Применение УЗИП класса I
Устройства защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП) класса I предназначены для защиты низковольтных силовых распределительных систем до 1000 В от импульсных перенапряжений источниками которых являются:
Варисторные секции УЗИП снабжаются внутренними терморасцепителями, которые срабатывают при повреждении варисторов. Индикация рабочего состояния осуществляется с помощью индикатора красного цвета, расположенного на корпусе устройства, а также с помощью дистанционной сигнализации (DS) переключением «сухих» контактов см. Таблицу 3.
К наименованию УЗИП на основе варисторов, снабженных дополнительными контактами дистанционной сигнализации добавляется индекс DS. Полный перечень УЗИП класса I выпускаемых компанией Hakel приведен в Приложении 1.
Существуют две основных схемы подключения УЗИП в низковольтных силовых распределительных системах до 1000 В (Рис.3).
При подключение УЗИП для сети с системой заземления типа ТТ по Схеме 1 (Рис.4 А) существует вероятность возникновения опасного напряжения на корпусе электрооборудования в случае повреждения одного из УЗИП, например при коротком замыкании. Подключение УЗИП после устройства защитного отключения (УЗО) не решает проблему, так как в этом случае УЗО подвергается воздействию импульсных токов. Подключение УЗИП для сети с системой заземления типа ТT по Схеме 2 (Рис.4 Б) исключает данную вероятность.
Система защиты оборудования от импульсных перенапряжений (внутренняя молниезащита или грозозащита) в низковольтных силовых распределительных системах до 1000 В должна обеспечить отвод импульсных токов от защищаемого оборудования без повреждения УЗИП.
Для определения пикового значения импульсного тока протекающего через УЗИП необходимо знать распределение тока при прямом ударе молнии (ПУМ) в пределах электроустановки объекта. Эмпирическая методика расчета распределения тока приведена в ГОСТ Р 51992-2002 (МЭК 61643-1-98), ПРИЛОЖЕНИЕ А. Для более точной оценки распределения тока необходимо иметь результаты измерения сопротивления системы заземления, проверки металлосвязи всех металлических коммуникаций и конструкций, системы электропитания объекта и т. д. На практике, при отсутствии этих исходных данных и руководствуясь вышеуказанной методикой, принимается что 50 % импульсного тока растекается через систему заземления объекта, а оставшиеся 50 % распределяются равномерно через систему электропитания объекта, металлические конструкции и коммуникации и т.д.
Для небольших объектов или для объектов, к которым подведены коммуникации, выполненные из диэлектрических материалов, можно принять, что через УЗИП потечет половина импульсного тока (Рис. 5 А). Предполагая равномерное растекание тока молнии между системой заземления объекта и системой электропитания можно рассчитать пиковые значения импульсных токов, протекающих через УЗИП в сетях с различными типами системы заземления при различных уровнях молниезащиты (Таблица 5).
В случае ПУМ в воздушную линию электропередач непосредственно перед вводом в объект и условии равномерного растекания тока в сторону трансформаторной подстанции и системы электропитания объекта, на вводе в объект будет воздействовать импульсный ток до 25 кA (10/350 мкс) на проводник (Рис. 5 Б). При неравномерном растекания токов это значение может возрасти до 50 кА.
Выбор УЗИП класса I по импульсному току необходимо производить с запасом 20 – 30 % учитывая возможную неравномерность растекания токов по различным проводникам. Особое внимание необходимо уделить выбору УЗИП для защиты нулевого провода, так как через него может протекать ток до 100 кА (10/350 мкс).
УЗИП класса I должны обеспечивать безопасный уровень импульсных перенапряжений для электрооборудования объекта и УЗИП последующих ступеней защиты. В соответствии с ГОСТ Р 50571.19-2000 для трехфазной сети 220/380 В определен уровень выдерживаемого импульсного перенапряжения на вводе в объект в 6 кВ . УЗИП класса I производства компании HAKEL обеспечивают уровень защиты от 1,3 до 2,5 кВ.
Во время своей работы УЗИП и включенные с ними последовательно защитные устройства должны выдерживать временные перенапряжения (ВПН) UT в течение заданного промежутка времени tТ по ГОСТ Р 50571.18 вызванные:
— замыканиями на землю в электроустановках выше 1 кВ;
— обрывом нулевого проводника в электрических сетях с системами заземления типа TN, TT;
— замыканиями фазового проводника на землю в электрических сетях с системой заземления типа IT.
Значения ВПН приведены в Таблице. 6.
Для отечественных низковольтных сетей наиболее частым является случай обрыва нулевого проводника в сетях с системами заземления типа TN, TT и замыкание фазного проводника на землю в сетях с системой заземления типа IT. В этом случае на УЗИП будет действовать уже не фазное, а линейное напряжение, которое в √3 раз выше фазного. В случае если линейное напряжение сети выше максимально длительного напряжения УЗИП Uc, то через УЗИП начнет протекать ток короткого замыкания, величина которого стремиться к величине тока короткого замыкания источника питания.
