Узип что это такое в электрике расшифровка
УЗИП каких классов выбрать для установки в частном доме
Если вы счастливый владелец дачи или коттеджа, то наверняка задумывались над проблемой защиты имеющейся электроники и проводки от перенапряжений. Ведь именно загородные дома чаще всего страдают от резких скачков напряжения, которые могут возникать как результат грозового разряда, выхода из строя силового оборудования электрической сети или проводимых в ней работ.
В этой статье хотим познакомить вас с устройством защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП), рассказать, что это такое, какие виды существуют и как его использовать в конкретных ситуациях.
Назначение устройства защиты от импульсных перенапряжений
Обычные автоматы, которые повсеместно используются на разных объектах, защитят вашу сеть от возможных перегрузок. Если установить реле контроля напряжения, сможете обезопасить себя от кратковременных незначительных повышений вольтажа в сети, например, с 220 до 290 В.
А теперь представьте, если возникает импульс, значение напряжения которого достигает 1 и более кВ. Традиционные устройства защиты попросту сгорят, не успев сработать, вместе со всем, что в этот момент включено в розетки. Именно от этих резких скачков напряжения и призван защитить УЗИП.
Хочу сразу объяснить, что рассматриваемое устройство ни в коем случае не является альтернативой реле напряжения или другого оборудования, устанавливаемого в домах для защиты электросети. Обратите внимание, что УЗИП не срабатывают, если напряжение превысит всего несколько десятков вольт от нормального значения. Его следует применять совместно с другими приборами.
Принцип работы УЗИП
Как инженер со стажем, я сталкивался со всеми типами устройств защиты от импульсного перенапряжения: разрядниками, варисторами, защитными диодами, разделительными трансформаторами. Однако наиболее часто встречаемыми являются первые два варианта и их комбинации.
Разрядник
Основным компонентом этого типа устройств являются две пластины, между которыми есть зазор определенной величины. В случае возникновения импульса с большим значением напряжения между этими элементами возникает разряд, посредством которого выполняется сброс перенапряжения.
По исполнению камеры, где возникает разряд, гасящие импульс высокого напряжения разрядники бывают:
Отличными примерами разрядников являются модели УЗИП серий PWR (исполнение 2), RS232 (исполнение 2), MSR (исполнение 2).
Варистор
Здесь используется керамический гаситель, у которого при возникновении импульса высокого напряжения резко падает сопротивление. В результате возникает контролируемое короткое замыкание, которое провоцирует срабатывание автоматического выключателя. Скорость реагирования варистора составляет 25 наносекунд, что позволяет гарантировать 100 % защиту всего подключенного к сети дома оборудования.
Примером варистора служит УЗИП ОПС-10В-1Р, который рассчитан на срабатывание импульсов, значение напряжения не более 2 кВ. Устройство имеет ширину 18 мм и устанавливается на стандартную DIN-рейку.
Защитный диод
Это наиболее современные УЗИП, которые разработаны с использованием проводниковых технологий. Представленные приборы отличаются высокой скоростью срабатывания, которая достигает 1 нс. Кроме этого, в случае его использования, вы даже не заметите, что защитный диод сработает. Ведь конструкция этого УЗИПа такова, что устройство не отсекает подачу электричества при возникновении импульса, а приводит повышенное напряжение к нормальным параметрам. Избыток перенаправляется на «землю» через корпус или отдельный кабель.
Классификация
Устройства защиты от импульсных перенапряжений отличаются функциональными возможностями, которые определяются классом модели. Всего выделяют три типа УЗИП:
1 класс
2 класс
Предназначены для непосредственной защиты сетей потребителей от остаточных явлений грозового разряда или коммуникационных перенапряжений. Как правило, устанавливаются в щитовых на входе в квартиры. Поскольку эти устройства защиты относятся ко «второй линии обороны», номинальное значение разрядного тока, на который они рассчитаны, ниже, чем у 1 класса и составляет от 20 до 40 кА. Примером подобных устройств выступает УЗИП ОПС-10С-1Р 2 Класса.
3 класс
УЗИП, используемые для предотвращения воздействия импульсного перенапряжения непосредственно на используемое оборудование. В зависимости от исполнения, могут подключаться непосредственно к розетке или отдельной группе при распределении электропроводки. Представленные устройства защиты рассчитаны на работу с импульсными токами в пределах 5-10 кА. Например, УЗИП ОПС-10D-2Р 3 класса.
