Молниезащита. Часть 3. Внутренняя система молниезащиты
Внутренняя система молниезащиты представляет собой совокупность устройств защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП). Назначение УЗИП — защитить электрическое и электронное оборудование от перенапряжений в сети, вызванных резистивными и индуктивными связями и возникающих под воздействием тока молнии.
Основным российским документом, определяющим, что такое УЗИП, является ГОСТ Р 51992-2002 (МЭК 61643-1-98) «Устройства для защиты от импульсных перенапряжений в низковольтных силовых распределительных системах» (далее - ГОСТ).
Для надежной защиты домашней электропроводки необходимо построить многоуровневую (как минимум, трехступенчатую) систему защиты из УЗИП разных классов. Их применение регламентирует ГОСТ, согласно которому существуют три класса таких устройств.
УЗИП класса 1 (B)
Предназначены для защиты от прямых ударов молнии в систему молниезащиты здания или воздушную линию электропередач. Устанавливаются на вводе в здание во вводно-распределительном устройстве (ВРУ) или главном распределительном щите (ГРЩ).
УЗИП класса 1
Главной «начинкой» УЗИПа класса 1 является искровой разрядник (классический воздушный или герметичный газонаполненный), часто в гибриде с варисторами. Почему не одни варисторы? Потому что варистор быстро срабатывает, но он «устает» от энергии и его может разорвать при 10/350. Искровик же умеет «переваривать» большие заряды и не подпитывать дугу током сети (или быстро её гасить), что критично на вводе.
Есть две популярные топологии подключения УЗИПа класса 1:
1. «4+0» — каждый L и N «садится» к PE через свой ограничитель (чаще применяют на TN-S при определённых условиях);
2. «3+1» — три линии L–N ограничиваются варисторами, а между N–PE ставится мощный искровой разрядник. Такой вариант любят в системах TT и TN-S/TN-C-S, потому что он держит N–PE вместе и не вызывает ложных срабатываний УЗО при грозовых импульсах.
Отдельный момент — способность УЗИПа Тип-1 гасить «сопровождающий ток» сети (Follow Current). Хорошие аппараты умеют либо не подхватывать его, либо быстро гасить, чтобы не «висеть дугой» на 230/400 В и не выбивать ввод без необходимости.
Где установка УЗИПа класса 1 обязательна?
1. В частных домах с молниезащитой: если гроза бьёт в молниеотвод, ток по токоотводам «льется» в землю, но часть энергии и наводок приходит на ввод. УЗИП Тип-1 уравнивает потенциалы между PEN/PE и молниезащитой, снимает основной грозовой заряд и не даёт напряжению перелезть в дом на уровне, убивающем всё подряд.
2. В многоэтажках, расположенных на возвышенностях: крышные установки, лифтовые и машинные антенны — разряды рядом случаются. Без УЗИПа класса 1 в ВРУ все квартирные УЗИПы класса 2 просто сгорят в один вечер.
3. Промка, склады, АЗС, базовые станции: длинные вводы, металлоконструкции, внешние молниеприёмники — всё это про большие токи и уравнивание потенциалов. УЗИП класса 1 здесь — не опция, а часть проектной культуры.
Маркировка
В паспортах УЗИПов класса 1 чаще всего присутствует следующая маркировка:
I imp = 12,5 / 25 / 50 кА (10/350), где
I imp (10/350): берите не ниже 12,5 кА/полюс для типовой жилой застройки; 25 кА — если объект «горячее» (высота, открытая местность, промышленность); 50 кА — для суровых условий и главного ВРУ на крупных объектах;
Uc (допустимое рабочее напряжение): для наших 230/400 В — обычно 255–275 В AC. Если боишься «гуляющего нуля» и временных перенапряжений, смотри модели с повышенным Uc или с отдельным N–PE искровиком;
Up (остаточное напряжение, которое «пропускает» УЗИП во время удара): чем ниже, тем лучше; у хороших устройств — порядка 2,5–4 кВ. Да, это кажется много, но после такой мясорубки дальше по каскаду уже ждёт УЗИП класса 2, который «дожимает» ниже;
Isc withstand (совместимость с током КЗ сети) и предохранители/автоматы-«бэкапы»: производитель обычно пишет, с каким номиналом автомата допускается ставить УЗИП, и нужен ли внешний предохранитель. Не игнорируй: при аварии именно он спасёт щит от огня.
TOV-устойчивость: укажут, сколько и как долго устройство переживает повышенное сетевое напряжение без гибели (полезно при обрыве N).
Типичные ошибки из практики
«Поставим только C в квартирке — и норм». Не норм. Без УЗИПа класса 1 на вводе твой «C» встретит 10/350 и сгорит, как бумага.
«Повесим класс 1 на длинных проводах — и галочку поставим». Нет. Длинные отводы = высокий Up. Щит формально «защищён», а техника всё равно ловит киловольты.
«В TT обойдёмся без N–PE разрядника». Потом удивляемся выбросам на корпусах и срывам УЗО. Сделай 3+1, сними потенциал между N и PE на грозе — и спи спокойно.
«Заземление? Да у нас арматура в бетоне». Пока импульс ищет остаточную «петлю по арматуре», электроника уже умерла. Реальный контур, реальная ГЗШ — основа.
Таким образом, УЗИП класса 1 — это не «магический фильтр от всего» и не «зелёный светодиодик в красивом модуле». Это грубая силовая «арматура», которая переводит грозовой ток в землю так, чтобы дальше по сети остались вольты и киловольт-сотни, с которыми уже справятся тонкие каскады.
УЗИП класса 2
Ток молнии — это не аккуратный импульс, который включился и выключился. Это волна, которая гуляет по проводам, отражается, гаснет неравномерно. А ещё есть другая беда — коммутационные перенапряжения, которые возникают внутри самой сети (к примеру, если в сеть включается сварочный аппарат и при разрыве дуги идёт выброс, или на подстанции сработал разъединитель — и дальше по цепочке летит короткий, но очень злой импульс).
В таких случаях спасителем является УЗИП класса 2, которые предназначены для защиты токораспределительной сети объекта от коммутационных помех или как вторая ступень защиты при ударе молнии. Устанавливаются в распределительные щиты. Нормируются импульсным током с формой волны 8/20 мкс. Номинальный разрядный ток 20-40 кА.
УЗИП класса 2
Маркировка
Типовая маркировка в паспортах УЗИП класса 2 следующая:
Uc (допустимое рабочее напряжение) — для сети 230/400 В обычно берут 275 В AC;
Up (остаточное напряжение) — чем ниже, тем лучше; хорошие Тип-2 дают ≤1,5 кВ, а некоторые и до 1,2 кВ;
In и Imax — ориентируйся на реальные условия: в доме хватит 5–10 кА, на промышленном объекте бери 20–40 кА;
Индикация и сменные модули — обязательно, иначе не узнаешь, что варистор «выдохся»;
Селективность с УЗИП класса 1 — если в здании они стоят близко друг к другу, выбирай согласованные серии у одного производителя.
И если УЗИП класса 1 строится на искровиках, то "начинка" УЗИПов класса 2 — это царство варисторов (MOV).
Варисторы
Варистор — полупроводниковая «таблетка», которая в нормальном режиме сидит как изолятор, но стоит напряжению подскочить выше порога — она резко уходит в проводимость.
Реагирует варистор очень быстро — за наносекунды. Именно скорость тут важнее всего.
В хороших УЗИПах класса 2 варисторы ставят параллельно каждой фазе и нулю на землю. Иногда их дополняют газоразрядниками, чтобы продлить ресурс.
⚡️ Варистор не вечный: каждый удар его чуть-чуть «старит». Со временем напряжение срабатывания снижается, он может начать греться или даже пробиться в КЗ. Поэтому качественные УЗИП класса 2 делают с индикацией ресурса и сменными картриджами.
Применение
1. Квартирные щитки
Это прямо «золотая точка» для УЗИП класса 2, чтобы в каждую квартиру прилетали не киловольты, а максимум - сотни вольт.
2. Этажные щиты
В старых домах без нормального ВРУ хотя бы этажный щит с УЗИПом класса 2 способен «смягчить» большинство коммутационных выбросов.
3. Промышленные распределительные шкафы
В цехах, где крутятся электродвигатели, компрессоры, сварка, частотники — импульсы появляются не реже, чем гроза за окном. УЗИП класса 2 защищает сеть локально.
4. Объекты связи
Сервера, стойки, телеком-оборудование — там тоже без класса 2 никуда, потому что для них даже кратковременный «взмах» в 800–1000 В — это смерть блока питания.