Для защиты УЗИП от тока короткого замыкания, который УЗИП не в состоянии отключить самостоятельно без последствий его воздействия на электроустановку и обеспечения непрерывности подачи электропитания, последовательно с УЗИП включаются дополнительные устройства защиты от короткого замыкания. Предохранители, по сравнению с автоматическими выключателями, имеют более высокую стойкость к импульсным токам, являются более простыми в эксплуатации и надежными по конструкции. Номиналы предохранителей и их характеристики указываются конкретным производителем УЗИП в технической документации.
Для определения необходимости установки дополнительного предохранителя следует сравнить номинальный ток защитного устройства установленного перед УЗИП IF1 с номинальным током дополнительного предохранителя рекомендуемого производителем IF2. Компания HAKEL, в зависимости от типа УЗИП класса I, рекомендует применять предохранители с номинальными токами 100, 250, 315, 500 А и характеристикой gG.
Монтаж УЗИП класса I
УЗИП класса I устанавливаются в пределах 0A(B) — 1 зон молниезащиты во вводно-распределительном устройстве (ВРУ), главном распределительном щите (ГРЩ) или отдельном щите рядом с вводом электропитания в объект. Монтаж УЗИП производится на DIN-рейку 35 мм или на монтажную панель.
В качестве отдельного щита ЗАО «Хакель Рос» предлагает щиты собственного производства с установленными УЗИП различных классов — щитки защиты от импульсных перенапряжений низковольтные комплектные — ЩЗИП, ТУ 3434-001-79740390-2007. ЩЗИП, производства ЗАО «Хакель Рос», изготавливаются из комплектующих ведущих мировых производителей, отличаются высоким качеством сборки, соответствуют требованиям электромагнитной совместимости, имеют сертификат соответствия РОСС RU.МЛ02.В00405 требованиям ГОСТ Р 51321.1-2000. Каждый ЩЗИП изготавливается по индивидуальному проекту, учитывающему все особенности объекта и защищаемого оборудования. Для заказа ЩЗИП необходимо заполнить опросный лист, размещенный на сайте, и направить для согласования в технический отдел ЗАО «Хакель Рос».
Установка УЗИП класса I на вводе в объект предполагает подключение перед счетчиком электроэнергии для его защиты от импульсных перенапряжений и обеспечения бесперебойного снабжения объекта электроэнергией. Данная схема подключения становится особенно актуальной для двухтарифных электронных счетчиков, более чувствительных к импульсным перенапряжением, чем механические. В случае возражений Энергосбыта УЗИП класса I можно разместить в отдельном пломбируемом щите или отсеке ГРЩ. В этом случае применяются только УЗИП класса I на основе разрядников, так как не имеют токов утечки.
При подключении проводников к УЗИП необходимо избегать образования петель из-за воздействия электродинамических сил в момент прохождения импульсных токов, совместной прокладки защищенного и незащищенного участков проводника, защищенного и заземляющего проводников. Варианты прокладки проводников различного назначения приведены на Рис. 7.
При монтаже УЗИП необходимо учитывать, что соединительные проводники между УЗИП и его точкой подключения к сети, а также между УЗИП и землей должны иметь минимальную длину. Это связано с появлением падений напряжения на проводниках, возникающих из-за индуктивности проводников в момент прохождения через них импульсного тока. Возникающие таким образом напряжения суммируются с напряжением защиты Up на УЗИП и приводят к значительному превышению напряжения на защищаемой нагрузке. (Рис.8). Например, при общей длине соединительных проводников 2 метра, напряжение прикладываемое к защищаемой нагрузке возрастает на 200-250 В в зависимости от сечения проводников.
где:
Uн — уровень напряжения прикладываемого к нагрузке ;
Up – уровень напряжения защиты УЗИП;
U1 – падение напряжения на проводнике между УЗИП и фазным или нейтральным проводником;
U2 – падение напряжения на проводнике между УЗИП и землей.
Для уменьшения уровня напряжения прикладываемого к нагрузке рекомендуется использовать соединительные проводники длиной не более 0,5 м. (Рис.9 А, Б) а также применять схему подключения типа «V»- соединение (Рис.9 В), при котором УЗИП включается «последовательно» с нагрузкой.
Применять «V» — соединение для подключения УЗИП возможно как при одинарных, так и при двойных клеммах. Ограничением для этой схемы является сечение присоединяемых проводников для одинарных клемм и значение номинального тока для перемычки между двойными клеммами. Рис. 10.
Для подключения УЗИП класса I к фазным и нулевым проводником необходимо использовать медный провод с минимальным сечением 16 мм2. Соединение с землей можно выполнять проводом с минимальным сечением 16 мм2, однако рекомендуется применять провод с сечением 25 мм2, а в случае воздействия половины тока молнии и с сечением 35 мм2.
Литература:
