитывалась длина линии питания защищаемых приемников (см. таблицу ниже).

      На самом деле, выше определенной длины напряжение, подаваемое на приемник, может вследствие явления резонанса значительно превышать ожидаемое предельное напряжение.Масштабы этого явления напрямую связаны с характеристиками установки (проводников и систем заземления) и величиной тока, индуцируемого разрядом молнии.

      Устройство защиты от перенапряжения (УЗП) подключено правильно, если:

      1. Защищаемое оборудование эквипотенциально соединено с той же землей, к которой подключено УЗИП
      2. сети (провода под напряжением) и к основной защитной шине (PE/PEN) платы с минимально возможной длиной проводников и менее 0.5 м.
      3. С проводниками, сечение которых соответствует требованиям УЗИП (см. таблицу ниже).

Таблица 1 — максимальная длина линии между SPDE и устройством для защиты


(промышленность)

SPD Position		при происхождении установки		не при происхождении установки
проводник поперечное сечение		Проводка (отечественный)	большие кабели (промышленность)	проводки (отечественный)	большие кабели (отрасль)
состав оф, система склеивания	PE проводник	<10 м	10 м	<10 м *	20 м *
	10 M	10 м	20 м	20 м *	30 м *	30 м *

* Защита рекомендуется в точке использования, если расстояние больше

Вернуться к таблице содержания ↑




1.4.1 Влияние двойного напряжения

При длине d цепи, защищенной устройством защиты от перенапряжения, при длине d начинают резонировать, когда индуктивность и емкость равны:

Lω = -1 / Cω сопротивление. Несмотря на часть, поглощаемую устройством защиты от перенапряжения, остаточный ток молнии I в цепи по-прежнему является импульсным. Его увеличение из-за резонанса приведет к значительному увеличению напряжений Ud, Uc и Urm.

В этих условиях напряжение, подаваемое на приемник, может удвоиться .

Влияние двойного напряжения

Где:

• C – мощность, представляющая нагрузку
• Ld – индуктивность линии питания
• Lrm – индуктивность системы связи
повлиять на непрерывность обслуживания, что противоречило бы желаемой цели. Они должны быть установлены, в частности, в начале бытовых или аналогичных установок (системы заземления TT), , в сочетании с устройством защитного отключения типа S .

Внимание! При значительных ударах молнии (> 5 кА) вторичные устройства защитного отключения могут по-прежнему срабатывать .

Вернуться к таблице содержания ↑




2. Установка устройств защиты от перенапряжения (УЗП)

2.1 Подключение УЗИП

2.1.1 Система заземления

Органы по стандартизации используют общий термин «заземляющее устройство». как концепция системы соединения, так и концепция заземляющего электрода, не делая различий между ними.Вопреки распространенному мнению, нет прямой зависимости между номиналом заземляющего электрода, предусмотренного на низкой частоте для обеспечения безопасности людей, и эффективностью защиты, обеспечиваемой устройствами защиты от перенапряжения.

Как показано ниже, этот тип защиты может быть установлен даже при отсутствии заземляющего электрода .

Полное сопротивление цепи разряда тока, шунтируемого устройством защиты от перенапряжения, можно разделить на две части.

Первый, заземляющий электрод, образован проводниками, которые обычно представляют собой провода, и сопротивлением земли. Его в основном индуктивная природа означает, что его эффективность снижается с увеличением частоты, несмотря на меры предосторожности при подключении (ограничение длины, правило 0,5 м). Вторая часть этого импеданса менее заметна, но существенна на высоких частотах, поскольку фактически состоит из паразитной емкости между установкой и землей.

Конечно, относительные значения каждого из этих компонентов варьируются в зависимости от типа и масштаба установки, расположения устройства защиты от перенапряжения (главного или бесконтактного типа) и схемы заземляющего электрода (система заземления).

Однако было доказано, что доля тока разряда устройства защиты от перенапряжения может достигать от 50 до 90% в эквипотенциальной системе , тогда как количество, непосредственно разряжаемое заземляющим электродом, составляет от 10 до 50%. Система соединения необходима для поддержания низкого опорного напряжения, которое более или менее одинаково во всей установке.

Устройства защиты от перенапряжения должны быть подключены к этой системе соединения для максимальной эффективности.

Минимальное рекомендуемое поперечное сечение соединительных проводников учитывает максимальное значение разрядного тока и характеристики устройства защиты по окончании срока службы.

Увеличивать это сечение, чтобы компенсировать длину соединения, не соответствующую правилу 0,5 м, нереально. Фактически, при высокой частоте импеданс проводников напрямую связан с их длиной.

В электрических распределительных щитах и ​​панелях большого размера рекомендуется уменьшить импеданс линии, используя открытые металлические проводящие части шасси, пластин и корпусов.

Таблица 2 — Минимальное поперечное сечение проводников подключения СПД

СПД Грузоподъемность		поперечное сечение (мм 2 )
класс II SPD	S Стандарт: IMAX <15 ka (x 3-класс II)	6
	E Увеличение: IMAX <40 KA (x 3 класс II)	10
	H Высокий: IMAX <70 KA (x 3 -класс II)	16
УЗИП класса I		16

сертифицирован производителем.

Всегда предпочтительнее иметь проволочный проводник для подключения защитных проводников к клеммной колодке или коллектору , который затем удваивает соединение, выполненное через открытые токопроводящие части корпуса корпуса.

Вернуться к оглавлению ↑




2.1.2 Длина соединения

На практике рекомендуется, чтобы общая длина цепи устройства защиты от перенапряжения не превышала 50 см . Это требование не всегда легко выполнить, но использование доступных открытых проводящих частей поблизости может помочь.

Общая длина цепи устройства защиты от перенапряжения

* может быть установлена ​​на той же DIN-рейке. Однако установка будет лучше защищена, если оба устройства будут установлены на 2 разных DIN-рейках (УЗП под защитой). забастовки на ток при значении In до одиночной забастовки при Imax/Iimp ).

0.Правило 5 м Теоретически при ударе молнии напряжение Ut, которому подвергается приемник, равно напряжению защиты Up устройства защиты от перенапряжения (для его In), но на практике последнее выше.

Фактически к этому добавляются провалы напряжения, вызванные полным сопротивлением проводников подключения устройства защиты от перенапряжения и его устройства защиты:

Ut = UI ₁ + Ud + UI ₂ + Up + UI ₃

Например, падение напряжения на 1 м проводника, по которому проходит импульсный ток 10 кА в течение 10 мкс, достигнет 1000 В.

ΔU = L × DI / DT

• DI — Вариация тока 10 000 A
• DT — Вариация времени 10 мкс
• L — Индуктивность 1 м проводника = 1 мкс
• Значение ΔU к напряжению Up

Таким образом, общая длина Lt должна быть как можно короче. На практике рекомендуется, чтобы длина 0,5 м не превышала . В случае затруднений можно использовать широкие плоские проводники (изолированные оплетки, гибкие изолированные стержни).

Правило подключения УЗИП 0,5 м

Провод заземления устройства защиты от перенапряжения не должен быть зелено-желтым в смысле определения защитного заземления.

Обычно эта маркировка используется часто.

Некоторые конфигурации проводки могут создавать соединения между входными и выходными проводниками устройства защиты от перенапряжения, что может привести к распространению волны молнии по всей установке .




Конфигурация проводки УЗИП #1

Провода вверх и вниз по потоку, подключенные к клемме устройства защиты от перенапряжения с общим путем.

Конфигурация проводки УЗИП 1

Конфигурация проводки УЗИП #2

Входные и выходные проводники физически хорошо разделены и подключены к одной и той же клемме.

Конфигурация проводки УЗИП 2

Конфигурация проводки УЗИП #3

Соединительные проводники слишком длинные, выходные проводники физически разделены.

Конфигурация проводки УЗИП 3

Конфигурация проводки УЗИП #4

Соединительные провода как можно короче, с обратным проводом от клеммы заземления ближе к проводникам под напряжением.

Конфигурация проводки УЗИП 4

Вернуться к таблице содержания ↑




2.2 Защита УЗИП по окончании срока службы

Устройство защиты от перенапряжения — это устройство, срок службы которого требует особого внимания. Его компоненты стареют каждый раз, когда происходит удар молнии.

По окончании срока службы внутреннее устройство устройства защиты от перенапряжения отключает его от источника питания. Индикатор (на защитном устройстве) и дополнительная сигнальная обратная связь (установлен аксессуар обратной связи о состоянии) указывают на это состояние, которое требует замены соответствующего модуля.

Если устройство защиты от перенапряжения превышает предельные возможности, оно может выйти из строя из-за короткого замыкания. Поэтому устройство защиты от короткого замыкания и перегрузки должно быть установлено последовательно перед устройством защиты от перенапряжения (это обычно относится к ответвлению устройства защиты от перенапряжения).

Рисунок X – Принципы установки устройств защиты от перенапряжения с соответствующей защитой

Вопреки распространенному мнению, устройство защиты от перенапряжения всегда должно быть защищено от возможных токов короткого замыкания и перегрузки.И это относится ко всем устройствам защиты от перенапряжения, как класса II, так и класса I, независимо от типов используемых компонентов или технологий.

Эта защита должна быть обеспечена в соответствии с обычными правилами дискриминации.

