Недавно сосед поставил в щиток УЗИП (устройство защиты от импульсных перенапряжений), да и похвастался всем, мол, теперь хоть ураган. А через месяц гроза — и телевизор, роутер, даже холодильник, все коптили как миленькие. В чём подвох?
Молния ищет слабые звенья! Даже если у вас супер-УЗИП, но на линии или на трансформаторной подстанции нет защиты — ваш дом всё равно в зоне удара. Тем более, если заземление сделано некачественно, или его вовсе нет.
Защита должна быть комплексной: от подстанции до розетки. Иначе — это как ставить бронедверь в доме с картонными стенами.
Основные источники перенапряжений в сети
Молния — это природный разрушитель! Даже если удар приходится в километре от здания, наведённые импульсы достигают десятков киловольт. Эти сверхбыстрые скачки (менее микросекунды), которые нельзя предсказать и которые способны сжечь технику, не защищённую УЗИП.
Также нельзя забывать и про человеческий фактор. Например, некий разгильдяй-электрик, при ремонте на линии электропередач, вполне может перепутать и неправильно подключить ввод – вместо фазы и ноля, подключить две фазы.
Далее - скриншоты из видео, которое можно будет посмотреть в конце статьи.
Понятно, что в этом вопросе фантазия некоторых индивидуумов может достигать просто космических масштабов, и ошибками могут также быть как неправильный выбор параметров оборудования, так и резкое включение или отключение мощных электроприёмников, вызывающее переходные процессы, да и много чего другого, до чего здоровый человек просто не додумается!
При запуске электродвигателя пусковой ток может в 5–7 раз превышать номинальный. Аналогично работают сварочные аппараты, создавая импульсы напряжения при каждом включении. Без УЗИП любой хоть немного мощный электроприёмник может стать угрозой для питающей сети.
Также никто не застрахован от ситуации, когда некий начинающий автолюбитель просто врежется и сломает опору ВЛ 10 кВ, при этом провода упадут на ВЛ 0,4 кВ!
Заземление и топологии сети: основа безопасности
Заземление — это фундамент электробезопасности. От его типа зависит, как распределятся токи при авариях, ударах молнии или скачках напряжения. Правильное заземление снижает риски, но его схема зависит от типа сети.
Разберём основные схемы типов заземления системы питания, их плюсы, минусы и связь с УЗИП.
Система TN-S: нулевой рабочий (N) и защитный (PE) проводники разделены на всём протяжении сети, от трансформатора до розетки.
К достоинствам такой схемы можно отнести минимум помех в сети, что очень важно для чувствительной электроники и техники. Также система даёт высокую безопасность, так как токи утечки уходят в PE-проводник, не затрагивая N-проводник. Разумеется, что это идеально для УЗИП: импульсы перенапряжения отводятся по отдельному PE-проводнику.
Минусы тоже есть: дорогой монтаж (такая система требует прокладки двух отдельных линий). Поэтому в основном такие системы используют в современных зданиях, офисах и медицинских учреждениях. Например, если молния ударит в ЛЭП, УЗИП в доме с TN-S отправит импульс в землю через PE, не перегружая нулевой провод.
Теперь рассмотрим устаревший «монолит», систему TN-C, где проводники N и PE объединены в один (PEN). Очевидный плюс – дешевизна, так как требуется меньше проводов.
Недостатков здесь больше, так как при обрыве PEN-проводника на корпусах техники появляется опасное напряжение. Также помехи в сети, например, от сварочных аппаратов влияют на работу приборов.
Эта система создаёт сложности с УЗИП, так как импульсы идут через PEN-проводник, повышая риск пробоя. Однако такую систему (точнее, её упрощённую обрезанную модель) всё равно можно встретить в старым жилом фонде, промышленных предприятиях и во временных сооружениях.
В настоящее время система TN-C запрещена.
Рассмотрим систему TN-C-S: компромисс между надёжностью и экономией. Она часто используется в частных домах и имеет довольно простую структуру: на участке линии от трансформатора до здания — PEN, а внутри дома разделяется на N и PE.
Данная система дешевле TN-S, и безопаснее, чем TN-C. Однако, если PEN-проводник оборвётся до точки разделения, корпуса приборов окажутся под напряжением. Также система требует качественного повторного заземления на вводе в дом.
Совет! В системе TN-C-S ставьте УЗИП на вводе и дублируйте их возле важной техники.