УЗИП класса 3
Такие устройства предназначены для защиты потребителей от остаточных бросков напряжений, защиты от дифференциальных (несимметричных) перенапряжений (например, между фазой и нулевым рабочим проводником в системе TN-S), фильтрации высокочастотных помех. Устанавливаются непосредственно возле потребителя. Могут иметь самую разнообразную конструкцию: в виде розеток, сетевых вилок, отдельных модулей для установки на DIN-рейку или навесным монтажом. Нормируются импульсным током с формой волны 8/20 мкс. Номинальный разрядный ток 5-10 кА.
УЗИП класса 3
А если простыми словами: УЗИП класса 3 - это личный телохранитель бытовой техники.
Маркировка
Типовая маркировка в паспортах УЗИП класса 3:
Imax — 5–10 кА (8/20);
Up — остаток напряжения. Для бытовых приборов критично ≤1,5 кВ, лучше ближе к 1,2;
интеграция — встроенные УЗИП в розетках, сетевых фильтрах, ИБП;
дополнительная защита по линии данных — USB, Ethernet, телефон (качественные блоки УЗИП класса 3 защищают не только фазу, но и «слабые входы»).
Основная "ценность" УЗИПов класса 3 - это варисторы, TVS и RC-цепи.
УЗИП класса 3 — это уже не громоздкий разрядник, а компактные элементы, встроенные прямо в розетку или удлинитель:
варисторы — такие же, как для класса 2, но рассчитанные на меньшие токи;
TVS-диоды — ультрабыстрые полупроводники, которые реагируют за наносекунды и «подрезают» пики;
RC-фильтры — гасят высокочастотную дрожь.
В связке они работают как «скальпель»: убирают последние иглы, оставляя за собой ровное напряжение.
Именно УЗИП класса 3 даёт тот финальный штрих, который делает защиту не формальной, а рабочей. Потому что в реальной жизни телевизор, роутер и электрический котёл не переживут киловольтных выбросов, даже если они длятся миллионные доли секунды.
-----
Удары молний — серьёзная проблема для всех типов электрических и коммуникационных сетей. Для некоторых перспективных отраслей, к примеру, ветрогенерации, это основная проблема. Но она решаема, и это главное!!!
Подпишись на каналы Энерголикбез, ставь лайки, делай репосты, оставляй комментарии)))
ЭНЕРГОЛИКБЕЗ
Молниезащита. Часть 3. Внутренняя система молниезащиты
Внутренняя система молниезащиты представляет собой совокупность устройств защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП). Назначение УЗИП — защитить электрическое и электронное оборудование от перенапряжений в сети, вызванных резистивными и индуктивными связями и возникающих под воздействием тока молнии.Основным российским документом, определяющим, что такое УЗИП, является ГОСТ Р 51992-2002 (МЭК 61643-1-98) «Устройства для защиты от импульсных перенапряжений в низковольтных силовых распределительных системах» (далее - ГОСТ).
Для надежной защиты домашней электропроводки необходимо построить многоуровневую (как минимум, трехступенчатую) систему защиты из УЗИП разных классов. Их применение регламентирует ГОСТ, согласно которому существуют три класса таких устройств.
УЗИП класса 1 (B)
Предназначены для защиты от прямых ударов молнии в систему молниезащиты здания или воздушную линию электропередач. Устанавливаются на вводе в здание во вводно-распределительном устройстве (ВРУ) или главном распределительном щите (ГРЩ).Есть две популярные топологии подключения УЗИПа класса 1:
1. «4+0» — каждый L и N «садится» к PE через свой ограничитель (чаще применяют на TN-S при определённых условиях);
2. «3+1» — три линии L–N ограничиваются варисторами, а между N–PE ставится мощный искровой разрядник. Такой вариант любят в системах TT и TN-S/TN-C-S, потому что он держит N–PE вместе и не вызывает ложных срабатываний УЗО при грозовых импульсах.
Отдельный момент — способность УЗИПа Тип-1 гасить «сопровождающий ток» сети (Follow Current). Хорошие аппараты умеют либо не подхватывать его, либо быстро гасить, чтобы не «висеть дугой» на 230/400 В и не выбивать ввод без необходимости.
Где установка УЗИПа класса 1 обязательна?
