В четвертой статье об устройствах защиты от перенапряжений речь пойдет о защите от повреждения УЗИП, применении предохранителей, а также принципах обеспечения непрерывности питания и защиты.
Напомним, что ранее мы публиковали три статьи на эту тему:
УЗИП часть 1: определение, нормативные документы
УЗИП часть 2: зонная концепция, классификация, принцип выбора
УЗИП часть 3: выбор схемы подключения, многоступенчатая защита
Защита сети от повреждения УЗИП
В эксплуатации на УЗИП могут воздействовать нерасчетные нагрузки: импульсы тока молнии с большой амплитудой, длительное повышение напряжения промышленной частоты, кратковременное повышение напряжения при включении и отключении нагрузки с реактивным сопротивлением. При старении варисторов увеличивается ток утечки через УЗИП ограничивающего типа. Такие события могут привести к выходу УЗИП из строя.
Первой ступенью защиты сети от КЗ при повреждении УЗИП является встроенный тепловой расцепитель с индикатором состояния рабочего модуля. Надежная работа теплового расцепителя обеспечивается за счет тщательного подбора низкотемпературного припоя и соблюдения технологии пайки.
Этот узел УЗИП должен не только обеспечивать штатное отделение УЗИП от сети в результате медленного нагрева током утечки, но и обладать устойчивостью к кратковременным механическим и термическим воздействиям токов молнии, а также длительным механическим нагрузкам при транспортировании. Для УЗИП на базе разрядников применение теплового расцепителя неэффективно.
Второй ступенью защиты при решении задачи отключения тока КЗ является защитная коммутационная аппаратура. На участке цепи последовательно с УЗИП рекомендуется использовать предохранители, обладающие по сравнению с автоматическими выключателями следующими преимуществами:
· стойкостью к протеканию импульсного тока (плавкие вставки типа gG);
· низким индуктивным сопротивлением, падение напряжения на котором при протекании тока молнии не приводит к увеличению уровня защиты УЗИП;
· простой и надежной конструкцией.
К сведению! Фраза «плавкие вставки типа gG» - обозначает типа время-токовой характеристики предохранителя. Из справочника: «gG – это предохранители без временной задержки с отключающей способностью по всему диапазону универсального использования». Аналогичны отечественным ППН. Первая буква g обозначает что предохранитель работает в полном диапазоне, т.е. обеспечивает защиту от токов короткого замыкания и от перегрузки, а вторая буква G — General purpose, то есть «общего назначения», для защиты различных типов оборудования: кабелей, электродвигателей, трансформаторов.
Следует иметь в виду, что согласно исследованиям, проведенным в России и за рубежом, автоматический выключатель в цепи УЗИП с большой вероятностью отключится после протекания импульсного тока молнии. Соответственно, отключится УЗИП и оборудование останется без защиты.
Если допустить, что в рамках одной грозы возможно несколько поражений объекта или близких ударов молнии, или что до момента обнаружения отключенного выключателя возможно повторение грозы, то такая ситуация может оказаться неприемлемой. Кроме того, выключатель может быть поврежден в результате неуспешных попыток отключения импульсного тока. В этом случае выключатель перестанет выполнять свои функции по защите сети от токов КЗ при выходе из строя УЗИП.
Номиналы предохранителей и тип их времятоковых характеристик определяются производителем УЗИП.
Принципы обеспечения непрерывности питания и защиты
Используемый в цепи УЗИП защитный коммутационный аппарат (предохранитель) должен, с одной стороны, обеспечивать работу УЗИП, пропуская без расцепления импульс тока при воздействии перенапряжений (ограничение номинального тока предохранителя снизу), с другой – отключать ток КЗ при повреждении УЗИП в соответствии с принципом селективности с вышестоящим выключателем (ограничение сверху).
При срабатывании УЗИП через него протекает импульсный ток. Для УЗИП на базе разрядника импульсный ток сопровождается еще кратковременным протеканием тока короткого замыкания сети (рис. 1).
Номиналы предохранителей выбираются на основе расчетов интеграла Джоуля [(I^2)*t)], который характеризует тепловое действие тока, вызывающее срабатывание предохранителя.
Так, при расчетных амплитудах тока формой волны 10/350 мкс требуется применение предохранителей с номинальным током от 63 до 315 А. Для селективного отключения цепи УЗИП при длительном КЗ без отключения потребителя головной выключатель должен иметь номинал на ступень выше.
Для сетей малой мощности, где вводные выключатели выбираются на небольшие номинальные токи для защиты от токов КЗ и без учета воздействия импульсных токов организовать их селективную работу с предохранителем в цепи УЗИП класса I невозможно.
В этом случае установка УЗИП после вводного выключателя производится без защитного аппарата. Такая схема при штатном функционировании УЗИП обеспечит непрерывность защиты оборудования при грозовых перенапряжениях, но приведет к отключению питания при повреждении УЗИП.
Таким образом, для определения целесообразности установки дополнительного предохранителя в цепь УЗИП следует сопоставить номинальный ток вышестоящего защитного аппарата IQF c номинальным током предохранителя IFU, рекомендуемого производителем УЗИП:
· если IQF>IFU , то целесообразно установить предохранитель в цепь УЗИП;
· если IQF<IFU , то предохранитель не устанавливается, рис. 2.
Рекомендуемый номинал предохранителей для установки в цепь УЗИП "РИФ" коммутирующего типа на базе разрядников (РИФ-Э-I+II) - 200 А. Рекомендуемый номинал предохранителей для установки в цепь УЗИП "РИФ" ограничивающего типа на базе варисторов (РИФ-Э-I и РИФ-Э-II) - 125 А. Для УЗИП класса III (РИФ-Э-III) рекомендуются предохранители номиналом 16 А. УЗИП, установленные для защиты нулевого проводника (N-PE), не требуют применения защитного.
Источник: Каталог 2019 «Защита от молниевых перенапряжений» — АО «НПО «Стример».