В некоторых частных домах или дачах, где сеть электроснабжения старая и не отличается стабильностью, может встречаться и система TT с независимым заземлением. В этой системе нейтраль трансформатора заземлена, а у потребителя свой отдельный контур заземления (не связанный с PEN/N).
К достоинствам можно отнести полную независимость от состояния сети поставщика и безопасность при обрыве нулевого проводника. Однако есть и недостатки: обязательно использование УЗО, так как без него при КЗ токи будут слишком малы для срабатывания автоматов. Также нужен качественный локальный контур заземления.
Почему система TN-C-S более предпочтительна и называется "коллективной", можно почитать в статье про недостатки ТТ:
А тут написано, почему люди вынуждены переходить на ТТ из-за особенностей новых систем учёта электроэнергии:
Наконец, при особых случаях может применяться система IT, где нейтраль трансформатора изолирована или заземлена через сопротивление, а потребитель имеет свой контур. Это редкий, но исключительно надёжный вариант заземления, который применяется там, где безопасность и бесперебойность работы критически важны.
При первом замыкании фазы на землю ток утечки крайне мал (из-за отсутствия прямого пути через нейтраль). Это позволяет сети продолжать работу без аварийного отключения. Также, если человек коснётся оголённого провода, ток, проходящий через его тело, будет минимальным, так как нет замкнутого контура через землю.
Такая система может быть в случае питания электроустановки от генератора или разделительного (понижающего) трансформатора без заземления нейтрали.
Как система заземления влияет на УЗИП?
В системах TN-S и TN-C-S импульсы перенапряжения отводятся по PE-проводнику, снижая нагрузку на УЗИП. Для системы TN-C УЗИП вынуждено «прокачивать» токи через PEN-проводник, что повышает риск повреждения. Системы TT и IT требуют установки УЗИП как на вводе, так и возле оборудования, из-за отсутствия связи с «общей землёй».
Вывод: чем хуже качество заземления, например, в TN-C, тем мощнее должны быть УЗИП и их количество!
Классы УЗИП: многоуровневая оборона
Чтобы оборона была надёжной, нужны три линии защиты, которые называют «классами».
Объясняем на пальцах, зачем они нужны и как их выбрать.
- Класс 1 (B) устанавливается на вводе в здание и защищает от прямых ударов молнии. Выдерживает импульсы до 100 кА.
- Класс 2 (C) устанавливается в распределительных щитах и нейтрализует остаточные скачки после УЗИП класса 1. Рассчитан на ток до 40 кА.
- Класс 3 (D) устанавливается в розеточные модули или рядом с оборудованием и фильтрует высокочастотные помехи. Максимальный ток — до 10 кА.
Почему все три класса нужны вместе?
Представьте, что вы защищаетесь от дождя:
- Класс 1 — это огромный зонт над всем домом.
- Класс 2 — козырёк над крыльцом.
- Класс 3 — плащ, который вы надеваете, выходя на улицу.
Если убрать один элемент — промокнете. Точно так же УЗИП работают только в связке! Для максимальной защиты комбинируйте все три класса!
Также необходимо упомянуть о защите на линиях электропередач и на подстанциях, где применяются ограничители перенапряжений (ОПН) и разрядники. ОПН работает как «умный клапан». При нормальном напряжении «спит», а при скачке — резко открывается и отводит ток в землю.
Принцип работы вентильного разрядника похож на принцип работы ОПН, с той лишь разницей, что у этого устройства, кроме резистора с переменным сопротивлением, есть ещё и искровой промежуток, который создаёт искру или разряд при превышении напряжения, замыкая цепь на землю.
Технические характеристики: на что смотреть?
Выбирая УЗИП, легко запутаться в цифрах на коробке. Но это, как покупать кроссовки: важно понять, для чего они нужны и какой «размер» подойдёт именно вам. Разберём ключевые параметры простыми словами.
Максимальный импульсный ток (Iimp) – это, говоря простыми словами, «выносливость» УЗИП при ударе молнии или мощном скачке напряжения. Для 1 класса, ток равен 25–100 кА. Чем выше, тем лучше устойчивость к молнии.
Напряжение защиты (Up) – это порог, при котором УЗИП «просыпается» и начинает отводить излишки напряжения в землю. Пиковое значение, которое «пропустит» УЗИП. Для дома оптимально до 1,5 кВ. Чем ниже — тем безопаснее для техники.
Время срабатывания говорит о том, как быстро устройство сработает после скачка напряжения. У лучших моделей, этот показатель составляет менее 25 наносекунд.
