Защита от молнии

Содержание

Назначение и область применения УЗИП

Параметры напряжения в сетях не всегда стабильны и соответствуют установленным стандартам. Превышающие норму величины могут возникать по разным причинам:

  • Попаданием в линию разряда молнии,
  • Аварийному перехлесту проводов ЛЭП с разными фазами, фазы с нулем или заземлением;
  • При коммутации на ТП или распределительных устройствах, причин много.

Такие аварийные ситуации приводят к большим скачкам напряжения и выходу из строя дорогостоящего оборудования потребителей электроэнергии. Техника часто после скачков напряжения восстановлению не подлежит, компании и частные лица несут убытки.

Чтобы избежать подобных случаев в цепи линий электропередач устанавливается УЗИП (устройство защиты импульсных перенапряжений). Они бывают различных моделей, отличаются по внешнему виду, габаритам, техническим характеристикам, устанавливаются на шинах ВРУ, в зданиях сооружениях различного назначения. Прежде всего, разделение осуществляется по назначению исходя из условий эксплуатации. Читайте также статью ⇒ Защита от повышенного напряжения в сети.

Виды УЗИП и принципы работы

Все приборы УЗИП имеют одно назначение, защиту оборудования в электросетях от импульсного перенапряжения. Достижение этой цели осуществляется разными путями, поэтому изделия отличаются по принципу работы и конструкции.

На графиках справа показано как УЗИП срезает импульс перенапряжения

Искровые разрядники – работают по принципу искрового разряда в промежутках между проводниками фазы и заземления.

В перемычку между этими линиями ставится разрядник с разрывом цепи, воздушный зазор рассчитан на пороговое значение перенапряжения. При превышении установленного порога, воздушный зазор пробивается, ток с фазного проводника уходит в контур заземления, не доходя до бытовой техники и другого оборудования.

Вентильные разрядники – работают по такому же принципу, но с одной стороны воздушного зазора находится сопротивление, которое рассеивает энергию импульса напряжения.

Модели УЗИП на разрядном принципе имеют большие габариты, используются в сетях высокого напряжения на участках между ЛЭП и трансформаторных подстанций, это старые, но надежные конструкции. Постепенно их вытесняют ОПН (Ограничители напряжения).

Ограничители перенапряжения — в данном случае в качестве перемычки ставят варисторы обладающие свойствами нелинейного резистора. Для не посвященных, варисторы обладают уникальными вольт — амперными характеристиками для пропускания больших токов высокого напряжения.

Основой состава варистора является оксид цинка с добавлением окисей разных металлов, в такой смеси создается структура последовательности p-n переходов. Пропорции состава примесей и концентрация определяют пороговое напряжение, при котором p-n переходы открываются и ток устремляется в заземляющий контур. После снижения напряжения до установленной нормы p-n переходы закрываются, ток снижается до нулевого значения. Таким образом, импульсы перенапряжения отводятся от цепи потребителей.

Виды малогабаритных варисторов

Преимущество последней технологии в том, что она позволяет изготовить приборы компактные приборы в широком диапазоне величин напряжения, которые можно устанавливать в РЩ квартир и частных домов.

Недостаток приборов на варисторах в том, что элементы тепловой защиты после срабатывания подлежат замене, это снижает ресурс работы до 20 срабатываний. Для быстрого извлечения и установки УЗИП в цепи предусматривают специальные съемники.

Классические схемы подключения защиты от импульсов перенапряжения

Перед установкой в сети электропитания УЗИП необходимо осуществить монтаж контура заземления здания или убедится в его наличии и полном соответствии требованиям ПУЭ. Желательно пригласить контрольно-измерительную лабораторию для проверки соответствия основных технических параметров цепей проводки и заземления:

  • Сопротивления петли фаза – ноль;
  • Сопротивления заземляющего контура;
  • Сопротивления изоляции проводников и другие технические характеристики.

При монтаже контура заземления учитывается много факторов, структура грунта, материал и геометрические формы заземлителей и шин, это требует детального рассмотрения в отдельной статье.

Большое роль имеет функциональное назначение здания или сооружения, какое оборудование в нем эксплуатируется, в зависимости от этого выдвигаются различные требования к заземлению:

  • Для объектов с аппаратурой связи сопротивление растеканию токов должно не более 4 Ом. Для надежного срабатывания разрядников в цепях защиты воздушных линий связи не более 2 Ом;
  • На трансформаторных подстанциях по требованиям ПУЭ (1.7.101) не более 4 Ом;
  • В контурах заземления для молниеотводов не более 10 Ом (РД 34.21.122-87, п. 8);
  • Для жилых домов и административных зданий с сетями 380 или 220 В с локальным заземлением по системе TN-C-S сопротивление растекания не более 30 Ом, ПУЭ (1.7.103).

Обратите внимания, что в цепи УЗИП иногда ставят плавкие предохранители, это повышает вероятность эффективной защиты. Особенности этого стандарта схемы заземления в том, что на входе Нейтральная шина соединяется с шиной контура заземления.

Существуют и другие стандарты подключения заземления

В данном случае шины заземления и нейтрали разделены, не имеют общего контакта

В схемах стандарта TN—S фаза и нейтраль к УЗИП подключаются через защитные автоматы

В современных сетях проводки чаще всего применяют стандарты заземления TN-C-S, но на некоторых объектах встречаются схемы стандарта TN-C.

На схеме стандарта TN-C показаны два варианта подключения УЗИП слевой стороны Т – образное подключение и с правой стороны V – образное. Считается что вариант V эффективней снижает импульсы перенапряжения и скорость срабатывания повышается.

При заземлении не соответствующем установленным нормативам ПУЭ аппараты УЗИП могут не сработать. Для защиты УЗИП от короткого замыкания в конструкции некоторых моделей или отдельно в цепи устанавливают автоматический выключатель или плавкий предохранитель. Так как ОПН используются чаще, особенно на бытовом уровне рассмотрим этот вариант приборов более подробно. Читайте также статью ⇒ Устройства защиты от импульсных перенапряжений.

Виды ограничителей перенапряжения на варисторах

Принцип работы этих компактных приборов одинаковый, описан выше, существенные отличия имеются по следующим признакам:

  • Материал изоляции может быть фарфоровый или полимерный;
  • Конструкция одной или несколькими съемными колодками;
  • Величине порогового напряжения срабатывания;
  • Конструкция для мест установки может быть под дин-рейку или цилиндрическая для вставки в предохранительные разъемы.

Модульные ОПН, для крепления на дин рейку, однофазные и трехфазные

Модели, которые сделаны под дин-рейку бывают для одной или трехфазной сети, они так же разделяются по классам:

  • С – ставятся в распределительном щите дома или квартиры;
  • В – устанавливаются после розетки на конкретное оборудование, если есть риски что приборы класса «С» сработают не эффективно;
  • D – подключаются перед высокочувствительной радиотехнической, электронной техникой, бытовыми приборами в качестве защиты от перенапряжения и фильтра наводимых в электросетях радиопомех.

Основные требования к каждому классу УЗИП

параметры ОПН 1 класса ОПН 2 класса ОПН 3 класса
U — Наминальное 400В 400В 230В
Номинальный ток разряда 30 кА 20кА 5кА
Максимальный ток разряда 60 кА 40 кА 10 кА
Порог напряжения срабатывания 2 кВ 1.8 кВ 1 кВ
Время сработки 25 нс 25 нс 25 нс
Количество полюсов 1-4 1-4 1-4
Сечение проводов мм2 4 — 16 4 — 16 4- 16

Совет №1 Для эффективности рекомендуется устанавливать все три класса защиты, в противном случае один прибор может не достаточно срезать импульс высокого напряжения, аппаратура сгорит, деньги на ветер. Защита на трех уровнях с большой степенью вероятности гарантирует гашение импульсов перенапряжения.

Основные технические характеристики, по которым оценивается работа ОПН

Защита от импульсов перенапряжения осуществляется различных сетей, высокого напряжения 6 -10 кВт до понижающей трансформаторной подстанции, с низкой стороны 380/220В.

Основные параметры УЗИП

Un Номинальное напряжение работы Определяет напряжение сети к которой УЗИП подключается
Uc Напряжение длительно допустимое Максимальное, при котором устройство работает длительное время без повреждений
Up Уровень напряжения защиты Уровень на котором УЗИП отсекает импульс перенапряжения
Ta Время срабатывания Время в течении которого УЗИП срабатывает при воздействии импульса
In Номинальный ток разряда Рассчитанный ток при разряде через УЗИП
I max Максимально допустимый ток разряда Ток выше которого узип может быть разрушен

Основные параметры ОПН для всех моделей общие, они могут существенно отличатся по величине:

  • Максимальное рабочее напряжение, при величине которого ОПН не срабатывает, работая длительное время;
  • Номинальное напряжение, при котором ОПН до срабатывания может продержаться до 10 минут;
  • Устойчивость к токам короткого замыкания, при которых не пробивается защитная оболочка ОПН;
  • Величина пропускания тока, эквивалентна в пределах класса защиты прибора;
  • Расчетный ток коммутации импульса перенапряжения, при котором ОПН коммутирует фазу на контур заземления;
  • Номинальный разрядный ток, величина зависит от класса прибора;
  • Токи проводимости зависят от приложенного номинального напряжения, исходя из вольт-амперных характеристик варистора, они имеют очень маленькие величины.

Характеристики узип разных производителей

Epcos A81…500 Epcos Epcos Hakel HG20 Hakel HG80
Рекомендации производителя В сетях схемы подключенияN—PE УЗИП 1 и 3 класса В сетяхN-PE УЗИП 1и 2 класса Сети N-PE на вводе кабеля в здание, для УЗИП 2класса Сети N-PE на ЛЭП при вводе в здание УЗИП 1 класса
Пробивное напряжение 500 В 800В 500В 500В 500В
Импульсное пробивное напряжение за 50 мс, менее кВт 1.5 1,3 1.5
Максимально импульсный ток I imp

2.3кА

2,3 кА 12кА 20кА 80кА
In 10кА 10кА 40кА 20кА 60кА
I max 20кА 20кА 40кА 60Ка 120кА

Этапы монтажа УЗИП в распределительный щит

Рассмотрим бытовой случай, когда собирается РЩ с ОПН для квартиры или частного дома, подбирается щит соответствующего объема чтобы в нем разместить счетчик, вводные автомат защиты и отдельные автоматические выключатели по группам, УЗИП типа ОПН для установки на дин-рейку. Когда приобретены все элементы с соответствующими техническими характеристиками, провода для соединения, можно приступать к монтажу:

  • На задней стенке внутри РЩ винтами крепиться листовая пластина, на которой устанавливаются дин-рейки и все остальные элементы. Для удобства сборки извлеките эту пластину и осуществляйте монтаж на столе;
  • В первую очередь крепится к пластине узел учета(счетчик), обычно в левой верхней части;
  • С правой стороны от счетчика на саморезы по металлу или болты крепим дин-рейку соответствующего размера, чтобы установить на нее вводной автомат и ОПН;
  • На дин-реку в нижнем ряду устанавливается УЗО и защитные автоматы по группам;
  • В самой нижней части расположены контактные колодки с винтовыми зажимами, для соединения проводов нейтрали и отдельно проводов заземления;
  • Если остается место в РЩ можно поставить накладную розетку для открытой проводки.

Размещение элементов на пластине не регламентируется строго руководящими документами, отдельные элементы можно размещать справа или с лева, в зависимости от условий. Практика и показывает, что расключение проводов легче проводить сверху от вводного автомата, поэтому в верхней части размещают счетчик, вводной автомат, ОПН. Во втором ряду УЗО и автоматы защиты по группам, снизу колодки для заземления и нейтральных проводов. После размещения всех элементов можно приступать к подключению проводов. Для расключения всего РЩ требуется детальное рассмотрение в отдельной теме, рассмотрим, куда и как подключается ОПН:

  • С нижней клеммы выхода вводного автомата фазный провод заводится на входную клемму верхней части ОПН;
  • Если сеть трехфазная аналогичным образом подключаются остальные фазы на соответствующие клеммы;
  • Выход с ОПН, клеммы в нижней части подключаются проводами на колодку или шину заземления;
  • Нейтральный провод подключается на нижнюю клемму с знаком «N»;

Один из вариантов размещения элементов и подключения УЗИП в распределительном щитке

Совет №2 Внимательно смотрите на обозначения клемм, есть варианты, когда заземление подключается к клемме в верхней части. Фазы маркируются буквой «L», нейтральный провод «N», заземление PEN или значком заземления.

Когда коммутация всех элементов закончена, пластина вставляется в корпус щита на стене, крепится болтами, потом на вход вводного автомата подключаются фазы входящего кабеля, провод заземления заводится на соответствующую колодку. Провода различных групп сети питания подключаются на выход соответствующих автоматов.

Обратите внимание, индикатор ОПН в исходном состоянии должен быть зеленого цвета, если он отработал защитную функцию индикатор красного цвета.

Принцип действия и устройство

Принцип работы УЗИП заключается в применении варисторов – нелинейный элемент в виде полупроводникового резистора сопротивления от приложенного напряжения.

УЗИП имеет два вида защиты:

  • Несимметричный (синфазный) – при перенапряжении устройство направляет импульсы на землю (фаза – земля и нейтраль – земля);
  • Симметричный (дифференциальный) – при перенапряжении энергия направляется на другой активный проводник (фаза – фаза или фаза – нейтраль).

Чтобы лучше понять принцип работы УЗИП приведем небольшой пример.

Нормальное напряжение цепи 220 В, а при возникновении импульса в этой самой цепи напряжение резко поднимается, например, при ударе молнии. При резком скачке напряжения, в УЗИП уменьшается сопротивление, что приводит к короткому замыканию, которое в свою очередь приводит к срабатыванию автоматического выключателя и в последствии к отключению самой цепи. Таким образом обеспечивается защита электрооборудования от резких перепадов напряжения, не допуская протекания через него импульса высокого напряжения.

Разновидности УЗИП

Устройства защиты от импульсных перенапряжений бывают с одним и двумя вводами, и подразделяются на:

  • Коммутирующие;
  • Ограничивающие;
  • Комбинированные.

Коммутирующие защитные аппараты

Характерной особенностью коммутирующих устройств является высокое сопротивление, которое при возникновении сильного импульса в напряжении мгновенно падает до нуля. Принцип работы коммутирующих устройств основывается на разрядниках.

Ограничители сетевого перенапряжения (ОПН)

Для ограничителя сетевых напряжений также характерно высокое сопротивление. Его отличие от коммутирующего аппарата только в том, что снижение сопротивления происходит постепенно. ОПН основывается на работе варистора (резистора), который используется в его конструкции. Сопротивление варистора находится в нелинейной зависимости от воздействующего на него напряжения. При резком увеличении напряжения происходит также резкое увеличение силы тока, который проходит непосредственно через варистор и таким образом сглаживаются электрические импульсы, после чего ограничитель сетевого напряжения возвращается в первоначальное состояние.

