Как защититься от перенапряжений

Современное электрическое оборудование должно получать электрическую энергию определенных параметров надежным и безопасным способом.

Цивилизованное развитие общества делает людей более зависимыми от разнообразных электрических и электронных устройств, чья устойчивость к случайному росту напряжения не велика.

Перенапряжение в электротехническом изделии (устройстве)   - напряжение между двумя точками электротехнического изделия (устройства), значение которого превосходит наибольшее рабочее значение напряжения. (ГОСТ 18311-80).

Перенапряжение может быть следствием:

• • включения и выключения потребителей большой мощности, особенно емкостного или индуктивного характера;

• • атмосферного разряда прямо в сеть питания объекта или недалеко от объекта (атмосферные перенапряжения);

• • проникновения в электропроводку перенапряженной волны с другого оборудования (например, водо провода);

• электростатических разрядов между устройствами.

В случае прямого удара молнии в сеть питания или опосредованно через индукцию, перенапряжение в некоторых проводах внутри дома может достичь уровня от нескольких кВ до нескольких десятков кВ, а устойчивость к перенапряжению современных электронных устройств не превышает 1,5 кВ.

Каждой из этих категорий соответствует определенный уровень требуемого импульсного сопротивления изоляции (в кВ). Это касается как проводов, так и подключенных электрических устройств.

Деление электропроводки на категории по перенапряжению

Категория IV - относится к устройствам, находящимся в первой части электропроводки: линии питания главных щитов, для которых импульсная устойчивость изоляции должна быть не менее 6кВ (ввиду прямого риска атмосферного перенапряжения или других видов перенапряжений).

Категория III - относится к устройствам и частям электропроводки (например, соединениям), подвергаемым опасности: атмосферных перенапряжений, сниженных ограничителями перенапряжения (типа А), установленными в первой части электропроводки; Защищаемые потребители энергии ETITEC D - перенапряжений от включения и выключения электрических устройств большой мощности.

Категория II - относится к устройствам, запитанным из распределительных щитов, подвергнутых риску атмосферных перенапряжений, сниженных огран ичителями типа В.

Категория I - относится к таким частям электропроводки, в которых уровень перенапряжений определен ограничителями типа С.

Владельцы ценного оборудования (например, информационного) должны осознавать риск перенапряжений и принимать предохранительные меры.

Модульными аппаратами, защищающими электропроводку от последствий перенапряжений как атмосферных, так и возникающих от включения-выключения, являются варисторные ограничители перенапряжения ETITEC.

Самый важный элемент ограничителя — варистор. Варистор - это таблетковый реостат, сделанный из оксида цинка (ZnO), металлокерамического сплава, сопротивление которого нелинейно и сильно зависит от напряжения на его зажимах. У него очень большое сопротивление для низкого (около 275 В) номинального напряжения и очень маленькое для напряжения порядка нескольких десятков кВ.

Во время нормальной работы ограничителя его варисторный элемент находится постоянно под напряжением сети. Благодаря вышеупомянутому большому сопротивлению для низкого напряжения, проходящий через варистор ток (называемый током утечки) очень мал (не превышает 0,5 мА). Защищающая деятельность этого элемента заключается в пропускании тока разряда к земле после достижения на его зажимах напряжения, равного напряжению его воспламенения.

Время, необходимое для срабатывания ограничителя с момента поступления напряжения воспламенения, равняется нескольким десяткам наносекунд. Короткое время срабатывания варисторных ограничителей - это их преимущество по сравнению с искровыми разрядниками. После срабатывания и пропускания разрядного тока варисторный ограничитель в очень короткое время возвращается к изоляционному состоянию, не допуская протекания последующего тока.

Варисторные элементы допускают параллельное соединение с целью увеличения нагрузочной токовой способности комплектных ограничителей, что также является их серьезным преимуществом. У каждого ограничителя есть термический предохранитель, который в случае превышения допустимой силы тока, текущего во время обычной работы, отсоединяет варистор, создавая разрыв электрической цепи, в которой он работает.