Вернуться к оглавлению ↑




2.3 Координация УЗИП

Каскадное расположение нескольких устройств защиты от перенапряжения требует их согласования таким образом, чтобы каждое из них оптимальным образом поглощало энергию и ограничивало распространение удара молнии по сети. установка по возможности.

Координация устройств защиты от перенапряжения представляет собой комплексную концепцию , которая должна стать предметом специальных исследований и испытаний . Минимальные расстояния между устройствами защиты от перенапряжения или установка развязывающих дросселей не рекомендуются производителями.

Первичные и вторичные устройства защиты от перенапряжений должны быть скоординированы таким образом, чтобы общая рассеиваемая энергия (E1 + E2) распределялась между ними в соответствии с их разрядной мощностью. Рекомендуемое расстояние d1 позволяет разъединить устройства защиты от перенапряжения и, таким образом, предотвратить попадание слишком большого количества энергии непосредственно во вторичное устройство защиты от перенапряжения с риском его разрушения.

Эта ситуация фактически зависит от характеристик каждого из устройств защиты от перенапряжения.

Рисунок X – Координация УЗИП

Два одинаковых устройства защиты от перенапряжения. Например, Up: 2 ​​кВ и Imax: 70 кА) могут быть установлены без необходимости соблюдения расстояния d1: энергия будет распределяться более или менее поровну между двумя устройствами защиты от перенапряжения. Но два разных устройства защиты от перенапряжения (например, Up: 2 ​​кВ/Imax: 70 кА и Up: 1,2 кВ/Imax: 15 кА) должны располагаться на расстоянии не менее 8 м друг от друга, чтобы избежать слишком высоких требований к второму скачку напряжения. защитник.

Если не указано иное, примите d _{1 мин} (в метрах) как 1% разницы между Up ₁ и Up ₂ (в вольтах) . Например:

Up ₁ = 2,0 кВ (2000 В) и Up ₂ = 1,2 кВ (1200 В)
⇒ d ₁ = 8 м мин. (2000 — 1200 = 800 >> 1% от 800 = 8 м )

Другой пример, если:

до ₁ = 1,4 кВ и до ₂ = 1,2 кВ ⇒ D ₁ = 2 м мин.

Вернуться к оглавлению ↑

Источник: Защита от молний от Legrand

Работа, функция, схема, типы и применение

Все электронное оборудование, устройства и гаджеты помогают нам очень комфортно выполнять повседневную работу. День за днем ​​электронные устройства доступны на рынке по разным ценам. Здесь одной из причин разницы в цене является долговечность и то, как долго устройство исправно работает.В основном это зависит от того, насколько внутренняя схема устройства способна справляться с колебаниями напряжения. Если устройство получает колебания входного напряжения, это приводит к повреждению устройства, поскольку колебания напряжения питания могут нанести вред устройству. Здесь, в этой статье, мы узнаем, что такое защита от перенапряжения, определение, функции и приложения.




Что такое защита от перенапряжения?

Определение: Импульсный ток может возникать из-за дисбаланса напряжения, радиопомех, помех в трансформаторах и разности потенциалов.Всплеск можно определить как внезапное изменение напряжения, тока или мощности в цепи. Как правило, стандартный уровень напряжения, которое подается в дома от электростанций, варьируется от одной страны к другой. В Индии стандартный уровень напряжения составляет 220–230 В, а в США — 120 В. Из-за некоторых проблем напряжение питания может внезапно превысить стандартное значение. Ограничитель перенапряжения также называется ограничителем перенапряжения.

• Если внезапное повышение напряжения длится 3 и более наносекунд, это называется «всплеском»
• Когда внезапное напряжение длится одну или две секунды, это называется «всплеск»

Работа устройства защиты от перенапряжения

Важность устройств защиты от перенапряжений (SPD) заключается в предотвращении скачков и скачков напряжения.Это устройство должно выполнять две задачи по защите электронных устройств. они

схема защиты от перенапряжения
• Он должен ограничивать перенапряжение по амплитуде. Таким образом, электрические устройства не будут превышать напряжение.
• Он должен сбрасывать импульсное напряжение на землю, не вызывая повреждения устройств.

Необходимость в этом устройстве или ограничителе перенапряжений состоит в том, чтобы предотвратить внезапные изменения напряжения переменного тока выше стандартного уровня напряжения. Чтобы избежать эффекта перенапряжения, полезны устройства защиты от перенапряжения.Эти устройства передают напряжение от портов к устройствам по линиям электропередач. Если возникает скачок напряжения, этот ограничитель перенапряжения передает дополнительное напряжение на заземляющий провод.

Функция устройства защиты от перенапряжения

Устройство защиты от перенапряжения состоит из трех основных компонентов, таких как датчик напряжения, контроллер и схема блокировки/разблокировки. Датчик напряжения наблюдает за напряжением в сети, а контроллер считывает уровень напряжения и решает, поддерживает ли он стандартный уровень напряжения или нет.Если есть какие-либо различия, то их можно решить с помощью схемы защелки/разблокировки. Существует еще один тип сетевого фильтра, который имеет встроенные электронные устройства для обеспечения их безопасности.

Они широко используются в электронных устройствах для предотвращения повреждений, вызванных перенапряжением. В импульсных источниках питания используются такие типы устройств. Вышеупомянутое устройство защиты от перенапряжения является широко используемым устройством в импульсном источнике питания. В устройстве защиты от перенапряжения имеется три линии защиты от перенапряжений.Устройство защиты от перенапряжения 1 между линией переменного тока 1 и линией переменного тока 2 называется защитой от перенапряжения в дифференциальном режиме. Устройство защиты от перенапряжения 2 и устройство защиты от перенапряжения 3 называются защитой от перенапряжения общего режима.

Дифференциальная защита от перенапряжения установлена ​​между двумя проводами. Эта часть дифференциальной защиты от перенапряжения фиксирует любые скачки напряжения между линиями переменного тока 1 и 2. И устройство защиты от перенапряжения 2, и устройство защиты от перенапряжения 3 фиксируют переходы напряжения на горячем проводе к земле. Устройство защиты от перенапряжения 1 этого устройства предотвращает скачки напряжения, а в случае сильных скачков напряжения полезно использовать устройство защиты от перенапряжения 2 и устройство защиты от перенапряжения 3.

Принципиальная схема

На приведенном ниже рисунке показана принципиальная схема устройства защиты от перенапряжения. Это устройство пропускает электрический ток от портов к электронным устройствам. Если возникают какие-либо всплески или перенапряжения, они могут быть переданы на линии заземления с помощью MOV. Это компонент УЗИП, играющий важную роль при передаче импульсного напряжения на заземляющий провод. MOV известен как металлооксидный варистор.

Схема устройства защиты от перенапряжения

Это соединение между горячей линией электропередач и заземляющим проводом.G1 и G2 — газоразрядные трубки. На приведенной выше упрощенной принципиальной схеме устройства защиты от перенапряжения синфазное перенапряжение появляется между L-PE и N-PE. И они могут быть ограничены M1-G1 и M2-G2 и G1-G2. Дифференциальное импульсное напряжение возникло между L-N и ограничивается M1-M2.

Различные типы

Эти устройства делятся на два разных типа в зависимости от соединения и типа напряжения. В этих двух типах УЗИП одного типа подключается между активными проводниками.И другой тип SPD подключается между проводником и защитным проводником.

подключение устройства защиты от перенапряжения

Ниже показаны схемы двух различных устройств защиты от перенапряжения. Здесь же указана схема подключения устройства защиты от перенапряжения.

Соединения SPD

Номинал защиты от перенапряжения

В этом подробном описании будут указаны полные характеристики и ограничения устройства защиты от перенапряжения. Кроме того, этот рейтинг указывает, какую часть импульсного напряжения может выдержать SPD, какую часть импульсного напряжения может передать на землю и т. д.

Зажимное напряжение

Эта функция указывает, при каком напряжении MOV может проводить электричество на землю. Если уровень напряжения фиксации составляет 300 В, это может предотвратить и сохранить устройство до этого уровня. И если уровень входного напряжения на этот УЗИП больше этих 300В, то конкретно этот УЗИП работать не будет. Таким образом, более высокое напряжение фиксации всегда лучше для устройств защиты от перенапряжения.

Поглощение энергии

Это значение указано в джоулях.И это значение указывает, сколько энергии может поглотить это устройство SPD.

Световой индикатор

Этот свет помогает узнать, все ли компоненты устройства работают или нет. По этому свечению света мы можем оценить рабочее состояние устройства защиты от перенапряжений.

Применение устройства защиты от перенапряжения

• Каждый год многие электронные устройства выходят из строя из-за скачков напряжения. Поэтому этого следует избегать с помощью устройств защиты от перенапряжения.
• Используются в системах электроустановок в качестве защиты от них. Они собираются предотвратить скачки напряжения.
• Используется в системах освещения и распределительных щитах.
• Эти устройства очень полезны при работе с данными. Например, защита оборудования, подключенного к линиям передачи данных.
• Имеет широкое применение и значение в компаниях, ориентированных на продукт.
• Во всех электронных устройствах для увеличения срока службы.
• Особенно полезно для устройств с очень низким напряжением, работающих в диапазоне 3–48 В.