1. В частных домах с молниезащитой: если гроза бьёт в молниеотвод, ток по токоотводам «льется» в землю, но часть энергии и наводок приходит на ввод. УЗИП Тип-1 уравнивает потенциалы между PEN/PE и молниезащитой, снимает основной грозовой заряд и не даёт напряжению перелезть в дом на уровне, убивающем всё подряд.2. В многоэтажках, расположенных на возвышенностях: крышные установки, лифтовые и машинные антенны — разряды рядом случаются. Без УЗИПа класса 1 в ВРУ все квартирные УЗИПы класса 2 просто сгорят в один вечер.
3. Промка, склады, АЗС, базовые станции: длинные вводы, металлоконструкции, внешние молниеприёмники — всё это про большие токи и уравнивание потенциалов. УЗИП класса 1 здесь — не опция, а часть проектной культуры.
Маркировка
В паспортах УЗИПов класса 1 чаще всего присутствует следующая маркировка:I imp = 12,5 / 25 / 50 кА (10/350), где
I imp (10/350): берите не ниже 12,5 кА/полюс для типовой жилой застройки; 25 кА — если объект «горячее» (высота, открытая местность, промышленность); 50 кА — для суровых условий и главного ВРУ на крупных объектах;
Uc (допустимое рабочее напряжение): для наших 230/400 В — обычно 255–275 В AC. Если боишься «гуляющего нуля» и временных перенапряжений, смотри модели с повышенным Uc или с отдельным N–PE искровиком;
Up (остаточное напряжение, которое «пропускает» УЗИП во время удара): чем ниже, тем лучше; у хороших устройств — порядка 2,5–4 кВ. Да, это кажется много, но после такой мясорубки дальше по каскаду уже ждёт УЗИП класса 2, который «дожимает» ниже;
Isc withstand (совместимость с током КЗ сети) и предохранители/автоматы-«бэкапы»: производитель обычно пишет, с каким номиналом автомата допускается ставить УЗИП, и нужен ли внешний предохранитель. Не игнорируй: при аварии именно он спасёт щит от огня.
TOV-устойчивость: укажут, сколько и как долго устройство переживает повышенное сетевое напряжение без гибели (полезно при обрыве N).
Типичные ошибки из практики
«Поставим только C в квартирке — и норм». Не норм. Без УЗИПа класса 1 на вводе твой «C» встретит 10/350 и сгорит, как бумага.«Повесим класс 1 на длинных проводах — и галочку поставим». Нет. Длинные отводы = высокий Up. Щит формально «защищён», а техника всё равно ловит киловольты.
«В TT обойдёмся без N–PE разрядника». Потом удивляемся выбросам на корпусах и срывам УЗО. Сделай 3+1, сними потенциал между N и PE на грозе — и спи спокойно.
«Заземление? Да у нас арматура в бетоне». Пока импульс ищет остаточную «петлю по арматуре», электроника уже умерла. Реальный контур, реальная ГЗШ — основа.
Таким образом, УЗИП класса 1 — это не «магический фильтр от всего» и не «зелёный светодиодик в красивом модуле». Это грубая силовая «арматура», которая переводит грозовой ток в землю так, чтобы дальше по сети остались вольты и киловольт-сотни, с которыми уже справятся тонкие каскады.
УЗИП класса 2
Ток молнии — это не аккуратный импульс, который включился и выключился. Это волна, которая гуляет по проводам, отражается, гаснет неравномерно. А ещё есть другая беда — коммутационные перенапряжения, которые возникают внутри самой сети (к примеру, если в сеть включается сварочный аппарат и при разрыве дуги идёт выброс, или на подстанции сработал разъединитель — и дальше по цепочке летит короткий, но очень злой импульс).В таких случаях спасителем является УЗИП класса 2, которые предназначены для защиты токораспределительной сети объекта от коммутационных помех или как вторая ступень защиты при ударе молнии. Устанавливаются в распределительные щиты. Нормируются импульсным током с формой волны 8/20 мкс. Номинальный разрядный ток 20-40 кА.