Стоит обратить внимание на следующее: все представленные УЗИП могут быть установлены как частично, так и полностью на одном объекте. Однако все зависит от конфигурации имеющейся схемы энергоснабжения.
Критерии выбора УЗИП
Подбор класса устройства защиты от импульсных перенапряжений зависит от того, по какой схеме дом подключается к линии энергоснабжении, имеется молниезащита или нет. Поэтому для лучшей наглядности и понимания ситуации предложим несколько примеров выбора УЗИП.
Дом, подключенный к изолированной воздушной линии проводом, при этом молниезащиты нет и входящих в здание дополнительных металлических коммуникаций тоже. В этом случае прямое попадание молнии в дом маловероятно, поэтому вполне достаточно установить УЗИП 2 класса, например, ОПС-10С-2Р с номинальным током разряда 20 кА.
Теперь представим, что дом подключен к изолированной воздушной линии, но в него входит металлическая труба, например, газовая. Предположим, что в эту трубу осуществляется прямое попадание молнии. Часть заряда уйдет вправо, а вторая половина — влево относительно расположения трубопровода. Соответственно, в дом попадет только половина импульса от разряда молнии. В свою очередь он разделится на две части: первая уйдет в PEN-проводник, а вторая через фазу на УЗИП, которая составит около 12,5 кА от изначальных от разряда 100 кА. Чтобы защита сработала и при этом не вышла из строя, нужно выбирать устройство 2 класса, например, ОПС-10С-1Р.
Интересная ситуация, когда дом имеет молниезащиту без входящих труб и прочих коммуникаций. В этом случае при попадании молнии в молниеотвод половина разряда уйдет в заземление, а оставшаяся часть на PEN и фазовый провод. В итоге на УЗИП придется импульс силой 25 кА. Поэтому для безопасного срабатывания защиты следует выбирать устройство большего номинала, например, ОПС-10В-2Р-R 1 класса.
Рассмотрим аналогичную ситуацию, только добавим сюда входящую металлическую трубу. Здесь первоначальный разряд в 100 кА разделится не на две, а на три части. Половину поглотит молниеотвод, остальное распределится между трубой, PEN и фазовым проводом: 25, 12,5 и 12,5 соответственно. Как видите, ситуация схожа, когда разряд ударяет вблизи дома без наружных металлических коммуникаций и молниеотвода. Для защиты электроники в доме достаточно установить ОПС-10С-2Р с номинальным током разряда 20 кА.
Распространенные ошибки при подключении УЗИП
Чтобы устройство защиты от импульсных перенапряжений работало с максимальной эффективностью, важно обратить внимание не только на выбор типа, но и на правильность подключения.
Заземление
Убедитесь в надежности используемого в щитке заземления. При некачественном исполнении этого контура возникает риск, что при первом попадании молнии все автоматы и защита выгорят.
Совместимость
Каждое УЗИП выпускается под конкретную схему энергоснабжения и типа заземления. Использование несовместимого устройства приведет к тому, что оно в нужный момент не сработает.
Класс
Неправильный выбор класса — распространенная причина, почему УЗИП может не сработать на импульсные скачки, спровоцированные неисправностью в коммуникационном оборудовании систем энергоснабжения.
Заключение
Использование УЗИП в системах электроснабжения частного дома — реальная защита вашего оборудования от импульсных токов, которые возникают в результате разрядов молнии и могут вывести бытовую технику из строя.
Установка УЗИП — схемы подключения, правила монтажа.
Для всех нас стало нормой, что в распределительных щитках жилых домов, обязательна установка вводных автоматических выключателей, модульных автоматов отходящих цепей, УЗО или дифф.автоматов на помещения и оборудование, где критичны возможные утечки токов (ванные комнаты, варочная панель, стиральная машинка, бойлер).
Помимо этих обязательных коммутационных аппаратов, практически никому не требуется объяснять, зачем еще нужно реле контроля напряжения.
Устанавливать их начали все и везде. Грубо говоря оно защищает вас от того, чтобы в дом не пошло 380В вместо 220В. При этом не нужно думать, что повышенное напряжение попадает в проводку по причине недобросовестного электрика.