Комбинированные УЗИП

УЗИП комбинированного типа объединяют в себе разрядники и варисторы, и могут выполнять как функцию разрядника так и ограничителя.

Классы УЗИП

Существует всего три класса устройств по степени защиты:

  • Устройство I класса (категория перенапряжения IV) – защищает систему от прямых ударов молнии, и устанавливается в главном распределительном щите или в вводно-распределительном устройстве (ВРУ). Обязательно нужно использовать данное устройство, если здание находится на открытой местности и окружено множеством высоких деревьев, что увеличивает риск грозового воздействия.
  • Устройство II класса (категория перенапряжения III) – используется как дополнение к устройству I класса для защиты сети от коммутационного воздействия, т.е. от внутреннего перенапряжения сети. Устанавливается в распределительном щите.
  • Устройство III класса (категория перенапряжения II) – применяется для защиты от остаточных атмосферных и коммутационных перенапряжений, а также для устранения высокочастотных помех прошедших через устройство II класса. Проводится монтаж как в обычные розетки или разветвительные коробки, так и в сами электроприборы, которые необходимо обезопасить.

Классификация по степени разряда тока:

  • Класс В – разрядки воздушные или же газовые с током разряда от 45 до 60 кА. Устанавливаются на вводе в здание в главном щите или в вводно-распределительном устройстве.
  • Класс С – варисторные модули с токами разряда порядка 40 кА. Устанавливаются в дополнительных щитах.
  • Классы С и D применяются в тандеме в случае, если необходим подземный кабельный ввод.

ВАЖНО! Расстояние между УЗИП должно быть не меньше 10 метров по длине проводки.

Как выбрать УЗИП?

Первое, что нужно сделать при выборе УЗИП это определить систему заземления, которая используется в здании.

Система заземления бывает трех типов:

  • TN-S с одной фазой;
  • TN-S с тремя фазами;
  • TN-C или TN-C-S с тремя фазами.

Не менее важно обратить на выдерживаемую температуру при приобретении устройства. Большинство УЗИП рассчитано на работу при температуре до -25. Если в вашем регионе очень холодный климат, и зимы бывают суровыми, тогда электрощит не должен находиться на улице, иначе устройство выйдет из строя.

При выборе УЗИП также необходимо учесть следующие факторы:

  • Значимость защищаемого оборудования;
  • Риск воздействия на объект: местность (город или пригород, равнинная открытая местность), зона с особым риском (деревья, горы, водоем), зона особых воздействий (молниеотвод на расстоянии от здания менее 50 метров, который представляет опасность).

В связи с положением, при котором возникла необходимость установки УЗИП, выбирается подходящий класс (I, II, III).

Также важно учитывать выдерживаемое устройством напряжение. Для устройств I-го класса этот показатель не превышает 4 кВ. Устройство II класса выдерживает уровень напряжения до 2,5 кВ, а устройство III класса до 1,5 кВ.

Еще одним важным параметром при выборе УЗИП является максимальное длительное рабочее напряжение – действующее значение переменного или постоянного тока, которое длительно подаётся на УЗИП. Этот параметр должен быть равен номинальному напряжению в сети. Подробно можно ознакомиться с информацией в стандарте МЭК 61643 – 1, приложение 1.

При подключении УЗИП для защиты оборудования важно учитывать его номинальный постоянный или переменный ток, который может поддаваться нагрузке.

Как подключить УЗИП в частном доме?

Установка УЗИП производится в зависимости от показателя напряжения: 220В (одна фаза) и 380В (три фазы).

Схема подключения может быть направлена на бесперебойность или на безопасность, нужно определить приоритеты. В первом случае может временно отключиться молниезащиты для того, чтобы не допустить перебоя в снабжении потребителей. Во втором же случае недопустимо отключение молниезащиты, даже на несколько секунд, но возможно полное отключение снабжения.

Схема подключения в однофазной сети системы заземления TN-S

При использовании однофазной сети TN-S к УЗИП нужно подключить фазный, нулевой рабочий и нулевой защитный проводник. Фаза и ноль сначала подключаются к соответствующим клемам, а затем шлейфом к линии оборудования. К защитному проводнику подключается заземляющий проводник. УЗИП устанавливается сразу после вводного автомата. Для облегчения процесса подключения все контакты на устройстве обозначены, поэтому сложностей не должно возникнуть.

Пояснение к схеме: А, В, С – фазы электрической сети, N – рабочий нулевой проводник, PE – защитный нулевой проводник.

СПРАВКА. Рекомендуется использовать предохранители для дополнительной защиты УЗИП, которые ставятся непосредственно на само устройство.

Схема подключения в трехфазной сети системы заземления TN-S

Отличительной особенностью трехфазной сети TN-S от однофазной является то, что от источника питания исходит пять проводников, три фазы, рабочий нулевой и защитный нулевой проводники. К клемам подключается три фазы и нулевой провод. Пятый защитный проводник подключается к корпусу электроприбора и земле, то есть служит некой перемычкой.

Схема подключения в трехфазной сети системы заземления TN-C

В системе подключения заземления TN-C рабочий и защитный проводник объединены в один провод (PEN), это и является главным отличием от заземления TN-S.

Система TN-C является более простой и уже довольно устаревшей, и распространена в устаревшем жилом фонде. По современным нормам применяется система заземления TN-C-S, в которой находятся по отдельности нулевой рабочий и нулевой защитный проводники.

Переход на более новую систему необходим для того, чтобы избежать поражения электрическим током обслуживающего персонала, и ситуаций с возникновений пожара. Ну и конечно же в системе TN-C-S лучше защита от резких импульсных перенапряжений.

Во всех трех вариантах подключения при перенапряжении ток направляется на землю через кабель заземления или же через общий защитный провод, что не дает импульсу навредить всей линии и оборудованию.

Ошибки при подключении

1. Установка УЗИП в электрощитовую с плохим контуром заземления.

При допущении подобной ошибки можно лишиться не только всех электроприборов, но и самой щитовой при первом попадании молнии, так как от защиты с плохим контуром заземления не будет никакого толку, и соответственно никакой защиты.

2. Неправильно выбранное УЗИП, которое не подходит под используемую систему заземления.

Перед покупкой устройства обязательно узнайте какая система заземления используется в вашем доме, а при покупке тщательно ознакомьтесь с его техдокументацией во избежание ошибок.

3. Использование УЗИП не того класса.

Как уже разбирали выше, есть 3 класса устройств защиты от импульсного перенапряжения. Каждый класс соответствует определенной щитовой, и должен устанавливаться согласно правилам и нормам.

4. Установка УЗИП только одного класса.

Часто бывает недостаточно установки УЗИП одного класса для надежной защиты.

5. Перепутан класс устройства и место его назначения.

Бывает и такое, что приборы класса B ставятся в распределительный щит квартиры, приборы класса С в ВРУ здания, а приборы класса D перед электронной аппаратурой.

УЗИП конечно вещь хорошая и нужная, но ее использование в электропитании дома не является обязательным. В случае подключения данного устройства стоит помнить, что оно подбирается индивидуально для каждой системы заземления. Именно по этой причине непосредственно перед покупкой рекомендуется воспользоваться услугами опытного электрика, дабы избежать неприятностей.

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.

УЗИП или реле 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?”