Маркировка
Типовая маркировка в паспортах УЗИП класса 2 следующая:Uc (допустимое рабочее напряжение) — для сети 230/400 В обычно берут 275 В AC;
Up (остаточное напряжение) — чем ниже, тем лучше; хорошие Тип-2 дают ≤1,5 кВ, а некоторые и до 1,2 кВ;
In и Imax — ориентируйся на реальные условия: в доме хватит 5–10 кА, на промышленном объекте бери 20–40 кА;
Индикация и сменные модули — обязательно, иначе не узнаешь, что варистор «выдохся»;
Селективность с УЗИП класса 1 — если в здании они стоят близко друг к другу, выбирай согласованные серии у одного производителя.
И если УЗИП класса 1 строится на искровиках, то "начинка" УЗИПов класса 2 — это царство варисторов (MOV).
Варисторы
Варистор — полупроводниковая «таблетка», которая в нормальном режиме сидит как изолятор, но стоит напряжению подскочить выше порога — она резко уходит в проводимость.Реагирует варистор очень быстро — за наносекунды. Именно скорость тут важнее всего.
В хороших УЗИПах класса 2 варисторы ставят параллельно каждой фазе и нулю на землю. Иногда их дополняют газоразрядниками, чтобы продлить ресурс.
⚡️ Варистор не вечный: каждый удар его чуть-чуть «старит». Со временем напряжение срабатывания снижается, он может начать греться или даже пробиться в КЗ. Поэтому качественные УЗИП класса 2 делают с индикацией ресурса и сменными картриджами.
Применение
1. Квартирные щиткиЭто прямо «золотая точка» для УЗИП класса 2, чтобы в каждую квартиру прилетали не киловольты, а максимум - сотни вольт.
2. Этажные щиты
В старых домах без нормального ВРУ хотя бы этажный щит с УЗИПом класса 2 способен «смягчить» большинство коммутационных выбросов.
3. Промышленные распределительные шкафы
В цехах, где крутятся электродвигатели, компрессоры, сварка, частотники — импульсы появляются не реже, чем гроза за окном. УЗИП класса 2 защищает сеть локально.
4. Объекты связи
Сервера, стойки, телеком-оборудование — там тоже без класса 2 никуда, потому что для них даже кратковременный «взмах» в 800–1000 В — это смерть блока питания.
УЗИП класса 3
Такие устройства предназначены для защиты потребителей от остаточных бросков напряжений, защиты от дифференциальных (несимметричных) перенапряжений (например, между фазой и нулевым рабочим проводником в системе TN-S), фильтрации высокочастотных помех. Устанавливаются непосредственно возле потребителя. Могут иметь самую разнообразную конструкцию: в виде розеток, сетевых вилок, отдельных модулей для установки на DIN-рейку или навесным монтажом. Нормируются импульсным током с формой волны 8/20 мкс. Номинальный разрядный ток 5-10 кА.Маркировка
Типовая маркировка в паспортах УЗИП класса 3:Imax — 5–10 кА (8/20);
Up — остаток напряжения. Для бытовых приборов критично ≤1,5 кВ, лучше ближе к 1,2;
интеграция — встроенные УЗИП в розетках, сетевых фильтрах, ИБП;
дополнительная защита по линии данных — USB, Ethernet, телефон (качественные блоки УЗИП класса 3 защищают не только фазу, но и «слабые входы»).
Основная "ценность" УЗИПов класса 3 - это варисторы, TVS и RC-цепи.
УЗИП класса 3 — это уже не громоздкий разрядник, а компактные элементы, встроенные прямо в розетку или удлинитель:
варисторы — такие же, как для класса 2, но рассчитанные на меньшие токи;
TVS-диоды — ультрабыстрые полупроводники, которые реагируют за наносекунды и «подрезают» пики;
RC-фильтры — гасят высокочастотную дрожь.
В связке они работают как «скальпель»: убирают последние иглы, оставляя за собой ровное напряжение.
Именно УЗИП класса 3 даёт тот финальный штрих, который делает защиту не формальной, а рабочей. Потому что в реальной жизни телевизор, роутер и электрический котёл не переживут киловольтных выбросов, даже если они длятся миллионные доли секунды.
-----
Удары молний — серьёзная проблема для всех типов электрических и коммуникационных сетей. Для некоторых перспективных отраслей, к примеру, ветрогенерации, это основная проблема. Но она решаема, и это главное!!!
Подпишись на каналы Энерголикбез, ставь лайки, делай репосты, оставляй комментарии)))
https://ok.ru/energolikbez