Вполне возможны природные явления, не зависящие от квалификации электромонтеров. Банально упало дерево и оборвало нулевой провод.
Также не забывайте, что любая ВЛ устаревает. И даже то, что к вашему дому подвели новую линию СИПом, а в доме у вас смонтировано все по правилам, не дает гарантии что все хорошо на самой питающей трансформаторной подстанции – КТП.
Там также может окислиться ноль на шинке или отгореть контакт на шпильке трансформатора. Никто от этого не застрахован.
Именно поэтому все новые электрощитки уже не собираются без УЗМ или РН различных модификаций.
Что же касается устройств для защиты от импульсных перенапряжений, или сокращенно УЗИП, то у большинства здесь появляются сомнения в необходимости их приобретения. А действительно ли они так нужны, и можно ли обойтись без них?
Подобные устройства появились достаточно давно, но до сих пор массово их устанавливать никто не спешит. Мало кто из рядовых потребителей понимает зачем они вообще нужны.
Первый вопрос, который у них возникает: ”Я же поставил реле напряжения от скачков, зачем мне еще какой-то УЗИП?”
Никакое реле напряжения от этого не спасет, а скорее всего сгорит вместе со всем другим оборудованием. В то же самое время и УЗИП не защищает от малых перепадов в десятки вольт и даже в сотню.
Например устройства для монтажа в домашних щитках, собранные на варисторах, могут сработать только при достижении переменки до значений свыше 430 вольт.
Поэтому оба устройства РН и УЗИП дополняют друг друга.
Гроза это стихийное явление и просчитать его до сих пор не особо получается. При этом молнии вовсе не обязательно попадать прямо в линию электропередач. Достаточно ударить рядышком с ней.
Даже такой грозовой разряд вызывает повышение напряжения в сети до нескольких киловольт. Кроме выхода из строя оборудования это еще чревато и развитием пожара.
Даже когда молния ударяет относительно далеко от ВЛ, в сетях возникают импульсные скачки, которые выводят из строя электронные компоненты домашней техники. Современный электронный счетчик с его начинкой, тоже может пострадать от этого импульса.
Общая длина проводов и кабелей в частном доме или коттедже достигает нескольких километров.
Сюда входят как силовые цепи так и слаботочка:
Все эти провода принимают на себя последствия грозового удара. То есть, все ваши километры проводки получают гигантскую наводку, от которой не спасет никакое реле напряжения.
Единственное что поможет и защитит всю аппаратуру, стоимостью несколько сотен тысяч, это маленькая коробочка называемая УЗИП.
Монтируют их преимущественно в коттеджах, а не в квартирах многоэтажек, где подводка в дом выполнена подземным кабелем. Однако не забывайте, что если ваше ТП питается не по кабельной линии 6-10кв, а воздушной ВЛ или ВЛЗ (СИП-3), то влияние грозы на среднем напряжении, также может отразиться и на стороне 0,4кв.
Поэтому не удивляйтесь, когда в грозу в вашей многоэтажке, у многих соседей одновременно выходят из строя WiFi роутеры, радиотелефоны, телевизоры и другая электронная аппаратура.
Молния может ударить в ЛЭП за несколько километров от вашего дома, а импульс все равно прилетит к вам в розетку. Поэтому не смотря на их стоимость, задуматься о покупке УЗИП нужно всем потребителям электричества.
Цена качественных моделей от Шнайдер Электрик или ABB составляет примерно 2-5% от общей стоимости черновой электрики и средней комплектации распредщитка. В общей сумме это вовсе не такие огромные деньги.
На сегодняшний день все устройства от импульсных перенапряжений делятся на три класса. И каждый из них выполняет свою роль.
Модуль первого класса гасит основной импульс, он устанавливается на главном вводном щите.
После погашения самого большого перенапряжения, остаточный импульс принимает на себя УЗИП 2 класса. Он монтируется в распределительном щитке дома.
Однако давайте посмотрим, что говорит об этом не знакомый электрик, а ведущая фирма по системам грозозащиты Citel:
То есть в тексте прямо сказано, класс II монтируется либо после класса 1, либо КАК САМОСТОЯТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО.
Третий модуль защищает уже непосредственно конкретного потребителя.