Также стоит немного сказать про номинальное напряжение, то есть то напряжение, при котором УЗИП работает в обычном режиме. Например, для квартиры, где однофазная сеть, напряжение равно 230–250 В, а для дома с трёхфазным вводом, напряжение равно 380–400 В.
Как выбрать УЗИП?
Понятно, что для надёжной защиты нужно рассмотреть много факторов. Выбор УЗИП — как подбор лекарства: нужно учесть «диагноз» (риски) и «вес пациента» (тип здания). Расскажем, на что смотреть, чтобы защита не подвела.
Во-первых, смотрим на местность. Где стоит ваш дом? Перенапряжения зависят от окружения. Например, высокие деревья, столбы ЛЭП, водоёмы рядом — это «магниты» для молний. Нужен обязательно УЗИП класса 1 с током не менее 40 кА.
Если дом находится в городской застройке, то хватит УЗИП класса 2 (20–40 кА), так как молнии здесь бьют реже. Однако если дом оборудован молниеотводом или молниеотвод расположен ближе 50 метров, то это значит, что риск выше. Поэтому нужно УЗИП 1 класса и повторное заземление.
Во-вторых, нужно учитывать, что установлено внутри здания. Чем дороже и сложнее техника, тем серьёзнее защита. Например, для жилого дома с холодильником, телевизором и котлом требуется установка УЗИП 1+2+3 класса. Для офиса с компьютерами требуется УЗИП 2 класса на каждом этаже и УЗИП 3 класса.
Разумеется, что от количества фаз будет зависеть и число полюсов. Так, УЗИП с 1 полюсом, защищает только фазу и подходит для простых схем, а УЗИП на 2 полюса, то есть фаза и ноль, предназначены для квартир. Устройства с 4 полюсами защищают три фазы и ноль (для частных домов, гаражей).
Простой алгоритм для выбора
Шаг 1. Проверьте, запитан ли дом от воздушной линии и КТП, оборудованными ОПН (разрядниками)?
l Да → Переходим к шагу 2.
l Нет → Установка УЗИП запрещена.
Шаг 2. Есть ли заземляющее устройство в здании?
l Да → Переходим к шагу 3.
l Нет → Установка УЗИП запрещена.
Шаг 3. Проверяем, есть ли молниезащита?
l Да → Установка УЗИП 1 класса обязательна, а установка УЗИП 2 и 3 класса – по необходимости.
l Нет → Установка УЗИП 1, 2 и 3 класса – по необходимости.
Установка и эксплуатация УЗИП: как не превратить защиту в угрозу?
УЗИП — это не «поставил и забыл». Чтобы устройство работало как надо, важно соблюдать правила монтажа и следить за его состоянием. Разберём, как избежать ошибок, которые сведут защиту на нет.
Молния генерирует напряжение высокой частоты. Например, кабель длиной 1 м, при прохождении по нему тока молнии генерирует перенапряжение в 1000 В. Поэтому для эффективной защиты необходимо уменьшить длину кабеля.
Заземление — обязательно! Без качественного контура заземления УЗИП бесполезен. Сопротивление контура должно быть не более 4 Ом для жилых домов.
Подключайте УЗИП через отдельный автомат (обычно на 16–25 А). Если устройство выйдет из строя, автомат отключит его, предотвратив пожар.
Также нужно учитывать совместимость с системой заземления. Для TN-C потребуется УЗИП с защитой PEN-проводника, а для TT — с раздельными клеммами N и PE.
Нельзя игнорировать необходимость замены после срабатывания и установку устройства без влагозащиты (IP20) в сырых помещениях. В этом случае устройство быстро ржавеет, а контакты окисляются.
Заключение: не экономьте на защите
Перенапряжения как выстрел снайпера: его не ждёшь, но последствия фатальны. Выбор УЗИП зависит от типа сети, оборудования и рисков. Не пытайтесь сэкономить — одна молния или неверное подключение могут стоить дороже, чем многоуровневая система защиты. Консультируйтесь с профессионалами, и ваша техника скажет спасибо!
Статья создана на основе видео (смотреть с 4:40):
-----------------------------------
Благодарю за внимание!
Подписывайтесь на Дзен СамЭлектрик.ру и делитесь опытом в комментариях!
Заходите в гости в ВК и ТГ. Там тоже интересно)
Если есть желание, канал можно поддержать материально.
Внимание! Автор делится своим мнением и не гарантирует, что всё написанное на этой странице - истина. За ваши действия и за вашу безопасность ответственны только вы!