Запомните, что УЗИП в первую очередь защищает от импульсов вызванных грозой. Здесь речь идет не о банальном повышении напряжения до 380В, а о мгновенном импульсе в несколько киловольт!

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.

Защита дома от грозы

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:

  • интернет
  • TV
  • видеонаблюдение
  • охранная сигнализация

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.

Если у вас не будет устройства I класса, высока вероятность что весь удар воспримет на себя модуль II. А это может для него весьма печально закончится.

Поэтому некоторые электрики даже отговаривают заказчиков ставить импульсную защиту. Мотивируя это тем, что раз вы не можете обеспечить первый уровень, то не стоит вообще на это тратить денег. Толку не будет.

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 электрощита с УЗИП

Схема качественно укомплектованного с точки зрения защиты от всех скачков и перепадов напряжения распределительного щита, должна выглядеть примерно следующим образом.

На вводе перед счетчиком — вводной автоматический выключатель, защищающий прибор учета и цепи внутри самого щитка. Далее счетчик.

Между счетчиком и вводным автоматом — УЗИП со своей защитой. Электроснабжающая организация конечно может запретить такой монтаж. Но вы можете обосновать это необходимостью защиты от перенапряжения и самого счетчика.

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:

  • реле напряжения УЗМ-51 или аналог
  • УЗО 100-300мА – защита от пожара
  • УЗО или дифф.автоматы 10-30мА – защита человека от токов утечки
  • простые модульные автоматы

Если с привычными компонентами при комплектации такого щитка вопросов не возникает, то на что же нужно обратить внимание при выборе УЗИП?

На температуру эксплуатации. Большинство электронных видов рассчитано на работу при окружающей температуре до -25С. Поэтому монтировать их в уличных щитках не рекомендуется.

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.

Схемы подключения

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:

Трехфазная схема:

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.

В варианте сети TN-S, где уже произошло разделение нейтрального и защитного проводника, схема похожа, однако здесь монтируется еще дополнительный модуль между нулем и землей. Фактически на него и сваливается весь основной удар.

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.

Автоматы или предохранители перед УЗИП

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.



Поэтому устанавливать УЗИП после автомата, гораздо хуже, чем после предохранителей.

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.

1Самая распространенная ошибка — это установка УЗИП в электрощитовую с плохим контуром заземления.

Толку от такой защиты не будет никакого. И первое же “удачное” попадание молнии, сожгет вам как все приборы, так и саму защиту.

2Не 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.

3Использование УЗИП не соответствующего класса.

Как уже говорилось выше, есть 3 класса импульсных защитных устройств и все они должны применяться и устанавливаться в своих щитовых.

Поделись с друзьями:

Реле контроля фаз

Устройства, предназначенные для:

  • мониторинга симметрии напряжения в бытовых электросетях;
  • предотвращения асимметрии нагрузки;
  • правильность последовательности фаз в трехфазных сетях.

Применяются в системах с автоматическим управлением.

Импортное оборудование очень требовательно к качеству электросетей. Отсутствие надлежащих мер контроля электричества приводит к быстрому износу и полному выходу из строя электроаппаратов. Реле контроля фаз также предназначено для стабилизации параметров питающей сети.

Реле контроля фаз

Преимущества:

  1. работа на микропроцессорной базе;
  2. высокая точность показаний и надёжность;
  3. простота конструкции.

Принцип работы основан на явлении самовозврата параметров. При подаче напряжения устройство осуществляет контроль. Происходит аварийное отключение, когда возникают сбои.

Места установки:

  • для защиты отдельно стоящего оборудования или группы электроустановок непосредственно перед розеткой;
  • для общедомовой защиты на DIN-рейку вводно-распределительного устройства.

При одновременном пропадании нескольких фаз, устройство срабатывает без задержки во времени.

Устройство автоматического ввода резервного питания

Причины срабатывания реле:

  1. перекос фаз;
  2. несоответствие подключение фазных проводов;
  3. обрыв фазного кабеля.

Типы стабилизаторов

Различают феррорезонансные, симисторные, релейные стабилизаторные электроприборы и сервоприводные стабилизаторы.

Феррорезонансные

В системе трансформатор-конденсатор использует эффект феррорезонанса. Выполняют стабилизацию параметров в выбранном диапазоне нагрузок. Малораспространенный тип из-за сложностей внедрения в бытовые системы электоснабжения и высокой стоимости.

Преимущества:

  • точность срабатывания;
  • длительный срок эксплуатации;
  • быстродействие;
  • надёжность работы.

Недостатки:

  • громоздкость;
  • искажение синусоидальности;
  • малый диапазон нагрузок;
  • невозможность работы в режиме ХХ и перегрузе.

Симисторные

Принцип действия – срабатывание сигнала по релейному типу. Разъединение цепи осуществляется симисторами.

Преимущества:

  • при получении сигнала стабилизаторы способны к быстрому коммутированию;
  • отсутствие шума;
  • плавность регулировки.

Недостатки:

  • завышенная стоимость;
  • ступенчатая регулировка.

Релейные

Используются для предохранения электроаппаратов малой мощности. Прибор включает в себя силовое реле и автотрансформатор. При изменении параметров внешней сети происходит срабатывание релейного элемента и переключение обмоток автотрансформатора.

Преимущества:

  • быстродействие.

Недостатки:

  • ступенчатость регулировки;
  • невысокая точность срабатывания;
  • искажение синусоидальности.

Сервоприводные

Устроены по схеме реостата. Электропривод при изменениях параметров электросети перемещает подвижные контакты на обмотке автотрансформатора до необходимого положения.

Преимущества:

  • высокая чувствительность электроприбора к нарушению параметров сети;
  • отсутствие синусоидальных искажений;
  • плавность управления.

Недостатки:

  • низкая надёжность;
  • медленное срабатывание электроники.

Автоматический стабилизатор напряжения

Работа в сетях 220 В

Монтаж выполняется в соответствии с требованиями электробезопасности – без нагрузки. Присоединение в цепь выполняют непосредственно после счётчика. Соединение фазного провода – с разрывом.

В устройстве имеется три контакта:

  • Ноль. Нейтраль подключается без разрыва.
  • «Вход». На этот контакт присоединяется провод, идущий от вводного автомата.
  • «Выход». Присоединяется к отходящему на потребителей проводнику.

В случае четырёхконтактного подключения схема аналогична. Фазные жилы и нейтраль, идущие от главного автомата, присоединяются путём разрыва на стабилизатор.

Рекомендации:

  • Не реже 1 раза в год необходимо проводить осмотр.
  • При работе приборы не производят звуков. Посторонние шумы говорят о нестабильности работы.

После установки производится пробное включение – без нагрузки. Если происходит отключение сети, то монтаж выполнен с ошибками.

Существуют переносные стабилизирующие устройства. Представляют собой короб с вилкой и несколькими розетками для подключения электроприборов. Являются переходниками между питающей сетью и нагрузкой.

Выбор стабилизирующих устройств

Подбор стабилизаторов:

  • По типу сети. На жилые дома с трехфазной электросетью устанавливается минимум один комплект для трехфазной нагрузки.

Однофазный устанавливают для потребителей, запитанных от сети

220 В.

  • По мощности. Характеристика прибора должна быть на ступень выше, отпущенной потребителю нагрузки. Для таких случаев следует учесть нагрузку всех защищаемых электроустановок.

В расчётах используют полную мощность, учитывающую (актив и реактив).