Итак, это все обзор устройства защиты от перенапряжения. Здесь скачки напряжения и всплески могут быть вызваны интерференцией радиоволн, помехами в трансформаторе и некоторыми естественными причинами. Эти всплески всегда являются причиной выхода из строя электронных устройств, а иногда эти всплески могут привести к большим потерям. Таким образом, для преодоления и предотвращения цели вводятся эти устройства. В зависимости от подключения напряжения устройства защиты от перенапряжения подразделяются на два типа.Эти устройства справляются с большими перенапряжениями, используя различные методы.

Защита от перенапряжения – обзор

Независимо от типа приводимого оборудования, целью системы управления и защиты является обеспечение непрерывной подачи требуемого количества продукта или генерируемой мощности, поддерживая максимально возможную общую эффективность и надежность поезда.

В зависимости от выбранной переменной процесса и местоположения любой PIC или FIC будет постоянно контролировать выбранную переменную процесса, отправляя свой сигнал в качестве входного сигнала на регулятор скорости турбины.Для этого примера предположим, что заданное значение представляет собой регулятор расхода, расположенный на линии нагнетания турбокомпрессора (FIC _D ). Показаны требования к напору технологической системы (энергии) A, B, C. Эти различные потребности в энергии могут представлять собой либо требования к повышенному соотношению давлений (засорение сетчатого фильтра на всасывании, ΔP и т. д.), и/или изменения плотности газа (M.W. P или T). По мере того, как требования к технологическому напору (энергии) увеличиваются от A до B и C, переменная входного потока будет уменьшаться, если скорость турбокомпрессора не изменится.Однако, как только контролируемая переменная процесса, FIC _D  ≠ уставка расхода, выходной сигнал регулятора скорости турбины откроет впускные дроссельные клапаны турбины. Это обеспечивает большую мощность турбины для увеличения напора (энергии), производимого компрессором, для удовлетворения дополнительных требований к напору технологической системы и, следовательно, для поддержания желаемой производительности.

Регулировка скорости приводимого оборудования является наиболее эффективным методом управления, поскольку в системе не требуются регулирующие клапаны.Поэтому турбокомпрессор производит только точное значение напора, требуемое технологической системой.

Управление

Регулятор турбины представляет собой регулятор скорости. Важные факты, касающиеся регуляторов турбины расширения, показаны на рисунке 5.11.3.

Рис. 5.11.3. Control

Независимо от типа, все контроллеры имеют три идентичных параметра:

▪

▪

▪

Установленная точка

▪

Вывод

Некоторые знакомые контроллеры:

▪

Давление

▪

▪

▪

▪

▪

▪

RUB

▪

RUB

▪

скорость

В качестве примера см. Рисунок 5.11.4 – регулятор скорости, который может быть вам знаком.

Рис. 5.11.4. Аналогия системы управления. Слева: круиз-контроль. Справа: регулятор паровой турбины. В обоих случаях изменение нагрузки обратно пропорционально изменению скорости. Контроллер сравнивает ввод с заданным значением и соответствующим образом изменяет вывод.

На рис. 5.11.4 мы сравниваем автоматический «круиз-контроль» с регулятором паровой турбины (типичный одноступенчатый механический/гидравлический). Оба скорость контроллеров скорости и имеют AN:

▪

▪

▪

Установленная точка

▪

Выход

В таблице ниже приведено сравнение этих параметров.

9089 9

Параметр	C.C. (Круиз-контроль)	Т.Г. (Губернатор турбины)
вход	фактическая скорость от спидометра	Фактическая скорость от скорости выбора
набор	выбран драйвер	, выбранный оператором
вывод	система управления подачей топлива	К паровому дроссельному клапану

Рисунок 5.11.5 представляет собой схему системы регулятора паровой турбины.

Рис. 5.11.5. Управление паровой турбиной

(любезно предоставлено M.E. Crane, консультантом)

Обратите внимание, что заданное значение может быть либо заданным вручную значением, аналогично тому, как водитель устанавливает «скорость» в системе круиз-контроля, либо переменной процесса. Примеры переменных процессов Установленные точки будут:

▪

▪

▪

▪

2

▪

▪

Уровень (приложения насоса)

Существует много конструкций контроллера.Исторически сложилось так, что первые контроллеры были полностью механическими. Пример механического регулятора скорости показан на рис. 5.11.6. Обычно называемые «регуляторами летающих шаров», они работали за счет того, что входной вал от привода вращал грузы через зубчатую передачу. Когда грузы вращались, центробежная сила перемещала грузы наружу, сжимая пружину и, таким образом, перемещая выходную связь . Натяжение пружины преобразователя скорости (заданное значение) будет контролировать скорость как точку равновесия входных и заданных значений.

Рис. 5.11.6. Система механического регулятора

Многие механические регуляторы до сих пор используются на старых небольших паровых турбинах с одним клапаном. Поскольку выходное усилие таких систем ограничено, был разработан механико-гидравлический регулятор, изображенный на рис. 5.11.7.

Рис. 5.11.7. Система механического гидравлического регулятора

Механическо-гидравлический регулятор использует тот же механический механизм для определения выходного сигнала. Однако выходной вал перемещает пилотный клапан, который позволяет гидравлической жидкости (обычно маслу) подавать выходной сигнал на дроссельный клапан (клапаны).Обычные регуляторы Woodward «TG» и «PG» являются примерами механических/гидравлических регуляторов. Эти регуляторы имеют внутренние объемные масляные насосы, приводимые в действие входным валом регулятора.

Для всех механико-гидравлических регуляторов требуется гидравлическая жидкость, и профилактическое обслуживание на объекте должно включать эти регуляторы. Они снабжены смотровым стеклом для индикации рабочего уровня гидравлической жидкости. Типичными используемыми жидкостями являются турбинное масло и жидкость для автоматических трансмиссий «ATF».Для получения конкретных гидравлических спецификаций необходимо обращаться к книгам с инструкциями регулятора. В более крупных системах резервуар гидравлической жидкости регулятора может быть недостаточно большим, чтобы обеспечить достаточное количество жидкости для заполнения всех маслопроводов регулятора скорости. Читатели предупреждены о том, что может потребоваться долив гидравлической жидкости во время первоначального запуска и всякий раз, когда в системе регулятора выполняются работы во время капитального ремонта .

На рис. 5.11.8 представлена ​​система механико-гидравлического регулятора для многоклапанной паровой турбины.

Рис. 5.11.8. Типовой механико-гидравлический регулятор для турбинного привода

(любезно предоставлено Elliott/Woodward)

Система показывает регулятор Woodward ‘P.G. — Система губернатора P.L. Эти системы, распространенные в 1960-х и 1970-х годах, все еще используются сегодня и обеспечивают чрезвычайно надежную работу. Однако как механические, так и механико-гидравлические регуляторы получают входной сигнал через зубчатую передачу, поэтому их нельзя отремонтировать или снять во время работы турбины. В 1970-е годы мощности нефтеперерабатывающих, нефтехимических и газовых заводов значительно увеличились.В результате потерянный доход от продукта из-за одного дня простоя для ремонта регулятора стал очень большим (обычно от 500 000 до более 1 000 000 долларов США!). Поэтому возникла острая необходимость в системе регулятора, которую можно было бы обслуживать без отключения турбины. Электрогидравлический регулятор удовлетворил эту потребность. На рис. 5.11.9 представлены важные факты, касающиеся этой системы.

Рис. 5.11.9. Электрогидравлические регуляторы

Поскольку они не требовали механического входного сигнала (редукторного или валового привода), эти регуляторы можно было заменять, пока операторы удерживали турбину в ручном режиме.По аналогии, замена автоматических регулирующих клапанов — это та же процедура. В этом случае оператор поддерживает технологический режим, вручную дросселируя перепускной клапан, в то время как автоматический регулирующий клапан находится в ремонте.

Первые электронные регуляторы были аналоговыми и требовали значительного обслуживания для замены плат. Цифровые регуляторы были введены в конце 1970-х годов и являются единственным типом управления скоростью, используемым сегодня. По мере того, как микропроцессоры становились популярными, цифровые регуляторы также давали большое преимущество в виде избыточности.Резервные и тройные резервные регуляторы стали очень популярными, потому что теперь они могли автоматически переключаться в режим онлайн, чтобы поддерживать управление, в то время как другой регулятор требовал обслуживания. Помощь оператора больше не требовалась. На рис. 5.11.10 представлена ​​блок-схема системы электрогидравлического регулятора.

Рис. 5.11.10. Блок-схема электрогидравлического регулятора

(любезно предоставлена ​​консультантом M.E. Crane)

В 1990-х годах наблюдалась тенденция к управлению всеми процессами и функциями оборудования через централизованную распределенную систему управления предприятием.Новый химический завод в Южной Америке в настоящее время разработает систему DCS, которая будет контролировать все критические функции системы:

▪

контроль скорости турбины

▪

Управление процессом

▪

Защита от перенапряжений

▪

ESD Systems

▪

Интернет-мониторинг

▪

Аварийный насос Авто-пуск

В этом дизайне все критические функции приводится в действие на основе двух — система голосования из трех.