Если у вас нет желания выстраивать всю эту трехступенчатую защиту, приобретайте УЗИП, которые изначально идут с расчетом работы в трех зонах 1+2+3 или 2+3.
Такие модели тоже выпускаются. И будут наиболее универсальным решением для применения в частных домах. Однако стоимость их конечно отпугнет многих.
Схема качественно укомплектованного с точки зрения защиты от всех скачков и перепадов напряжения распределительного щита, должна выглядеть примерно следующим образом.
В этом случае потребуется смонтировать всю схемку с аппаратами в отдельном боксе под пломбой, дабы предотвратить свободный доступ к оголенным токоведущим частям до прибора учета.
Однако здесь остро встанет вопрос замены сработавшего модуля и срыва пломб. Поэтому согласовывайте все эти моменты заранее.
После прибора учета находятся:
Если с привычными компонентами при комплектации такого щитка вопросов не возникает, то на что же нужно обратить внимание при выборе УЗИП?
Второй важный момент это схемы подключения. Производители могут выпускать разные модели для применения в различных системах заземления.
Например, использовать одни и те же УЗИП для систем TN-C или TT и TN-S уже не получится. Корректной работы от таких устройств вы не добьетесь.
Вот основные схемы подключения УЗИП в зависимости от исполнения систем заземления на примере моделей от Schneider Electric. Схема подключения однофазного УЗИП в системе TT или TN-S:
Здесь самое главное не перепутать место подключения вставного картриджа N-PE. Если воткнете его на фазу, создадите короткое замыкание.
Схема трехфазного УЗИП в системе TT или TN-S:
Схема подключения 3-х фазного устройства в системе TN-C:
На что нужно обратить внимание? Помимо правильного подключения нулевого и фазного проводников немаловажную роль играет длина этих самых проводов.
От точки подключения в клемме устройства до заземляющей шинки, суммарная длина проводников должны быть не более 50см!
А вот подобные схемы для УЗИП от ABB OVR. Однофазный вариант:
Давайте пройдемся по некоторым схемкам отдельно. В схеме TN-C, где мы имеем совмещенные защитный и нулевой проводники, наиболее распространенный вариант решения защиты – установка УЗИП между фазой и землей.
Каждая фаза подключается через самостоятельное устройство и срабатывает независимо от других.
Именно поэтому при выборе и подключении варианта УЗИП N-PE, указываются отдельные характеристики по импульсному току. И они обычно больше, чем значения по фазному.
Помимо этого не забывайте, что защита от грозы это не только правильно подобранный УЗИП. Это целый комплекс мероприятий.
Их можно использовать как с применением молниезащиты на крыше дома, так и без нее.
Особое внимание стоит уделить качественному контуру заземления. 
Одного уголка или штыря забитого в землю на глубину 2 метра здесь будет явно не достаточно. Хорошее сопротивление заземления должно составлять 4 Ом.
Принцип действия УЗИП основан на ослаблении скачка напряжения до значения, которое выдерживают подключенные к сети приборы. Другими словами, данное устройство еще на вводе в дом сбрасывает излишки напряжения на контур заземления, тем самым спасая от губительного импульса дорогостоящее оборудование.
Определить состояние устройства защиты достаточно просто:
При этом не включайте в работу модуль с красным флажком. Если нет запасного, то лучше его вообще демонтировать.
УЗИП это не всегда одноразовое устройство, как некоторым кажется. В отдельных случаях модели 2,3 класса могут срабатывать до 20 раз!
Чтобы сохранить в доме бесперебойное электроснабжение, необходимо также установить автоматический выключатель, который будет отключать узип. Установка этого автомата обусловлена также тем, что в момент отвода импульса, возникает так называемый сопровождающий ток.
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.
Запомните, что этот автомат защищает в первую очередь не разрядник, а именно вашу сеть.
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.
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.
Толку от такой защиты не будет никакого. И первое же “удачное” попадание молнии, сожгет вам как все приборы, так и саму защиту.
2 Не правильное подключение исходя из системы заземления.
Проверяйте техдокументацию УЗИП и проконсультируйтесь с опытным электриком ответственным за электрохозяйство, который должен быть в курсе какая система заземления используется в вашем доме.
3 Использование УЗИП не соответствующего класса.
Как уже говорилось выше, есть 3 класса импульсных защитных устройств и все они должны применяться и устанавливаться в своих щитовых.