  • Значение пускового тока. Учитывается при выборе защитных устройств как холодильники, насосы и другие, т. е. те, схема которых содержит асинхронные двигатели. Для этих аппаратов стабилизаторы выбирают с запасом до 25%.

Для защиты устройств электроосвещения используются стабилизаторы с точностью не менее 3%. Именно с этого значения можно зафиксировать мерцание ламп.

Стоит ответить на вопрос, что лучше один стабилизатор на дом или несколько для каждого электроприбора?

Для маломощных систем подходит схема установки одного комплекта на вводе. Такой способ защиты экономически оправдан.

Если предполагается использование большого количества электроустановок, то целесообразно ставить защиту на каждый прибор или на группу с учётом важности и экономической целесообразности.

ИБП используют для подключения дорогостояще техники: телевизоры, холодильники, компьютеры и т. д.

Гроза, молния и средства защиты электросети своими силами

По итогам майских гроз пришлось провести ревизию сгоревшего оборудования и хотя ущерб был не так велик материально, но выход из строя некоторого оборудования нарушил устоявшийся комфорт проживания в собственном доме. Так я решил обратиться к специалистам в своей области, проконсультироваться и расширить систему защиты.
Исходные данные: дом, 3 фазы (15 кВт на дом), заземление штырем в 3 м длиной, автономная электросистема на базе солнечных батарей
На фото результат короткого замыкания со стороны линии 10 КВ. Защита не отработала на районной подстанции. Так выглядит вводной щит со стороны 0.4КВ. Автомат IEK на 100А не смог разорвать дугу между губками. Далее по линии стоял МАП HYBRID 9кВт 48В. Отделались легким испугом: в инверторе поменяли варистор, после чего МАП ожил, правда, перестал нормально работать порт RS232. То есть серьезная авария на подстанции, которая сожгла автоматический предохранитель на 100 Ампер, отразилась на инверторе только сгоревшим варистором и ошибками на контроллере, а весь прочий функционал устройства сохранился, как и вся техника, подключенная после него – достойная похвалы работа.
А ниже на фото узел учета со стороны 10 КВ
Эта авария случилась не в моем доме, но мне эти фотографии передали специалисты компании МикроАРТ. В свое время я решил переключиться на оборудование российского производителя для своей гибридной солнечно-сетевой электросистемы и описывал эти устройства и .
У меня же был следующий случай: во время грозы молния ударила в мою подстанцию или рядом, в результате чего отработала защита на вводе в дом. Результатом той грозы явилось сгоревшее зарядное устройство аккумуляторов, подключенное к сети в момент грозы, сгоревшее реле автоматики вентиляции (реле питалось от линии, которую поддерживало то самое ЗУ), а инвертор МАП Hybrid 4.5 кВт начал мигать экраном и перестал генерировать. После грозы перезапуск всех систем вернул дом к электроснабжению, инвертор запустился без проблем, а я задумался о серьезной защите домашней электросети.
Немного теории
Во время грозы в обычной квартире или офисном здании должны отработать защиты, установленные стационарной электросетью. В коттеджном поселке, деревне или на дачах защита, как правило, ограничивается вкопанным заземлением на подстанции и предохранителем, отключающим всю сеть от работы. Причем, по правилам подключения, заземление должно быть смонтировано также на каждом втором столбе и отдельно на конечном, где производится подключение абонентского дома. Пройдя по свой деревне и осмотрев более полусотни столбов, я не нашел ни одного заземления, то есть остается полагаться только на себя.
Вторым «убийственным» фактором является наведенное электричество. Во время молнии происходит довольно мощный всплеск ЭМИ, а проводка дома, по сути, является большой антенной. Чем ближе молния, тем больше вероятность скачка напряжения во внутренней сети. С таким явлением постоянно сталкивались и продолжают сталкиваться монтажники домовых локальных сетей, когда свитчи без заземления, во время грозы, сгорают целыми цепочками.
Итак, нам нужно защититься от внешнего импульса, который может прийти с подстанции и от внутреннего скачка, который может случиться при молнии рядом с домом.
Практика
Молниеотвод
Если Ваш дом находится на возвышении, далеко от любых строений и является высшей точкой на местности, то лучше озаботиться молниеотводом. Устройство это надежное, но необходимо четко высчитать площадь покрытия. На эту тему есть масса материалов в сети. Скажу только, что действие молниеотвода распространяется конусом от высшей точки к земле. Для «прикрытия» всего дома надо ставить либо два молниеотвода с металлическим тросом между ними, либо один, но довольно высоко. Если заземление молниеотвода выполнено отдельно от общего заземления, то необходимо применить систему уравнивания потенциалов.
Выдержки из ИНСТРУКЦИИ ПО УСТРОЙСТВУ МОЛНИЕЗАЩИТЫ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ РД 34.21.122-87:
«В качестве заземлителей молниезащиты допускается использовать все рекомендуемые ПУЭ заземлители
электроустановок, за исключением нулевых проводов воздушных линий электропередачи напряжением до 1 кВ. „
“2.5. Для исключения заноса высокого потенциала в защищаемое здание или сооружение но подземным
металлическим коммуникациям (в том числе по электрическим кабелям любого назначения) заземлители защиты от
прямых ударов молнии должны быть по возможности удалены от этих коммуникаций на максимальные расстояния,
допустимые по технологическим требованиям. „
Ввод сети в дом
Опасность ввода высокого напряжения страшна не только в грозу, но и при перехлестывании проводов на столбах или большом перекосе фаз. Обычное дело для деревенских электросетей, когда напряжение по фазам может составлять 180, 200 и 240 В. ГОСТ допускает подачу питания с отклонением напряжения до 10% (если точно, то +10% и -15%) от нормы в 220 в, то есть от 187 до 242 В. Но не вся поставляемая аппаратура может выдержать такие перепады напряжения. Для обычной защиты лучше всего применять стабилизаторы напряжения. Причем есть трехфазные и однофазные стабилизаторы. Чаще всего три однофазных стабилизатора будут работать лучше одного трехфазного, хотя бы потому, что у простейших устройств отслеживается напряжение по одной фазе и изменение (увеличение или снижение) напряжения происходит по всем трем. Упрощенно: при подъеме напряжения со 180 до 220 В, произойдет рост напряжения на другой фазе с 210 до 250 В, что чревато для оборудования. Поэтому отслеживание каждой из фаз будет надежнее. Кроме того, можно выделить несколько типов стабилизаторов:

  • ЛАТР
  • Релейный
  • Симисторный

Первый обладает высокой точностью установки напряжения, поскольку моторчик скользит водилом по обмоткам и задает нужное напряжение. Плюсы: низкая цена, высокая точность выдаваемого напряжения. Минусы: низкая скорость реакции на скачки напряжения, физический износ механики
Второй обладает повышенной скоростью переключения обмоток трансформатора, но так как мощности могут достигать десятка и более кВт, то контакторы реле изнашиваются и рано или поздно могут залипнуть, что приведет к печальным последствиям. Плюсы: доступная цена, достаточная скорость переключения. Минусы: недостаточная надежность ввиду использования механических реле.
Третий тип наиболее интересный, но и наиболее дорогой. Использование мощных ключей позволяет мгновенно реагировать на изменение входного напряжения и переключать обмотки трансформатора. Физического износа, как и залипания контактов попросту нет. Кроме того, переключение происходит при переходе синуса через ноль, поэтому и скачки также исключены. Плюсы: высокая скорость срабатывания, отсутствие физического износа. Минусы: высокая цена.
Для себя я выбрал более дорогой, но и более надежный вариант, стабилизатор с симисторным управлением СН-LCD “Энергия» на 6 кВт. Так как у меня уже стоит инвертор на 4.5 кВт, который в пике может выдавать до 7 кВт, то решено было выбрать стабилизатор с номинальной мощностью 6 кВт и возможностью выдавать в пике до 7.4 кВт.
Об особенностях работы этих стабилизаторов и какие вообще бывают стабилизаторы можно подробно прочитать .
Ну а мне было интересно его разобрать и посмотреть, что там внутри.
Вскрытие стабилизатора показало
Как видно из фото, стабилизатор использует тороидальный трансформатор, который при тех же размерах, что Ш-образный, имеет больший КПД и меньший вес. Сам трансформатор изготовлен в Туле, а стабилизатор разработан и собран в Москве. Таким образом можно смело заявлять о полностью российском производстве, которое сумели организовать и сохранить в компании МикроАРТ.
Итак, я подстраховался от проседания и роста напряжения в диапазоне 125-275 Вольт, но что делать, если будет резкий скачок напряжения, сильно выходящий за эти пределы? Инвертор как-то показал мне по фазе 287 В, после чего ушел в защиту. Но подай на него 380 В и он попросту сгорит, как и стабилизатор. Хотелось защитить дорогое оборудования. Требовался какой-то расцепитель, который при пороговых значениях напряжения отключал бы внешнюю сеть. Лучше уж остаться без сети, чем потом чинить или менять сгоревшее оборудование. Выход был найден — реле контроля сетевого напряжения УЗМ-51M1.
Этот девайс создан для обеспечения работы одной фазы, при этом можно вручную задавать верхний и нижний пороги напряжения, при которых реле будет срабатывать. Время отключения составляет около 20 мс, что является очень неплохим показателем. При этом, небольшие просадки или некоторое превышение напряжения не вызовут моментального отключения, а запустится таймер отключения. При возврате параметров к норме реле самостоятельно подключит нагрузку к сети. Итак, домашние устройства защищены от перепадов и скачков внешней электросети при помощи реле контроля напряжения и стабилизатора. В случае исчезновения сети начинает работать инвертор. А что делать, если внешняя сеть уже отключена, молния бьет рядом и проводка дома работает, как антенна?
Защита внутренней сети
Будем исходить из того, что все розетки имеют правильную разводку, заземление выполнено должным образом и лишний заряд стекает в землю. Но скачок напряжения во внутренней сети легко губит всю технику, поскольку все защиты стоят для обороны от внешних скачков. А вот от внутренних наводок ничего нет. С этой мыслью я обратился к инженерам МикроАРТ, когда забирал стабилизатор и мне порекомендовали «Устройство защиты от молний и наводок» — УЗИП.
Это своеобразный разрядник, который при появлении критического напряжения между фазой и землей пропускает через себя импульс, отправляя его на заземление. То есть во время грозы, когда молния ударит рядом и напряжение в домашней сети поднимется до нескольких киловольт по фазному проводу относительно земли и превысит определенное значение, этот УЗИП просто пустит весь заряд в землю. Поэтому он ставится перед инвертором, одним концом подключаясь к фазе, а другим к заземлению. Стоит учесть, что разряд может быть существенным, поэтому на сечении заземляющего провода экономить не стоит, иначе сопротивление провода может оказаться критичным и не успеть передать импульс в землю.
Так выполнено подключение к внешней сети и генератору:
Я уже упоминал, что у меня есть автономная система на солнечных батареях. По проводам, идущим от солнечных батарей, также может прийти серьезный импульс, выводя из строя солнечный контроллер, а за ним и инвертор. Поэтому на каждый из проводов от солнечных батарей я также повесил УЗИП.
Защита от генератора
На самый аварийный случай, когда внешней сети нет, солнца не видно, а аккумуляторы уже сели, у всех автономщиков есть резервный вариант — бензо\дизель генератор. Он позволит домашней сети функционировать, самому поработать мощным инструментом, да еще и аккумуляторы подзарядить. Подобную топологию резервирования я описывал в своем материале . Проблема такого подключения заключается в том, что большинство генераторов выдают крайне нестабильное и «шумное» питание. Иной раз инверторы или зарядники просто не могут работать с таким питанием. Для подавления помех есть специальный сетевой фильтр. Можно обойтись стандартным «пилотом», но он рассчитан, как правило, на мощность до 2-3 кВт, а от генератора зачастую потребляется больше. Итак, я нашел еще и ЭМИ (электромагнитный импульс) фильтр: Сетевой фильтр подавления ЭМП.
Он выдерживает потребляемую мощность до 11 кВт, чего вполне достаточно для питания целого дома, если имеется мощный генератор. Он имеет сквозное подключение и отдельный контакт для заземления.
Итоги проведенных работ
Результатом одной грозы и малых потерь явилось переосмысление способов защиты, как от внешних энергетических коллизий, так и от внутренних. Кроме того, увеличилась защищенность всех электроприборов в доме, как от перепадов напряжения, так и от резких скачков и импульсов. Дополнительно повысилась автономность за счет подключения генератора через фильтр, что гарантирует стабильный заряд батарей и нормальную работу инвертора.
В итоге, электросистема поменялась. До:
Так стало ПОСЛЕ установки защиты:
Схема подключения генератора довольно проста. Любой из проводов объединяется с имеющейся землей и нулем, заведенным в дом. Второй провод после этого становится фазой. Важно выбрать такой переключатель, который будет исключать одновременное замыкание фазы генератора и фазы с подстанции.
Первый запуск всей системы выглядел так:

>Защита от молний

Молния, природа и причины возникновения молнии

Молния — это искровой разряд статического электричества, аккумулированного в грозовых облаках. В отличие от разрядов, образующихся на производстве и в быту, электрические заряды, накапливаемые в облаках, несоизмеримо больше. Поэтому энергия искрового разряда — молния и возникающих при этом токов очень велика и представляет большую опасность для человека, животных, строений. Молния сопровождается звуковым импульсом — громом. Сочетание молнии и грома называют грозой.

Гроза — это исключительно красивое природное явление. Как правило, после грозы улучшается погода, воздух становится прозрачен, свеж и чист, насыщен ионами, образующимися при разрядах молнии.

Несмотря на это нужно помнить, что гроза в определенных условиях может представлять большую опасность для человека. Каждый человек должен знать природу грозового явления, правила поведения во время грозы и методы защиты от молнии.

Гроза — сложный атмосферный процесс и ее возникновение обусловлено образованием кучево-дождевых облаков. Сильная облачность является следствием значительной неустойчивости атмосферы. Для грозы характерны сильный ветер, часто интенсивный дождь (снег), иногда с градом. Перед грозой (за час, два) атмосферное давление начинает быстро падать, вплоть до внезапного усиления ветра, а затем начинает повышаться.

Грозы можно разделить на местные, фронтальные, ночные, в горах.

Наиболее часто человек сталкивается с местными, или тепловыми грозами. Водяной пар в восходящем потоке теплого воздуха на высоте конденсируется, при этом выделяется много тепла, и восходящие потоки воздуха нагреваются. По сравнению с окружающим восходящий воздух теплее, он увеличивается в объеме, пока не превратится в грозовое облако. В больших по размеру грозовых облаках присутствуют кристаллики льда и капельки воды. В результате их дробления и трения между собой и о воздух образуются положительные и отрицательные заряды, под действием которых возникает сильное электростатическое по’ле (напряженность электростатического поля может достигать 100 000 В/м).