Как обсуждалось ранее, экстракционные турбины используются для оптимизации парового баланса установки и общей эффективности парового цикла. Рисунок 5.11.11 определяет функцию системы управления вытяжной паровой турбиной.

Рис. 5.11.11. Управление отработкой

В полевых условиях успешно работают как механико-гидравлические, так и электрогидравлические системы управления отработкой. Любая конструкция включает два или более регуляторов, работающих вместе для достижения целей системы управления. Выход каждого регулятора управляет определенным набором дроссельных клапанов.Кроме того, каждый регулятор в системе отбора или подачи непрерывно получает входной сигнал от других регуляторов в системе. Каждый регулятор будет реагировать на этот входной сигнал в соответствии со всеми задачами управления системы регулятора.

Механико-гидравлические системы забора или подачи требуют значительной регулировки и обслуживания из-за большого трения в системе. Пожалуйста, обратитесь к Рисунку 5.11.12, на котором показана механико-гидравлическая система регулятора одинарной вытяжки.В результате все новые системы включают электрогидравлические регуляторы, как показано на рис. 5.11.13.

Рис. 5.11.12. Механическое/гидравлическое управление вытяжкой

(любезно предоставлено Elliott/Woodward)

Рис. 5.11.13. Электрогидравлическая система управления и защиты

(предоставлено консультантом M.E. Crane)

В сочетании с резервными функциями эти системы обеспечивают высокую надежность и эффективное управление технологическим процессом. Независимо от типа используемого регулятора, механо-гидравлические и электрогидравлические регуляторы должны быть снабжены надежной системой управления маслом.На рис. 5.11.14 представлены функции и часто встречающиеся проблемные области гидравлических систем управления.

Рис. 5.11.14. Масляная система управления

Обычно гидравлическая система управления встроена в систему смазки. Типичные рабочие диапазоны давления для этих систем:

Низкое давление: 276–690 кПа (40–100 фунтов/кв. дюйм)

Среднее давление: 827–4 137 кПа (120–600 фунтов/кв. дюйм)

09 Высокое давление 90 : 4137 кПа (600 фунтов/кв. дюйм)

Рис. 5.11.15 представляет собой схему применения, показывающую тип классификации регулятора, регулирование скорости и тип используемого регулятора.

Рис. 5.11.15. Схема применения системы регулятора паровой турбины

В общем, регуляторы NEMA A используются в приложениях общего назначения (резервных), а регуляторы NEMA D используются в приложениях специального назначения (нерезервных).

Защита

Функции системы защиты паровой турбины часто путают с системой управления, но на самом деле эти две системы полностью независимы.Система защиты срабатывает только при превышении любого из заданных параметров системы управления, и паровая турбина будет повреждена, если она продолжит работу. Рисунок 5.11.16 определяет типичные методы защиты.

Рис. 5.11.16. Защита

Схема многоклапанной многоступенчатой ​​системы защиты турбины показана на рис. 5.11.17. Эта система включает в себя механическое устройство защиты от превышения скорости (расцепляющий штифт), отключающее турбину при превышении скорости (на 10 % превышающей максимальную непрерывную скорость).Центробежная сила, возникающая из-за высокой скорости вала, заставит расцепляющий рычаг, что позволит подпружиненной рукоятке двигаться внутрь. Когда это происходит, порт в штоке рукоятки позволяет давлению управляющего масла стекать и падать до нуля. Высокоэнергетическая пружина в клапане отключения и дроссельной заслонки, обычно противодействующая давлению управляющего масла, внезапно закроется (менее чем за одну секунду). В этой системе есть еще два способа отключения турбины (уменьшения давления управляющего масла до нуля):

Рис. 5.11.17. Типовая защита паровой турбины

(предоставлено компанией Elliott Co.)

▪

Ручное нажатие подпружиненной рукоятки

▪

Открытие электромагнитного клапана

5 При открытии любого параметра клапана будет задана команда открытия клапана. превышен. Электромагнитные клапаны предназначены для нормального закрытия.

В последние годы в промышленности требуется параллельное и последовательное расположение электромагнитных клапанов для повышения надежности паротурбинного агрегата.На рис. 5.11.18 показаны два популярных метода защиты от превышения скорости, использовавшихся в прошлом.

Рис. 5.11.18. Обнаружение превышения скорости

(любезно предоставлено компанией Elliott Co.)

Сегодня большинство систем отключения по превышению скорости включают магнитные входные сигналы скорости и голосование по принципу «два из трех» для повышения надежности. На рис. 5.11.19 представлены устройства, отключающие турбину изнутри. То есть они напрямую снижают давление управляющего масла, вызывая закрытие отключающего клапана без необходимости в электромагнитном клапане (метод внешнего отключения).

Рис. 5.11.19. Внутренняя защита

Два популярных типа запорной арматуры паровых турбин показаны на рис. 5.11.20. Оба типа используют большую силу пружины, противодействующую давлению управляющего масла во время нормальной работы, чтобы быстро закрыть клапан при потере управляющего давления масла.

Рис. 5.11.20. Запорная арматура паровой турбины. Слева: поездка и дроссель. (Предоставлено Gimple Corp.) Справа: Trip

(Предоставлено Siemens)

Очень важно отметить, что отключающий клапан закроется только в том случае, если пружина имеет достаточную силу, чтобы преодолеть трение штока клапана.Твердые отложения в паровой системе, которые увеличиваются с давлением в системе (когда паровые системы не обслуживаются должным образом), могут помешать закрытию отключающего клапана.

Чтобы обеспечить свободное перемещение штока отключающего клапана, все отключающие клапаны должны быть проверены вручную в режиме онлайн. Рекомендуемая периодичность — 1 раз в месяц.

Все отключающие клапаны турбины должны быть снабжены ручными тренажерами, позволяющими использовать эту функцию. На рис. 5.11.21 представлены факты, касающиеся ручного запуска турбины в режиме онлайн.

Рис. 5.11.21. Ручная проверка отключающего клапана в режиме реального времени

Принципы систем защиты имеют тенденцию различаться географически в зависимости от поставщиков паровых турбин. Эти факты представлены на рис. 5.11.22.

Рис. 5.11.22. Принципы системы защиты

Передовая практика 5.12

Ежедневно проверяйте отсечные клапаны турбины очень высокого давления (давление пара на входе превышает 100 бар изб.), чтобы точно предотвратить их отказ закрыть по команде.

Техническое обслуживание паровых систем VHP (очень высокого давления) и предотвращение загрязнения (кальций, диоксид кремния и т. д.) может быть затруднено.) от образования внутри турбины.

Уплотнение управляющего клапана представляет собой фильтр, который задерживает любые загрязнения между управляющим клапаном и набивкой, что может предотвратить закрытие управляющего клапана.

Неспособность отключающего клапана закрыться по команде может привести к катастрофическому отказу машины и подвергнуть персонал опасности.

Периодическое или нечастое срабатывание запорных клапанов может привести к тому, что клапан не сработает, что, учитывая требования безопасности станции, потребует немедленной остановки турбины.

Ежедневная проверка отключающих клапанов VHP обеспечит свободное перемещение отключающего клапана и предотвратит ненужные остановки агрегата.

Извлеченные уроки

Невыполнение ежедневных проверок отключающих клапанов VHP или ежемесячных отключающих клапанов HP приводит к катастрофическим отказам оборудования, потере времени персоналом и гибели людей.

Контрольные показатели

Этот передовой метод рекомендуется с 1990-х годов. Последующие меры привели к нулевому количеству несчастных случаев с потерей рабочего времени и инцидентов, связанных с невозможностью поездки.При несоблюдении правил произошел более одного катастрофического выхода из строя критического (незапасного) оборудования, время ремонта которого превысило три месяца.

УСТРОЙСТВА ЗАЩИТЫ

Дата публикации: 24 сентября 2020 г. Последнее обновление: 24 сентября 2020 г. Абдур Рехман

В связи с расширением использования электроэнергии в современном мире системы электроснабжения подвержены многим критическим условиям, таким как перенапряжения и скачки напряжения из-за ударов молнии или резких переключений.Основной проблемой является состояние перенапряжения, которое может привести к серьезному повреждению оборудования системы. Следовательно, необходимо установить устройство, гарантирующее защиту от условий, при которых возникает повышенное или пониженное напряжение.

 Сетевой фильтр — это защитное устройство, подключаемое для защиты системы от перенапряжения. Он является компонентом системы электрической защиты и используется для защиты оборудования в системах передачи и распределения электроэнергии. Эти устройства, как правило, защищают электрооборудование от переходных процессов напряжения.

 

Устройство защиты от перенапряжения:

Устройства защиты от перенапряжения

— это устройства, которые используются для защиты системы от скачков напряжения. Это общий термин, который используется для обозначения любого защитного устройства, используемого для защиты от перенапряжения. УЗИП предназначен для ограничения переходных перенапряжений и отвода волн тока на землю, для ограничения амплитуды этих перенапряжений до значения, не опасного для электроустановок и распределительных устройств.

Термин «устройство защиты от перенапряжения» (SPD) используется для описания электрических устройств, обычно устанавливаемых в распределительных щитах, системах управления технологическими процессами, системах связи и других промышленных системах, работающих в тяжелых условиях, для защиты от скачков напряжения и скачков напряжения, в том числе вызванных молнией. .