Классификация ограничителей перенапряжения ETITEC

Варисторные ограничители перенапряжения ETITEC, согласно стандарту VDE 0675, в зависимости от функции и места установки, а также требуемого уровня защиты разделяются на следующие группы:

• А - ограничитель с зажимом для линии (кабеля) без изоляции;

• В - ограничитель с двойным зажимом, с обеих сторон прокол изоляции - до 95 мм2;

• С - ограничитель с линейным зажимом в виде провода с изоляцией AsXSn 16 мм2 - длиной 200 мм;

• D - ограничитель с двойным зажимом, прокол изоляции с одной стороны - до 95 мм2;

• Е - ограничитель без зажима, болт с резьбой М8.

Группа А - ETITEC А. Ограничители этой группы предназначены для защиты устройств и сетей низкого напряжения от перенапряжений, возникающих вследствие попадания разрядов в объекты, находящиеся рядом с воздушными линиями электропередачи или прямо в линию на большом расстоянии от места установки этих ограничителей.

Ограничители монтируются согласно соответствующим стандартам снаружи объектов - на столбах, особенно в местах, где воздушная линия переходит в кабельную линию и импульсное напряжение не должно превышать 6 кВ. ше 10 мм2 (Сu) и 16 мм2 (AI), причем отрезки эти должны быть как можно короче.

Группа В - ETITEC В. Ограничители группы В - это первая ступень защиты внутри объекта. Они предназначены для ограничения перенапряжений, возникающих от:

• • токов разрядов при прямом ударе молнии в объект;

• • удара рядом или прямого удара в линию питания объекта - воздушную или кабельную - низкого напряжения;

• индукции атмосферных перенапряжений.

Главная их задача - ограничение перенапряжений до уровня сопротивления изоляции приемников ударному напряжению - 4 кВ, а также сброс на заземлитель электрической энергии, выделившейся во время прямого удара молнии в сеть питания. При применении ограничителей ETITEC В нет надобности в каких-нибудь защитных интервалах варисторные ограничители во время прохождения большого тока (гашения ударной волны) не влекут за собой никаких выбросов электрической дуги, как это бывает в случае искровых разрядников.

Группа С - ETITEC С. Главной задачей ограничителей группы С (вторая ступень защиты) является уменьшение перенапряжения, пропущенного через ограничители группы В и значение которого все еще велико для защищаемых устройств.

Ограничители должны быть подключены в распределительных щитах в местах распределения электропроводки. Они могут быть также подключены в месте соединения или в главном распределительном щите (как первая ступень защиты) объектов, в которых не нужна 2-ступенчатая защита, т. е. без наружной системы, защищающей от удара молнии, и запитанных через кабельную линию. Допускаемый уровень перенапряжения, которое может выдержать изоляция приемников в районе подключения ограничителя ETITEC С, должен быть не более 2,5 кВ.

Этот тип ограничителя предназначен прежде всего для таких электропроводок, в которых необходимо низкое значение тока (около 0,3 мА), текущего через ограничитель, при номинальном напряжении Un - называемого током утечки.

Группа D — ETITEC D. Ограничители группы D предназначены для точной защиты потребителей, особенно чувствительных к коротким перенапряжениям и устойчивость изоляции которых не превышает 1,5 кВ. Они также необходимы для защиты устройств в случае, если расстояние между ограничителем группы С и приемником слишком велико (свыше 15 метров).

Ограничители группы D должны работать вместе с ограничителями группы В и С совместно в многоступенчатой защитной системе и быть приспособленными для крепления на рейке ТН35 (DIN-рейка).

Варисторные ограничители перенапряжений предназначены для долговременной работы - без обслуживания. В номинальных условиях срок действия ограничителей определен в 200 тыс. часов и в течение этого срока они могут сработать неисчислимое количество раз.

В ограничителях добавлены элементы для дистанционной сигнализации повреждения варисторного элемента в результате пернапряжения при превышении определенных номинальных значений. Возможность вынимания варисторного пакета из основания ограничителя является преимуществом этих ограничителей по сравнению с блокированными ограничителями.