И разница потенциалов между отдельными частями облака, облаками или облаком и землей достигает громадных величин.

При достижении критической электрической напряженности в воздухе возникает лавинообразная ионизация воздуха — искровой разряд молнии.

Фронтальная гроза возникает, когда массы холодного воздуха проникают в район, где преобладает теплая погода. Холодный воздух вытесняет теплый, при этом последний поднимается на высоту 5-7 км. Теплые слои воздуха вторгаются внутрь вихрей различной направленности, образуется шквал, сильное трение между слоями воздуха, что способствует накоплению электрических зарядов. Длина фронтальной грозы может достигать 100 км. В отличие от местных гроз после фронтальных обычно холодает.

Ночная гроза связана с охлаждением земли ночью и образованием вихревых токов восходящего воздуха.

Гроза в горах объясняется разницей в солнечной радиации, которой подвергаются южные и северные склоны гор. Ночные и горные грозы несильные и кратковременные.

Грозовая активность в различных районах нашей планеты различна. Мировые очаги гроз: остров Ява — 220 грозовых дней в году, Экваториальная Африка — 150, Южная Мексика — 142, Панама — 132, Центральная Бразилия — 106. Россия: Мурманск — 5, Архангельск — 10, Санкт-Петербург — 15, Москва — 20. Как правило, чем южнее (для северного полушария Земли) и севернее (для южного полушария Земли), тем выше грозовая активность. Грозы в Арктике и Антарктике очень редки. На Земле в год происходит 16 миллионов гроз. На каждый м поверхности Земли приходится 2-3 удара молнии в год. В землю чаще всего ударяют молнии из отрицательно заряженных облаков.

По виду молнии различаются на линейные, жемчужные и шаровые.

Жемчужные и шаровые молнии довольно редкое явление.

Распространенная линейная молния, с которой многократно встречается любой человек, имеет вид разветвляющейся линии. Величина силы тока в канале линейной молнии составляет в среднем 60 — 170 кА, зарегистрирована молния с током 290 кА. Средняя молния имеет энергию 250 кВт в час (900 Мдж).

Разряд развивается за несколько тысячных долей секунды; при столь высоких токах воздух в зоне канала молнии практически мгновенно разогревается до температуры 30000 — 33000°С. В результате резко повышается давление, воздух расширяется и возникает ударная волна, сопровождающаяся звуковым импульсом — громом.

Жемчужная молния — очень редкое и красивое явление. Появляется сразу после линейной молнии и исчезает постепенно. Чаще всего разряд жемчужной молнии следует по пути линейной. Молния имеет вид 12 м друг от друга и напоминающих жемчуг, нанизанный на нитку. Жемчужная молния может сопровождаться значительными звуковыми эффектами.

Шаровая молния также довольно редка. На тысячи обычных линейных молний приходится 2 -3 шаровых. Шаровая молния, как правило, появляется чаще к концу грозы, реже — после грозы. Может иметь форму шара, эллипсоида, груши, диска и даже цепи шаров. Цвет молнии — красный, желтый, оранжево-красный.

Иногда молния ослепительно белая с очень резкими очертаниями. Цвет определяется содержанием различных веществ в воздухе. Форма и цвет молнии могут меняться во время разряда. Измерить параметры шаровой молнии и смоделировать ее в лабораторных условиях не удалось. По всей видимости, многие наблюдаемые неопознанные летающие объекты (НЛО) по своей природе аналогичны или близки шаровой молнии.

Опасные факторы воздействия молнии

Линейная, молния

В связи с тем, что молния характеризуется большими величинами токов, напряжений и температур разряда, воздействие ее на человека, как правило, приводит к их смерти.

От удара молнии в мире в среднем ежегодно погибает около 3000 человек, причем известны случаи одновременного поражения нескольких человек.

Разряд молнии проходит по пути наименьшего электрического сопротивления:

— если расположить рядом две мачты — металлическую и более высокую деревянную, то молния, скорее всего, ударит в металлическую мачту, хотя она ниже, потому что электропроводность металла выше;

— молния также значительно чаще ударяет в глинистые и влажные участки, чем в сухие и песчаные, поскольку первые обладают большей электропроводностью;

— в лесу молния действует тоже избирательно, попадая, прежде всего, в такие лиственные деревья как дуб, тополь, верба, ясень, так как в них содержится много крахмала. Хвойные деревья — ель, пихта, лиственница и такие лиственные деревья как липа, грецкий орех, бук содержат много масел, поэтому оказывают большое электрическое сопротивление, и в них молния ударяет реже.

Из 100 деревьев молнией поражается 27% тополей, 20% груш, 12% лип, 8% елей и только 0,5% кедровых.

кроме поражения людей и животных линейная молния довольно часто является причиной возникновения лесных пожаров, а также жилых и производственных зданий, особенно в сельской местности. В связи с этим необходимо принимать специальные защиты от поражения линейной молнией.

Шаровая молния

Если природа линейной молнии ясна, а, следовательно, и ее поведение предсказуемо, то природа шаровой молнии до сих пор не понятна. Опасность поражения человека шаровой молнией прежде всего связанна именно с отсутствием методов и правил защиты человека от нее.

В 1753 году русский физик Георг Вильгельм Рихман, коллега М.В. Ломоносова, был убит шаровой молнией во время грозы при исследовании искровых разрядов в атмосфере. Известны многие случаи гибели людей при встрече с шаровой молнией.

Драматический случай произошел с группой из пяти советских альпинистов 17 августа 1978 года на Кавказе на высоте около 4000 м, где они остановились в ясную, холодную ночь на ночлег. В палатку к альпинистам залетел светло-желтый шар величиной с теннисный мяч. Шар парил над спальными мешками, в которых находились альпинисты, и методично, по какому-то собственному плану, проник в спальные мешки. Каждый такой «визит» вызывал отчаянный нечеловеческий крик, люди чувствовали сильнейшую боль, как будто их жгли автогеном, и теряли сознание. Они не могли двигать ни руками, ни ногами. После того как шар «посетил» спальные мешки каждого альпиниста по несколько раз, он исчез. Все альпинисты получили множество тяжелых ран. Это были не ожоги, а именно рваные раны: мышцы были вырваны целыми кусками, до самых костей. Одного из альпинистов — Олега Коровина — шар убил. При этом шаровая молния не коснулась ни одного предмета в палатке, а только покалечила людей. Поведение шаровой молнии непредсказуемо. Она неожиданно появляется где угодно, в том числе в закрытых помещениях. Замечены случаи появления шаровой молнии из телефонной трубки, электрической бритвы, выключателя, розетки, репродуктора. Она достаточно часто проникает в здания через трубы, открытые окна и двери.

Размеры шаровой молнии бывают от нескольких сантиметров до нескольких метров. Обычно она легко парит или катится над землей, иногда подскакивает. Она реагирует на ветер, сквозняк, восходящие и нисходящие потоки воздуха. Однако отмечен случай, когда шаровая молния не реагировала на поток воздуха.

Шаровая молния может появиться, не нанеся вреда человеку или помещению, залететь в окно и исчезнуть из помещения через открытую дверь или дымовую трубу, пролетев мимо человека. Всякий контакт с ней приводит к тяжелым травмам, ожогам, а в большинстве случаев к смертельному исходу. Шаровая молния может взорваться. Возникающая при этом воздушная волна способна травмировать человека или привести к разрушениям в здании.