​Устройства защиты от перенапряжения относятся к категории:

• Ограничители перенапряжения
• УЗИП

Принцип:

В соответствии с Национальным электротехническим кодексом (NEC) ограничитель перенапряжения определяется как:  «Защитное устройство для ограничения перенапряжения путем разрядки или обхода перенапряжения, а также предотвращает протекание тока, оставаясь при этом способным выполнять эти функции. » .

Разрядники перенапряжения VS Устройства защиты от перенапряжений:

​Устройства защиты от перенапряжения и ограничители перенапряжения используются для одной и той же работы, т.е.д., защищая оборудование от скачков напряжения. Тем не менее, многие люди путаются в своих приложениях. Эта проблема возникает особенно на промышленных объектах, водоочистных сооружениях и некоторых других важных областях.

Ограничители перенапряжения:

  Ограничители перенапряжения обычно устанавливаются на подстанциях для защиты оборудования путем исключения воздействия молнии и коммутационных перенапряжений.

 

Сетевые фильтры:

Основная задача системы защиты от перенапряжений – защищать электронные устройства от скачков напряжения.Устройство защиты от перенапряжения пытается ограничить напряжение, подаваемое на электрическое устройство, либо блокируя, либо замыкая ток, чтобы снизить напряжение до безопасного порога.

Как работает сетевой фильтр?

Устройство защиты от перенапряжения позволяет электрическому току течь от розетки к ряду электрических и электронных устройств, подключенных к удлинителю. Если напряжение в розетке скачет или всплеск превышает допустимый уровень, устройство защиты от перенапряжения отводит лишнее электричество в заземляющий провод.

В большинстве устройств защиты от перенапряжений M etal O xide V aristor  (MOV) используются для отвода дополнительного напряжения.

Типы устройств защиты от перенапряжения:

В соответствии со стандартами устройства защиты от перенапряжения подразделяются на три разных типа:

• УЗИП высокого напряжения
  
• УЗИП среднего напряжения
  
• Низкое напряжение УЗИП

УЗИП низкого напряжения не ограничивают напряжение, как УЗИП высокого и среднего напряжения.Ограничители перенапряжения низкого напряжения подразделяются на три класса:

УЗИП типа 1: Этот тип УЗИП используется в промышленных зданиях для защиты уровней изоляции от внешних скачков напряжения, вызванных молнией. Они могут быть установлены между вторичной стороной трансформатора общего назначения и стороной линии устройства защиты от сверхтоков основного вспомогательного оборудования, а также стороной нагрузки основного вспомогательного оборудования. Он защищает систему от прямых ударов молнии.

УЗИП типа 2: УЗИП низкого напряжения второго типа обычно устанавливаются на стороне нагрузки устройства защиты от перегрузки по току основного сервисного оборудования.Эти устройства защиты от перенапряжения также могут быть установлены на входе в сеть, но должны быть установлены на стороне нагрузки основного устройства защиты от перегрузок по току. УЗИП такого типа предотвращают распространение перенапряжения на установки и защищают систему от повреждений.

УЗИП типа 3: Эти типы УЗИП обычно устанавливаются после главного выключателя и используются в качестве дополнения для типа 2.

Электрические скачки: как они возникают?

Наиболее частой причиной перенапряжения является молния.Во время грозы она может ударить где-то рядом с источником питания и повлиять на проходящее через него напряжение. Когда разряд молнии попадает в электрическую систему, он повреждает устройства, подключенные к системе, что приводит к потере эффективности.

Электрические устройства работают в определенном диапазоне напряжений. Когда эти устройства получают напряжение выше указанного напряжения, необходимого для их работы, они выходят из строя. Однако электрические системы, защищенные разрядником перенапряжения, не повреждаются, поскольку разрядник гарантирует безопасность электрической системы, пропуская избыточное напряжение на землю.

Ограничитель перенапряжения не поглощает все высокое напряжение, проходящее через него, а отводит его на землю, чтобы свести к минимуму влияние напряжения. Он работает с металлооксидным варистором (MOV). MOV — это в основном полупроводник, чрезвычайно чувствительный к напряжению. MOV функционирует как изолятор при нормальном напряжении. При высоком напряжении он работает как проводник, а также как переключатель, который остается разомкнутым при нормальном напряжении переменного тока и замыкается при прохождении высокого напряжения.

Как работает разрядник?

Ограничитель перенапряжения подключается параллельно оборудованию, которое необходимо защитить.Эти разрядники ограничивают перенапряжения, возникающие в оборудовании. Энергия, связанная с перенапряжением, передается разрядником на землю, в конечном итоге защищая оборудование.

Крайне нелинейная характеристика разрядника позволяет ограничивать напряжение на его клеммах почти постоянным значением в широком диапазоне токов разрядника. Напряжение на защищаемом оборудовании почти равно напряжению на разряднике.

Ограничитель перенапряжения обычно содержит клемму заземления, а также клемму высокого напряжения.Когда возникает скачок напряжения, разрядник посылает ток высокого напряжения непосредственно на изоляцию или на землю, чтобы предотвратить повреждение системы.

Чтобы исключить повреждение изоляции, разрядник должен применяться правильно, чтобы изоляция оборудования не подвергалась воздействию перенапряжения. Важно правильно подобрать параметры разрядника, чтобы избежать проблем в системе.

Важность ОПН:

Ограничитель перенапряжения защищает оборудование от перенапряжений или переходных напряжений в системах электроснабжения, возникающих от молнии или перенапряжения при переключении.Он не только подает дополнительное напряжение на заземляющий провод, но и позволяет нормальному напряжению продолжать свой путь.

• ---

  Об авторе

  Абдур Рехман — профессиональный инженер-электрик с более чем восьмилетним опытом работы с оборудованием от 208 В до 115 кВ как в сфере коммунального хозяйства, так и в промышленной и коммерческой сфере. Он уделяет особое внимание защите энергетических систем и инженерным исследованиям.

Защита катушки реле от перенапряжения

У нас есть вопросы от клиентов о том, как защитить катушки реле от скачков напряжения, на которые мы ответим, предоставив подробные пояснения.«Всплеск» относится к генерации чрезвычайно высокого напряжения, которое намного превышает напряжение, генерируемое в установившемся режиме. Это неприятное явление, которое может привести к разрушению элемента схемы. Что вы должны сделать, чтобы защитить вашу схему от перенапряжения, то есть перенапряжения? Теперь мы расскажем вам о методе, который вы должны предпринять для защиты цепи.

Вопрос: Что нужно сделать, чтобы защитить контакт или цепь от перенапряжения, возникающего при отключении питания индуктивной нагрузки? Ответ: Катушка реле является индуктивной нагрузкой.Эта индуктивная нагрузка в цепи генерирует большое импульсное напряжение, когда она отключена от цепи, и это импульсное напряжение может разрушить контакты или элементы электронной схемы. Меры по борьбе с такими перенапряжениями различаются в зависимости от того, подается ли в цепь переменный или постоянный ток. Диод хорошо работает в цепи постоянного тока, а цепь CR эффективна в цепи переменного тока. Эти диоды и цепи CR должны быть подключены параллельно нагрузке.

Рассмотрим более подробно импульсные напряжения.Когда индуктивная нагрузка, такая как катушка реле, отключается от цепи, нагрузка генерирует высокое напряжение от сотен до тысяч вольт в направлении, обратном напряжению источника. Это напряжение называется «обратным напряжением». Высокое обратное напряжение вызывает протекание по цепи большого тока, который повреждает контакт, управляющий подачей питания на индуктивную нагрузку, а также саму цепь. В результате срок службы схемы значительно сокращается.

Для защиты контакта и цепи от этого обратного напряжения нужна защитная схема.Защитная схема для индуктивной нагрузки постоянного тока отличается от схемы защиты для индуктивной нагрузки переменного тока. Теперь мы опишем соответствующие меры, которые необходимо предпринять для этих индуктивных нагрузок постоянного и переменного тока.

１． В случае индуктивной нагрузки постоянного тока

Как показано на рис. 1, диод хорошо работает в качестве защитной схемы для индуктивной нагрузки постоянного тока.

 

Эта защитная схема может быть применена только к цепи постоянного тока. Диод, являющийся типом нагрузки, потребляет входящий импульсный ток, тем самым защищая цепь и ее элемент.Для стабильной электронной схемы, напряжение цепи которой не очень велико, вы должны выбрать диод с обратным выдерживаемым напряжением, в 2-3 раза превышающим напряжение источника. Для обычной цепи мы рекомендуем вам выбрать диод с обратным выдерживаемым напряжением, в 10 и более раз превышающим напряжение цепи. Убедитесь, что диод пропускает прямой ток, равный или превышающий ток нагрузки. Мы предлагаем линейку реле для щитов управления, из которой вы можете выбрать реле со встроенным диодом.

Теперь мы сравним обратное напряжение, генерируемое индуктивной нагрузкой постоянного тока при наличии диода, с напряжением при отсутствии диода, используя следующие диаграммы. На рис. 2 показана осциллограмма обратного напряжения в случае отсутствия диода, а на рис. 3 — при наличии диода. В случае отсутствия диода, как показано на рис. 2, при отключении от цепи индуктивной нагрузки постоянного тока возникает обратное напряжение 260 В. Напротив, при наличии диода обратное напряжение не генерируется, поскольку любой импульсный ток потребляется диодом, как показано на рис.3.

 

 ２． В случае индуктивной нагрузки переменного тока

Когда индуктивная нагрузка переменного тока отключается от цепи, на обоих концах индуктивной нагрузки переменного тока генерируется обратное напряжение. В этом случае схема CR, показанная на рис. 4, эффективно работает как защита цепи.

Цепь CR позволяет своему конденсатору поглощать перенапряжение, создаваемое размыканием контакта, тем самым защищая цепь и ее элемент. На рис.4, конденсатор с имеет функцию управления разрядом, вызванным размыканием контакта, а резистор r предусмотрен для ограничения пускового тока от конденсатора с, когда контакт замкнут.

Вот стандартные характеристики конденсатора c и резистора r.

• Конденсатор c: от 0,5 до 1 (мкФ) для контактного тока 1 А
• Сопротивление r: от 0,5 до 1 (Ом) для контактного напряжения 1 В

Эти значения не всегда являются правильными и могут варьироваться в зависимости от свойств и характеристик нагрузки.Вы должны использовать конденсатор c для цепей переменного тока, которые имеют выдерживаемое напряжение в диапазоне от 200 до 300 В.

Осциллограммы обратного напряжения, генерируемого индуктивной нагрузкой переменного тока в случае наличия цепи CR и отсутствия цепи CR, показаны соответственно на рис. 5 и 6. На рис. 5, представляющем случай, когда имеется цепь CR, видно, что при размыкании контакта цепь выключается без создания импульсного напряжения выше напряжения источника. Напротив, рис.6, в случае отсутствия цепи CR, показывает, что импульсное напряжение 630 В, что примерно в 3 раза превышает напряжение источника 200 В переменного тока, генерируется в течение 18 мс после размыкания контакта.




Вы также можете использовать защитную схему CR в цепи постоянного тока. В этом случае конденсатор для цепей постоянного тока не используется.

Только что объяснил функции защиты реле от перенапряжений. Надеюсь, вы поняли случай, когда перенапряжение генерируется в цепи без защитной схемы и когда перенапряжение не генерируется в цепи с защитной схемой.При размыкании контакта возникает импульсное напряжение. Мы рекомендуем вам защитить контакт и цепь, предприняв меры по предотвращению перенапряжения, применимые к индуктивным нагрузкам переменного и постоянного тока соответственно.

Однако будьте осторожны при реализации мер по предотвращению перенапряжения. Простого подключения диода или конденсатора к цепи будет недостаточно. Например, размещение конденсатора между контактами может привести к тому, что при замыкании контактов заряды, накопленные в конденсаторе, высвобождаются, создавая ток короткого замыкания, который повреждает цепь и ее элемент.Ваши меры по предотвращению перенапряжения должны быть адаптированы к конфигурации цепи.

 

Ключевые слова

• Всплеск: Всплеск — это высокое напряжение, которое генерируется мгновенно, когда индуктивная нагрузка отключается от цепи.
• Выдерживаемое обратное напряжение: Под выдерживаемым обратным напряжением понимается максимальное напряжение, противоположное прямому напряжению диода, при котором диод сохраняет свои свойства изоляции.

Как использовать термисторы PTC для защиты от тока | Примечание по применению | Техническая библиотека

Одним из свойств термисторов PTC является то, что при протекании чрезмерно большого тока они сами выделяют тепло и становятся очень резистивными. Благодаря этому свойству они используются в качестве устройств защиты от перегрузки по току.
В этой статье описываются приложения для следующих целей.
«Для ограничения пускового тока»
«Для максимальной токовой защиты»
«Для связи»

Преимущества термисторов PTC

Термисторы

PTC представляют собой терморезисторы на основе специальной полупроводниковой керамики с высоким положительным температурным коэффициентом (PTC).Они демонстрируют относительно низкие значения сопротивления при комнатной температуре. Когда ток протекает через PTC, выделяемое тепло повышает температуру PTC. При превышении определенной температуры (температуры Кюри) сопротивление PTC значительно возрастает.
Этот эффект можно использовать для защиты цепей или устройств от перегрузки по току. В этом случае перегрузка по току доводит PTC до высокой температуры, и, как следствие, высокое сопротивление ограничивает перегрузку по току. Когда причина неисправности устранена, PTC остынет и снова будет действовать как самовосстанавливающийся предохранитель.Благодаря этому свойству термисторы ПК используются в качестве устройств защиты от перегрузки по току. Следующие примеры приложений описывают, как термисторы PTC могут использоваться для защиты от перегрузки по току.

Содержание

• Применение термисторов PTC для ограничения пускового тока
• Применение термисторов PTC для защиты от перегрузки по току
• Применение термисторов PTC для защиты от перегрузки по току в телекоммуникациях

Применение термисторов PTC для ограничения пускового тока

Применение: ограничение пускового тока для бортовых зарядных устройств (OBC)

Импульсные источники питания (SMPS), которые являются небольшими, легкими и обеспечивают высокую производительность, часто используются в качестве источников питания электронных устройств.При включении ИИП (т. е. при зарядке сглаживающего конденсатора) через устройство протекает пусковой ток с высоким пиком. Этот пусковой ток может отрицательно сказаться на сроке службы сглаживающего конденсатора, повредить контакты силового ключа или вывести из строя выпрямительный диод. Следовательно, необходимо ограничить пусковой ток на ИИП.

На приведенной ниже схеме показан пример схемы ограничителя пускового тока (ICL), в которой термистор с положительным температурным коэффициентом и тиристор (или механическое реле) используются в комбинации.

Когда выключатель питания замкнут и начинается процесс зарядки, незаряженный конденсатор подобен короткому замыканию и, следовательно, потребляет очень большой пусковой ток. Поскольку в это время тиристор находится в состоянии с высоким омическим сопротивлением (механическое реле было бы в разомкнутом состоянии), PTC, подключенный последовательно к сглаживающему конденсатору, ограничивает пусковой ток (ток заряда конденсатора) до желаемого более низкого уровня. Как только конденсатор заряжен, тиристор закорачивает PTC и прикладывается электрическая нагрузка.
В некоторых случаях тиристор (или механическое реле) может выйти из строя и не закоротить PTC. Когда это происходит, к цепи прикладывается нагрузка, и высокий рабочий ток нагревает PTC. Затем PTC переходит в состояние с высоким омическим сопротивлением, тем самым снижая ток неисправности до более низкого уровня, который не опасен. Термисторы PTC могут выдерживать такую ​​нагрузку без каких-либо повреждений.
Если фиксированный резистор используется для ограничения пускового тока, как это было распространено в прошлом, высокий рабочий ток может привести к термической перегрузке резистора и даже разрушить резистор или вызвать возгорание.

Рисунок 1. Ограничение пускового тока в импульсном источнике питания

Применение: ограничение пускового тока для промышленных инверторов

Асинхронные двигатели часто используются для вентиляторов, насосов, кондиционеров и другого оборудования на заводах. Асинхронный двигатель прост по конструкции, надежен, а его скорость зависит от частоты источника питания. Инверторы используются для управления скоростью асинхронных двигателей. Такие частотно-регулируемые приводы (ЧРП) повышают КПД двигателя и, следовательно, снижают энергопотребление.

Инверторная система состоит из части преобразователя и части инвертора. Конденсатор звена постоянного тока (сглаживающий конденсатор) расположен после преобразователя. Когда система включена, конденсатор звена постоянного тока заряжается пусковым током, пик которого в несколько раз превышает постоянный ток, необходимый для зарядки конденсатора. Этот пусковой ток может отрицательно сказаться на сроке службы конденсатора или разрушить полупроводниковые устройства, подвергающиеся воздействию тока.
Очень хорошим способом ограничения пускового тока является использование ограничителя пускового тока (ICL), в котором термистор с положительным температурным коэффициентом и тиристор (или реле) используются в сочетании друг с другом.
Функция PTC ICL такая же, как описано для встроенного зарядного устройства. Опять же, PTC обладает свойствами самозащиты (повышенное сопротивление при неисправности цепи)

Рисунок 2. Ограничение пускового тока в промышленном инверторе

Применение термисторов PTC для защиты от перегрузки по току

Применение: защита от перегрузки по току для бортовых двигателей постоянного тока

Когда двигатель перегружен или вращение двигателя остановлено (заблокировано), через двигатель протекает сверхток.Это может привести к термическому перенапряжению катушки. Термисторы PTC могут эффективно защитить двигатели от таких перегрузок по току.
Например, если боковое зеркало автомобиля заблокировано каким-либо предметом, двигатель заблокируется при попытке установить или убрать зеркало. Это приведет к перегрузке по току через обмотку двигателя. Для защиты от теплового перенапряжения используется термистор PTC. Высокий ток вызывает нагрев PTC. Затем сопротивление PTC существенно возрастает, что, в свою очередь, снижает высокий ток до уровней, не вызывающих перегрузки системы.Такие термисторы защиты от перегрузки по току также используются, например, для двигателей, приводящих в действие замки с электроприводом и сиденья с электроприводом.

Рисунок 3　Пример защиты бортового двигателя постоянного тока

Применение: защита от перегрузки по току для соленоидов

Соленоиды, приводящие якоря в движение за счет магнитной силы их катушки, являются простыми и удобными приводами, используемыми в оборудовании для автоматизации офиса, таком как принтеры, а также в электрических замках. Соленоиды бывают прямого действия, роторного типа и других типов.
Если электромагнитная катушка блокируется из-за механической неисправности или по какой-либо другой причине, это приведет к сохранению состояния перегрузки по току, что может привести к повреждению цепи драйвера.
Термистор PTC, в случае продолжающегося перегрузки по току, отключит свое значение сопротивления за счет самонагрева, уменьшит выходной ток и тем самым предотвратит повреждение схемы драйвера.

Рисунок 4. Предотвращение пускового тока в соленоиде

Применение термисторов PTC для защиты от перегрузки по току в телекоммуникациях

Применение: Защита от перегрузки по току в устройствах защиты от перенапряжений (SPD), используемых в системах безопасности

Термисторы

PTC для телекоммуникационных приложений также используются в различных системах безопасности на заводах и в офисных зданиях.Например, устройства защиты от перенапряжений (SPD) устанавливаются в важных местах этих систем, поскольку сигнальные кабели, используемые для систем пожарной сигнализации, систем камер наблюдения и других сетевых систем, соединяющих несколько объектов, могут быть повреждены ударами молнии.
На приведенной ниже схеме показан пример схемы защиты, в которой используется сменный вставной УЗИП. На стороне вилки имеется разрядник и варистор для защиты от перенапряжения. Сторона розетки включает термистор PTC для защиты от перегрузки по току.

TDK предлагает полную линейку термисторов PTC для телекоммуникационных приложений. Защиты телекоммуникационных пар (TPP), каждый из которых включает два термистора PTC, упакованных в пластиковый корпус, часто используются для УЗИП.

Функция PTC очень похожа на описанную в предыдущем разделе.

Рисунок 5　Пример схемы защиты для вставного устройства защиты от перенапряжения (SPD)

Связанные страницы

• ■ Порталы продуктов термисторов PTC

Установка ограничителей перенапряжения при переходных процессах (TVSS)

Исторический взгляд на защиту от перенапряжения

Защита от перенапряжения была включена в первый Национальный электротехнический кодекс (NEC), опубликованный в 1897 году.В то время основное внимание уделялось молниеотводам. В 1981 году статья 280 NEC была пересмотрена и переименована в «Ограничители перенапряжения», чтобы соответствовать отраслевой терминологии. Изменение названия в NEC также признало, что разрядники для защиты от перенапряжения устанавливались там, где источник перенапряжения не был молнией, например, при переключении коммунальных сетей или переключении оборудования на промышленных и коммерческих объектах.

 

Фото 1. Прямые шинные связи между ТВСС и панелями уменьшаются; длина проводника, ненужные изгибы проводника и импеданс при болтовых соединениях.

Широкое распространение электронного оборудования, такого как компьютеры, автоответчики, микроволновые печи, электронные средства управления HVAC, системы безопасности и т. д., за последние 20 лет также поставило перед электротехнической промышленностью задачу защитить это чувствительное оборудование от менее сильных скачков напряжения, чем молния. Подавитель скачков напряжения (TVSS) — это новейший продукт, который становится обычным явлением в жилых, коммерческих и промышленных объектах для защиты чувствительного электронного оборудования.В ответ на разработку продуктов TVSS компания Underwriters Laboratories, Inc. (UL) опубликовала в августе 1985 года первый стандарт безопасности TVSS, UL 1449. [См. фото 1 и 2]

 

Грозозащитный разрядник, вторичный разрядник, ограничитель скачков напряжения. Где они вписываются в электрическую систему?
Грозозащитный разрядник обычно устанавливается коммунальным предприятием на обслуживающем трансформаторе и в основном действует как свеча зажигания. Когда молния попадает в распределительную линию, повышение напряжения вызывает образование дуги в искровом промежутке, и ток молнии отводится на землю, защищая сетевой трансформатор.

Ограничители перенапряжения и вторичные ограничители перенапряжения обычно устанавливаются на сервисном оборудовании либо на линии, либо на стороне нагрузки от сервисного отключения. Они также могут быть подключены к необслуживаемым щитам, где ответвления выходят за пределы здания. Например, ответвленные цепи, питающие освещение парковки, являются возможным источником скачка напряжения, проникающего в здание из-за обратного питания электрической системы от внешних источников.

Фото 2. Встроенные блоки TVSS в вставные блоки Busway и бакеты MCC уменьшают длину проводника и повышают эффективность защиты системы от перенапряжения.

Ограничители перенапряжений

могут быть установлены в любой части электрической системы, начиная со стороны нагрузки сервисного отключения в сервисном оборудовании и заканчивая защищаемым электронным продуктом. TVSS может интегрировать защиту переменного тока, коаксиального кабеля и телефона, чтобы установить общее заземление для различных служб. Продукты TVSS также могут быть подключены к необслуживаемым щитам, где ответвления выходят за пределы здания.

Установка в соответствии с NEC

Можно установить

продуктов TVSS:

1.как неотъемлемая часть перечисленных щитов.

2. в качестве продукта, устанавливаемого на месте, в панельной панели, указанной и помеченной как комплект TVSS.

3. Внешний по отношению к щиту или выключателю и подключенный на стороне нагрузки к автоматическому выключателю или предохранителю внутри щита.

4. как неотъемлемый компонент включенного в Список электромонтажного устройства для защиты определенного электронного оборудования, подключенного к этой ответвленной цепи.

Статья 250 – Заземление и соединение

Создание прочного фундамента для безопасной установки TVSS начинается с системы заземления и соединения.В разделе 250-2 (a) четко указано, что система заземления должна быть подключена к земле, чтобы ограничить уровни напряжения, вызванные скачками напряжения.

250-2. Общие требования к заземлению и соединению

(а) Заземление электрических систем. Электрические системы, которые должны быть заземлены, должны быть подключены к земле таким образом, чтобы ограничивать напряжение, создаваемое молнией, перенапряжениями в сети или непреднамеренным контактом с линиями более высокого напряжения, и стабилизировать напряжение относительно земли во время нормальной работы.

Соединения заземляющего электрода, проводника заземляющего электрода и соединительной перемычки важны для обеспечения безопасного пути с низким сопротивлением к земле для любого импульсного тока, отводимого TVSS. При добавлении TVSS к существующей электрической системе важно повторно проверить систему заземления, чтобы обеспечить безопасный и эффективный путь для импульсного тока.

Артикул 280 – ОПН

Продукты

TVSS специально не признаны в NEC.Поскольку продукты TVSS по функциям аналогичны разрядникам перенапряжения, мы должны обратиться к статье 280 для требований к установке. Номинальное напряжение TVSS должно быть равно или больше постоянного напряжения между фазой и землей. Раздел 280-4 также требует, чтобы все ОПН менее 1000 В были перечислены. UL 1449 распространяется только на изделия с номинальным напряжением 600 В и ниже.

280-4. Выбор разрядника перенапряжения

(а) Цепи напряжением менее 1000 вольт. Номинальные параметры разрядника для защиты от перенапряжений должны быть равны или превышать максимальное постоянное напряжение промышленной частоты фаза-земля, доступное в точке применения.

Ограничители перенапряжения, установленные в цепях напряжением менее 1000 вольт, должны быть перечислены для этой цели.

TVSS должен быть подключен на стороне нагрузки от сервисного разъединителя, в отличие от разрядников, которые могут быть подключены к линии или на стороне нагрузки от сервисного разъединителя, как разрешено в Разделе 230-82. Ограничитель перенапряжения часто рассчитан на более высокие уровни импульсного тока, чем продукты TVSS. TVSS, оцененный в соответствии с UL 1449, предполагает подключение на стороне нагрузки «главного разъединителя». Перечень продукта TVSS может также требовать подключения к стороне нагрузки определенного устройства максимального тока.UL 1449 разрешает размещать эту маркировку либо на TVSS, либо в бюллетене с инструкциями.

Услуга может содержать шесть разъединений, как разрешено в Разделе 230-71. Основное отключение, питающее TVSS в этой услуге, считается одним из шести отключений. TVSS не является оборудованием для контроля мощности.

230-71. Максимальное количество отключений

(а) Общие. Средства отключения для каждой службы, разрешенной Разделом 230-2, …, должны состоять не более чем из шести выключателей или шести автоматических выключателей, установленных в одном корпусе, в группе отдельных корпусов или в распределительном щите или на нем.Не должно быть более шести разъединений на каждую услугу, сгруппированную в одном месте. Для целей настоящего раздела средства отключения, используемые исключительно для оборудования контроля мощности или цепи управления системы защиты от замыканий на землю, установленные как часть перечисленного оборудования, не должны считаться средствами отключения обслуживания.

Прокладка и длина проводников, соединяющих TVSS, является важной проблемой, рассматриваемой в Разделе 280-12. Цель TVSS состоит в том, чтобы как можно быстрее заземлить любые условия перенапряжения, не вызывая пробоя или замыкания дуги на землю до того, как переходный процесс рассеется на землю, в конечном итоге защищая чувствительное электронное оборудование.Ненужные изгибы и длина проводника увеличивают импеданс на пути перенапряжения, повышая перенапряжение. По мере роста напряжения возрастает вероятность пробоя, так как напряжение не подавляется. Неподавленное напряжение поступает на электронное оборудование, для защиты которого предназначен TVSS. В зависимости от размера и материала (медь или алюминий) проводника каждый фут провода может добавить до 165 В к номиналу подавления помех устройства.

Другие вопросы безопасности

Фото 3.Встроенный TVSS становится обычным местом в щитах, которые обслуживают чувствительные электронные нагрузки, такие как школьные компьютеры, офисные здания и промышленные объекты

. Изделия

TVSS работают аналогично ограничителям перенапряжения; однако, чтобы обеспечить защиту электронного оборудования, устройства ТВСС начинают работать (т. е. проводить электричество при скачке напряжения), гораздо ближе к рабочему напряжению системы, чем ОПН. NEC не требует заземления всех электрических систем и не запрещает установку продуктов TVSS на незаземленную систему; однако есть проблемы с незаземленными системами.Напряжение в незаземленной системе нестабильно, и системное напряжение относительно земли может возрасти в восемь раз по сравнению с нормальным рабочим напряжением в системе, если в цепи произойдет замыкание на землю. Повышение напряжения такой величины может быть разрушительным для TVSS; поэтому использование TVSS в незаземленных системах недопустимо. [См. фото 3]

Важно искать продукты TVSS с номинальным током короткого замыкания (SCCR), даже самые распространенные однопортовые или параллельные устройства.В технологии TVSS обычно используются металлооксидные варисторы (MOV) для прямого соединения между фазами и между фазами и землей, в отличие от искрового (воздушного) разрядника, используемого в молниезащитных разрядниках. Когда MOV выходит из строя, возникает короткое замыкание. Доступный ток короткого замыкания попытается протекать по закороченному пути. Автоматический выключатель или предохранитель, к которым подключен TVSS, обеспечивает защиту провода от короткого замыкания, но TVSS может быть защищен или не защищен, если он не был проверен и не промаркирован. Пример маркировки на продуктах TVSS, которые были протестированы на номинальный ток короткого замыкания, будет аналогичен:

.

Этот TVSS подходит для использования в цепях, способных передавать не более:

25 000 А (среднеквадратичное значение), 240 В при защите автоматическим выключателем макс. 30 А или

10 000 А, среднеквадратичное значение, 240 В при защите плавким предохранителем номиналом не более 30 А без ограничения тока.

Продукты

TVSS могут потреблять чрезвычайно большое количество энергии до того, как автоматический выключатель или предохранитель ограничивают и отключают ток короткого замыкания. Эта энергия может быть разрушительной для TVSS, если внутренние компоненты не скоординированы электрически с защитой от перегрузки по току. Сдерживание отказа TVSS в оболочке TVSS является важной проблемой безопасности. Разрыв корпуса TVSS является проблемой безопасности, независимо от того, является ли он внешним или внутренним по отношению к другому электрическому оборудованию.Номинальный ток короткого замыкания для однопортовых устройств представляет собой пробел в безопасности, который в настоящее время существует в отраслевых стандартах и ​​может быть оценен только путем тестирования продукта. В UL 1449 в настоящее время есть тест на ток короткого замыкания для двухпортовых устройств, но аналогичный тест требуется только на минимальных уровнях для более распространенных однопортовых или параллельных устройств. Маркировка номинального тока короткого замыкания на продуктах является хорошим показателем того, что производитель учел доступный ток короткого замыкания, к которому будет подключен TVSS.

Фото 4

Маркировка TVSS, установленного снаружи панели, должна включать SCCR непосредственно на TVSS. Панель со встроенным TVSS будет иметь маркировку SCCR на TVSS, монтажной схеме панели или маркировку панели, указывающую на принятие TVSS в панели. Номинальные значения тока короткого замыкания на панели будут применяться для встроенного TVSS как часть списка панели. Не путайте номинальный ток короткого замыкания с номинальным импульсным током на ТВСС, это не одно и то же.

Интеграция продуктов TVSS в щитовые шкафы становится обычным явлением. Перечисленное оборудование оценивается на предмет обеспечения целостности щита с установленной ТВСС. Щит со встроенным TVSS оценивается в соответствии со стандартом безопасности UL 67 для щитов по нагреву, расстоянию между проводниками (шинами), пространству изгиба проводов, заполнению провода, току короткого замыкания и т. д. TVSS уменьшит объем корпус, который влияет на обогрев, желоб для проводов и пространство для изгиба проводов.Уменьшение объема корпуса также может повлиять на характеристики щита при коротком замыкании из-за характеристик вентиляции различных автоматических выключателей. Расширение корпуса с помощью удлинителя панели и добавление TVSS выше или ниже панели не решит эти проблемы безопасности без надлежащей оценки и тестирования. Параграф 30.12 в UL 67 четко указывает, что компоненты для использования в щитах должны быть включены в маркировку щитов.

30.12 Оборудование, устанавливаемое на месте

30.12.1 Щит, к которому может быть добавлен блок, такой как автоматический выключатель, выключатель и т.п., должен быть промаркирован названием или товарным знаком изготовителя и каталожным номером или эквивалентом тех блоков, для которых он предназначен. предназначены.

Найдите на панели маркировку, указывающую на то, что панель внесена в список для использования со встроенным TVSS. Отметка должна быть предоставлена ​​как часть списка панели, что TVSS был оценен для использования в панели.

Вопросы производительности TVSS

Фото 4.Блок защиты от перенапряжения «Весь дом» объединяет защиту от перенапряжения переменного тока, телефона/данных, коаксиального/кабельного и спутникового телевидения, устанавливая общую ссылку, где коммунальные услуги входят в дом.

Длина проводника

TVSS влияет на производительность продукта. Если мы рассмотрим длину проводника с использованием 165 В на фут для расчета новых характеристик подавления после подключения к электрической системе, мы начнем искать методы уменьшения длины проводника, чтобы повысить нашу защиту от скачков напряжения и переходных напряжений.Усилия по уменьшению длины проводника для максимальной защиты от перенапряжений привели к внедрению продуктов TVSS, которые изготавливаются как часть щитов, чтобы свести к минимуму влияние импеданса проводника. [См. фото 4]

Ввод коммуникаций, таких как электрические, кабельные и телефонные, в одной и той же точке здания важен для эффективной защиты с помощью TVSS. Электронное оборудование (компьютеры, телефоны и т. д.) имеет несколько путей проникновения скачков напряжения. Перенапряжение разрушит электронное оборудование из-за перепада напряжения (между сетью переменного тока, телефоном и коаксиальным кабелем) на электронных платах внутри оборудования.Эти множественные пути могут быть эффективно защищены в жилых помещениях с помощью TVSS, объединяющего защиту переменного тока, коаксиального кабеля и телефона. Привязывая все коммунальные услуги к общему заземлению на служебном входе, мы получаем эффективный путь заземления с низким импедансом и устанавливаем общий эталон для всех внешних источников перенапряжения. Коммунальные услуги будут электрически подниматься и опускаться вместе, когда скачок напряжения входит в здание, помогая устранить любую разницу в напряжении между системой связи и электрической системой в компьютере, телефоне или автоответчике.

Большие жилые дома могут иметь несколько щитов, например, два щита на 200 А. Вы повышаете защиту электронного оборудования, подключенного к нескольким коммуникациям, например, телефонов и компьютеров, подключая TVSS к щиту, питающему ответвленные цепи для этих нагрузок. Производитель бытовой техники или производитель щитового TVSS также может рекомендовать защиту «на месте использования» для обеспечения надлежащей защиты чувствительного электронного оборудования в гарантийных целях.Продукты TVSS для точек использования также перечислены в соответствии с UL 1449 и могут быть найдены в виде розеток, устройств с прямым подключением или шнуром.

Резюме

NEC в настоящее время не рассматривает уникальные проблемы безопасности установки TVSS по сравнению с разрядниками перенапряжения. Тем не менее, были обсуждены основные элементы, которые помогут в безопасной и соответствующей требованиям NEC установке ограничителей перенапряжения переходных процессов. Обратите внимание на те элементы, которые рассматриваются в этой статье и связаны с безопасностью, но в настоящее время специально не рассматриваются в NEC.В следующем списке представлено краткое изложение обсуждаемых вопросов, которые необходимо просмотреть при установке TVSS:

1. Проверьте систему заземления и соединения, чтобы обеспечить эффективный путь заземления для импульсного тока. NEC 250–2 (а). TVSS не следует устанавливать в незаземленной электрической системе.

2. TVSS должен быть зарегистрирован признанным органом по сертификации. Вы можете найти установленные ограничители перенапряжения, которые могут быть перечислены как вторичные ограничители перенапряжения. NEC 280-4(а).

3. TVSS должен быть установлен на стороне нагрузки сервисного отключения. UL 1449 (не в NEC). Проверьте маркировку TVSS на наличие требуемой защиты от перегрузки по току.

4. При установке ТВСС на сервисе с шестью разъединителями ее необходимо подключить к одному из шести разъединителей. Семь — это нарушение NEC 230-71.

5. Проверьте маркировку панели, которая указывает, что панель указана для использования с внутренним или встроенным TVSS.

No related posts.