Известны случаи взрывов молний в печках, дымоходах, что приводило к разрушению последних. Собранные свидетельства о поведении шаровой молнии говорят, что в большинстве случаев взрывы не были опасны, тяжелые последствия возникали в 10 случаях из 100. Считается, что шаровая молния имеет температуру около 5000°С и может вызвать пожар.

Правила поведения во время грозы

Вспышку молнии мы видим практически мгновенно, та как свет распространяется со скоростью 300 000 км/с. Скорость распространения звука в воздухе равна примерно 344 м/с, то есть примерно за 3 секунды звук проходит 1 километр. Молния опасна тогда, когда за вспышкой тут же следует раскат грома, значит, грозовое облако находится над Вами, и опасность удара молнии наиболее вероятна.

Ваши действия перед грозой и во время нее должны быть следующими:

— выходить из дома, закрыть окна, двери и дымоходы, позаботиться, чтобы не было сквозняка, который может привлечь шаровую молнию. Во время грозы не топить печку, так как дым, выходящий из трубы имеет^ высокую электропроводность, и вероятность удара молнии в возвышающуюся над крышей трубу возрастает;

— во время грозы подальше держаться от электропроводки, антенн, окон, дверей и всего остального, связанного с внешней средой; не располагаться у стены, рядом с которой растет высокое дерево;

— радио и телевизоры отключать от сети, не пользоваться электроприборами и телефоном (особенно это важно для сельской местности);

— во время прогулки спрятаться в ближайшее здание. Особенно опасна гроза в поле. При поиске укрытия отдайте предпочтение металлической конструкции больших размеров или конструкции с металлической рамой, жилому дому или ‘ другой постройке, защищенной молниеотводом;

— если нет возможности укрыться в здании, не надо прятаться в небольших сараях, под одинокими деревьями;

— не оставаться на возвышенностях и открытых незащищенных местах, вблизи металлических или сетчатых оград, крупных металлических объектов, влажных стен, заземления молниеотвода;

— при отсутствии укрытия лечь на землю, при этом предпочтение следует отдать сухому песчаному грунту, удаленному от водоема;

— если гроза застала Вас в лесу, необходимо укрыться на участке с низкорослыми.деревьями. Нельзя укрываться под высокими деревьями, особенно соснами, дубами, тополями. Лучше находиться на расстоянии 30 м от отдельно высокого дерева. Обратите внимание — нет ли рядом деревьев, ранее пораженных грозой, расщепленных. Лучше держаться подальше от этого места. Обилие пораженных молнией деревьев свидетельствует, что грунт на данном участке имеет высокую электропроводность, и удар молнии в этот участок местности весьма вероятен;

— во время грозы нельзя находиться на воде и у воды — купаться, ловить рыбу. Необходимо подальше отойти от берега;

— в горах отойдите от горных гребней, острых возвышающихся скал и вершин. При приближении в горах грозы нужно спуститься как можно ниже. Металлические предметы — альпинистские крючья, ледорубы, кастрюли — собрать в рюкзак и спустить на веревке на 20-30 м ниже по склону;

— во время грозы не занимайтесь спортом на открытом воздухе, не бегайте, так как считается, что пот и быстрое движение «притягивает» молнию;

— если вы застигнуты грозой на велосипеде или мотоцикле, прекратите движение, оставьте их и переждите грозу на расстоянии примерно 30 м от них;

— если гроза застала Вас в автомобиле, не нужно его покидать. Необходимо закрыть окна и опустить автомобильную антенну. Двигаться во время грозы на автомобиле не рекомендуется, поскольку гроза как правило сопровождается ливнем, ухудшающем видимость на дороге, а вспышка молнии может ослепить и вызвать испуг и, как следствие, аварии;

— при встрече с шаровой молнией не проявляйте по отношению к ней никакой активности, по возможности сохраняйте спокойствие и не двигайтесь. Не нужно приближаться к ней, касаться ее чем-либо, т.к. может произойти взрыв. Не следует убегать от шаровой молнии, потому что это может повлечь ее за собой возникшим потоком воздуха.

Молниезащита

Эффективным средством защиты от молнии является молниеотводы.

Приоритет изобретения молниеотвода принадлежит американцу Бенджамину Франклину (1749 г.). Несколько позднее в 1758 г., независимо от него, молниеотвод изобрел М.В. Ломоносов.

Молниезашита путем установки молниеотводов основана на свойстве молнии поражать наиболее высокие и хорошо заземленные металлические сооружения.

Молниеотвод состоит из трех основных частей: молниеприемника, воспринимающего удар молнии; токовода, соединяющего молниеприемник с заземлителем, через который ток молнии стекает в землю. По типу монниеприемников наиболее распространены стержневые и тросовые. Молниеотводы разделяются на одиночные, двойные и многократные.

Окрест молниеотвода образуется зона защиты, то есть пространство, в пределах которого обеспечивается защита строения или какого-либо другого объекта от прямого удара молнии. Степень защиты в указанных зонах составляет более 95%. Это означает, что из 100 ударов молнии в защищенный объект возможно менее 5 случаев попадания, остальные удары будут восприняты молниеприемником.

Зона защиты ограничивается образующими двух конусов, один из которых имеет высоту Ь, равную высоте молниеотвода, и радиус основания К. = 0,75 Ь, а другой — высоту 0.8 п и радиус основания 1,5 Ь (при радиусе основания второго конуса К = п эффективность защиты обеспечивается на 99%).

Молниеприемники стержневых молниеотводов изготавливают из стали любого профиля, как правило, круглого, сечением не менее 100 мм2 и длиной не менее 200 мм. Для защиты от коррозии ох окрашивают. Молниеприемники тросовых молниеотводов изготавливают из металлических тросов диаметром около 7 мм.

Тоководы должны выдерживать нагрев при протекании очень больших токов разряда молнии в течение короткого промежутка времени, поэтому их делают из металлов с небольшим сопротивлением. Сечение тоководов_на воздухе не должно быть менее 48 мм2, а в земле — 160 мм2.

Заземлители являются важнейшим элементом молниезащиты. Их назначение — обеспечивать достаточно малое сопротивление растеканию тока молнии в грунте. В качестве заземлителя можно использовать зарытые в землю на глубину 2 — 2,5 м металлические трубы, плиты, мотки проволоки и сетки, куски металлической арматуры.

Молниеотводы желательно устанавливать на возвышенностях, чтобы сократить путь молнии и увеличить размеры зоны защиты. Дымовые трубы, фронтоны, выступы на крыше, телевизионные антенны нужно заземлить с помощью тоководов. Металлические водосточные трубы и лестницы, ведущие на крышу, желательно соединить с тоководом или заземлить отдельно.

При выполнении молниезащиты нужно обязательно соблюдать следующие требования:

— сечение молниеприемника и тоководов должны быть достаточными (не менее 48 мм);

— тоководы не должны иметь резких изгибов и жесткого закрепления, ток как при разогреве протекающим током они расширяются и деформируются. Если тоководы проходят по крыше или стене из горючих материалов (рубероида, дерева) они располагаются на расстоянии около 15 мм от поверхности крыши или стены.

— Заземление молниеотвода должно быть не более 20 см и располагаться не ближе 3 м от подземных коммуникаций, идущих в здание, например, водопроводных труб. Заземление желательно располагать в местах, малодоступных или редко посещаемых людьми и домашними животными, чтобы уменьшить вероятность поражения шаговым напряжением. При недостаточной проводимости грунта (сухой песчаный грунт) его можно подсолить, при этом его проводимость увеличится более чем в 10 раз.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *