Базелян Эдуард Меерович

Э. М. Базелян, д.т.н., профессор;
Энергетический институт имени Г.М. Кржижановского, г. Москва;
признанный отечественный Эксперт в области заземления и молниезащиты

Недолюбливаю я каталоги. Большого формата, как правило, на мелованной бумаге и с цветными иллюстрациями они почему-то напоминают мне театральный грим, задача которого – ретушь дефектов лица актера. В хорошем каталоге все написанное – правда, но, далеко не вся правда. Он убеждает купить и потому не обязан аргументировать возможность отказа от покупки. Каталоги УЗИП в этом отношении не исключение. Здесь есть над чем задуматься. Стоимость иных устройств приближается к сотне тысяч рублей. Экономия не помешает, особенно разумная экономия. В этом главная цель статьи. Потребитель должен четко понимать задачу установки УЗИП и ориентироваться в материалах каталогов хотя бы настолько, чтобы отделить рекламную ретушь от необходимых исходных данных. Только так, не поддаваясь обаянию рекламы, можно выбрать действительно нужный прибор, который способен надежно и без неоправданных затрат ликвидировать существующую у вас конкретную проблему.

Даже объемистая статья вряд ли способна претендовать на роль исчерпывающей инструкции по выбору УЗИП. Слишком разнообразны задачи, которые они должны разрешать, и различны условия, в которых им предстоит работать. Как автор я посчитаю свою задачу выполненной, если статья поможет читателю смотреть открытыми глазами на любой каталог, выделяя в нем информацию, действительно полезную для решения возникших проблем и не соблазняясь рекламным украшательством.

Главная технологическая задача УЗИП

Она представляется достаточно конкретной в наш век электроники. Массовое ее использование в ”умных”. технических устройствах заставляет постоянно помнить о малой электрической прочности микроэлектронных блоков. Многие из них повреждаются напряжением до 1000 В. Время воздействия такого напряжения особого значения не имеет. Достаточно даже долей микросекунды. Такие перенапряжения возбуждаются кратковременными бросками тока самого разного происхождения, например, пусковыми токами мощных электродвигателей, расположенных на вполне приличном расстоянии от электронного блока.

Сразу приходит мысль о молнии. При токе до 200 кА и скорости роста до 2х1011 А/с по мощности электромагнитных воздействий она не имеет конкурентов среди природных явлений, а в технике с ней можно сопоставить разве что высотный ядерный взрыв. Речь идет не только о прямом ударе молнии в защищаемое сооружение. Опасность может представлять и далекая молния, канал которой удален на сотни метров. Ясно, что столь дистанционное воздействие много чаще прямого удара. С ним нельзя не считаться.

Теперь о последствиях. Они исключительно разнообразны. Короткое замыкание в электрической цепи объекта может привести к пожару. Известно, что мощный разряд способен не только повредить изоляцию силовой электрической цепи, но и вдребезги разнести входной автомат. Тогда некому обрывать ток короткого замыкания. Конечно, это наиболее тяжелая ситуация, но и повреждение электронных блоков трудно считать безопасным. Так, несколько лет назад в грозовой обстановке вспыхнул пожар на одном из резервуарных парков с жидким углеводородным топливом. Система автоматического тушения не сработала, а диспетчерская служба не получила срочного уведомления о пожаре. Молния, как опытный диверсант, загодя уничтожила все датчики пожарной сигнализации. Перечень такого рода можно продолжить почти без ограничений. Сюда попадут поврежденные антенные системы, сбои блоков управления авиационной техникой, несанкционированные запуски реактивных снарядов, ложные отключения вполне дееспособных линий электропередачи высокого напряжения и массовая гибель бытовых электронных приборов.

Все эти технические средства остро нуждаются в защите от воздействия электромагнитного поля молнии. Если нельзя воспрепятствовать возбуждению электромагнитных наводок, приходится побеспокоиться о создании препятствий на их пути к защищаемому объекту. Именно так и поступает бабушка-старушка выдергивая вилку телевизора из розетки в садовом домике и отключая кабель внешней телевизионной антенны. Теперь, отрезав все пути проникновения наводок к дорогому телевизору, можно спокойно переждать грозу.

Жаль, что такой прием не доступен диспетчерской службе районной подстанции или системе управления заводской автоматизированной линией. Их электронная аппаратура должна работать в любой обстановке, в т.ч. и при самой сильной грозе. Хотя в свои детские годы я еще застал плановые отключения электроэнергии в грозовой обстановке. Наш маленький подмосковных городок погружался в полную темноту на все грозовые часы. Сегодня подобное недопустимо. Средства защиты должны быть более технологичными.

Здесь закономерно вспомнить о пассивных высокочастотных LC-фильтрах. При соответствующей настройке они способны существенно понизить амплитуду грозовых наводок. Однако параметры молнии случайным образом варьируют в очень широких пределах. Поэтому построить эффективный фильтр непросто. К тому же диапазон частот, с которым надо бороться, частично накладывается на диапазон частот полезного сигнала, подавлять который совершенно недопустимо. В итоге вопрос об использовании пассивных фильтров отпал сам собой. Внимание сосредоточилось на устройствах, которые способны вмешаться в работу защищаемой электрической цепи только кратковременно, непосредственно при возбуждении перенапряжений, причем, делать это они должны очень быстро и обязательно автоматически, без вмешательстве оперативного персонала. Так родилась идея использования УЗИП.

Принцип действия УЗИП

Он элементарно прост. Нужно шунтировать защищаемое оборудование быстродействующим автоматическим выключателем. В нормальном режиме выключатель разомкнут и никак не влияет на электрическую цепь. При появлении перенапряжения он должен сработать, закоротив цепь и тем самым не допустить импульсное перенапряжение к объекту защиты. Делать это надо за доли микросекунды, Именно за такое время способен вырасти ток молнии, возбуждающий электромагнитную наводку. Ясно, что никакое электромеханическое устройство не годится, ибо время его срабатывания исчисляется миллисекундами. Приходится выбирать из искрового разрядника с воздушным промежутком или из газонаполненных разрядников пониженного давления, годятся также полупроводниковые приборы с запертым p-n переходом. Все это УЗИП коммутационного типа. Фактически они устраивают короткое замыкание в цепи ,на входе защищаемого оборудования (рис. 1) и тем самым не пропускают к нему опасное перенапряжение.

Рис. 1 Вольтамперная характеристика УЗИП на основе разрядника (УЗИП коммутирующего типа)

Рис. 1 Вольтамперная характеристика УЗИП на основе разрядника (УЗИП коммутирующего типа)

Генеральная задача выполнена, хотя и далеко не малой кровью. Короткое замыкание и само по себе не подарок. Оборудование защищено, но его нормальная работа нарушена. Короткое замыкание придется отключать входным автоматом, который полностью прервет энергоснабжение. Не исключено, что и сам УЗИП будет разрушен током короткого замыкания. Раз приходится закрывать амбразуру собственной грудью (точнее, корпусом УЗИП), работу трудно считать качественно организованной в технологическом отношении.

Стоит поискать принципиально иное решение. Направление поиска известно. Короткое замыкание – крайняя мера. Наверное устраивать его в любой ситуации совершенно необязательно. Может быть есть смысл поставить на входе защищаемого оборудования специальный резистор, сопротивление которого бы очень резко менялось в зависимости от величины приложенного напряжения? В нормальном режиме работы (при отсутствии перенапряжений) это сопротивление пусть будет близко к бесконечности, а с появлением перенапряжения должно резко снизиться и потом, когда перенапряжение затухнет, также резко восстановиться. Такие устройства называются варисторами. Наиболее распространенный варистор представляет собой полупроводящую шайбу, спеченную из оксида цинка – дешевого и легко доступного материала. На рис. 2 показана его вольтамперная характеристики. Такая шайба с металлизированными плоскими поверхностями и присоединенными к ним металлическими контактами и представляет собой УЗИП ограничительного типа. При токе более 1 мА напряжение на варисторе

Рис. 2 Вольтамперная характеристика УЗИП на основе варистора (УЗИП ограничивающего типа)

Рис. 2 Вольтамперная характеристика УЗИП на основе варистора (УЗИП ограничивающего типа)

стабилизируется и практически не меняется с ростом тока вплоть до 1 – 10 кА. Именно этот участок характеристики является рабочим и используется для защиты от импульсных перенапряжений. По мере дальнейшего роста тока варистор перегревается и режим стабилизации нарушается.

В постановочном плане в этом разделе уже изложено все самое необходимое. Два типа УЗИП, коммутационного и ограничивающего типа, составляют содержание любого многостраничного каталога. Все остальное отводится конкретным техническим особенностям, которые возникли в ответ на конкретные требования конкретных технических объектов и необходимость учета специфики их работы в грозовой обстановке. Эти требования различаются не только деталями, но и принципиальными технологическими проявлениями. Их объективный учет позволяет выбрать наиболее подходящий тип УЗИП и определить его параметры, гарантирующие надежную защиту от импульсных перенапряжений без ничем неоправданных излишеств.

Что требует от УЗИП современная техника

Ниже разобраны наиболее типичные задачи, которые могут быть поставлены перед УЗИП в различных технических объектах По мере усложнения этих задач усложняется и конструкция прибора, что безусловно отражается на его стоимости и надежности работы в электрической цепи защищаемого объекта,

1. Защищаемый объект должен остаться неповрежденным.

Пусть ничего другого не требуется. Я мог бы привести пример из собственной экспериментальной практики, рассказав, как мы спасали в лаборатории от импульсных перенапряжений очень дорогие в те годы, а главное трудно доступные нам импульсные светодиоды.. Но лучше обращусь к банальной задаче о защите бытовой техники в индивидуальном коттедже. При ударе молнии импульсная наводка в сети 220 В способна вывести из строя сразу несколько электронных приборов, если их было некому своевременно отключить от сети. Короткий перерыв электроснабжения коттеджу не страшен, временный перерыв работы бытовых приборов тоже можно пережить. Что тогда требуется от УЗИП? Достаточно лишь, чтобы он не допустил импульсное перенапряжение к электронным блокам. На рис. 3 принципиальная схема защиты.

На входе защищаемого устройства два встречно включенных импульсных диода с обратным напряжением, заведомо превышающем номинальное напряжение силовой электрической цепи. Один из p-n переходов этих диодов обязательно заперт и не пропускает ток по шунтирующей цепи. Под действием перенапряжения запертый

Рис. 3 Элементарная схема защиты устройства от повреждения импульсной наводкой

Рис. 3 Элементарная схема защиты устройства от повреждения импульсной наводкой

переход пробивается и шунтирующая цепь закорачивает вход защищаемого устройства, исключая его повреждение. При этом сами диады могут пострадать совершенно необратимо. Ток короткого замыкания, который потечет через них и после затухания импульса перенапряжения будет отключен обычным входным автоматом P1. Энергоснабжение прервется и нормальная работа защищаемого оборудования будет нарушена. В данном случае это никого не интересует. Главная задача окажется выполненной - само оборудование не пострадает.

2. Защищаемое оборудование должно уцелеть и сохранить работоспособность

Представленное выше примитивное устройство из встречно включенных диодов уже не пригодно для этой цели. Препятствием становится ток короткого замыкания, который потечет через них после пробоя. Обычный автомат прервет подачу электроэнергии и нормальная работа оборудования прекратится. Здесь время вспомнить об УЗИП ограничивающего типа на основе варистора. При воздействии перенапряжения он не снижает своего входного сопротивления до нуля, а лишь ограничивает величину перенапряжения. Это делается очень быстро, за десятки наносекунд. За столь короткое время входной автомат не успеет даже пошевелится. Почти так же быстро варистор возвратится в исходное непроводящее состояние. Электрическая цепь продолжит свою работу.

Казалось бы лучшего и желать нечего. На деле так происходит далеко не всегда. Молния нашла у варисторов слабое место. При своих обычных размерах стабилизирующее действие варистора нарушается при токе не больше 10 кА. Дальше напряжение на нем резко нарастает (см. рис. 4) и может превысить электрическую прочность защищаемого оборудования. Здесь очень нужна осторожность. Доля тока через варистор должна быть оценена с большой достоверностью Он ни в коем случае не должен превышать значений, характерных для участка стабилизации вольтамперной характеристики. Ниже вопрос о расчете тока через УЗИП рассмотрен подробнее.

Молния не пренебрегает и внутренними диверсантами. В борьбе с УЗИП на основе варисторов ей успешно помогает низкое качество напряжения в распределительных сетях 0,4 кВ. Из-за перекоса фаз фазное напряжение может оказаться повышенным, например, до 270 - 300 В вместо допустимых 230 В. При этом ток через варистор превысит 1 мА. Такое способно длиться часами, разогревая оксидно-цинковую шайбу. Из-за малого объема и пластикового корпуса тепло от шайбы почти не отводится и в конце концов она механически разрушается. Теперь некому ограничивать перенапряжения. УЗИП становится недееспособным.

3. УЗИП на основе варистора должен работать в сетях с низким качеством напряжения

Самое разумное - повысить качество напряжения. Однако, специалистам по молниезащите такое не по силам. Остается усовершенствовать УЗИП. Наверное не стоит держать его в электрической цепи постоянно. Можно привлечь ту же бабушку-старушку. Пусть поглядывает за облаками и, завидев грозу, включает УЗИП. Жаль, что надежность такой системы мала – память то все-таки девичья. Автоматика надежнее. Один из практически используемых вариантов схемы нужного устройства на рис. 4. последовательно с варистором включен разрядник, чаще всего газонаполненный. Подбирая длину изоляционного промежутка, состав газовой смеси и давление можно обеспечить напряжение пробоя разрядника лишь несколько выше напряжения электрической сети с учетом возможного перекоса фаз. Тогда варистор окажется изолированным от повышенного напряжения и перегрев ему не страшен. Искровой промежуток пробьется только от импульсного перенапряжения, включит варистор и защитит оборудование. После затухания перенапряжения тот же варистор прервет ток и погасит разрядник. Схема вернется в исходное состояние. В таком устройстве варистор

Рис. 4 Схема УЗИП с включением варистора через газонаполненный разрядник

Рис. 4 Схема УЗИП с включением варистора через газонаполненный разрядник

не может повредиться от перегрева. Он попросту не подключен к электрической цепи в стационарном режиме. Естественно, что варистор и разрядник размещаются в одном корпусе, который по размерам мало отличается от корпуса обычного автомата и может устанавливаться на той же монтажной линейке.

4. УЗИП должен сохранить работоспособность при максимально больших токах

Задача такого рода типична для особо ответственных объектов, где требуется высокая надежность работы электронного оборудования в грозовой обстановке.

Приходится учитывать, что монтажный шкаф не резиновый. Места в нем всегда не хватает. Все элементы УЗИП стараются разместить в корпусе, который может устанавливаться на обычную монтажную линейку. Тем самым резко ограничивается рабочее пространство в УЗИП. И оксидно-цинковая шайба, и стеклянный корпус разрядника имеют вполне ограниченных размеры. И тот, и другой могут быть механически разрушены при большой доле тока молнии, которая пойдет через УЗИП. Опыт эксплуатации и результаты лабораторных испытаний показывают, что на ток через УЗИП существенно больше 10 кА здесь трудно рассчитывать. Достаточно ли такого тока для большинства прикладных задач, касающихся ответственных объектов ?

Ситуация наиболее сложная, когда ток молнии устремляется к земле по минимальному числу проводников, как правило, двум (однофазная двухпроводная линия). В отечественных нормативных документах по молниезащите и в стандарте МЭК 62305 расчетное значение тока молнии устанавливается в зависимости от заданного уровня защиты. Даже для наиболее слабых уровней III и IV его амплитуда принята равной 100 кА (по 50 кА на каждый провод). Ясно, что УЗИП с допустимым током порядка 10 кА здесь не подходит. Мало пригоден он и для трехфазной 4-проводной цепи, где ток молнии в 100 кА делится в проводах по 25 кА. Фирмы - изготовители УЗИП часто идут на едва ли не узаконенный подлог, силовых путем распределяя ток молнии подходящим для них способом. Читатель может подробно познакомиться с такой техникой, прочитав уже упоминавшийся раздел о расчете тока, нагружающего УЗИП. Сейчас же достаточно отметить, что в большом числе ситуаций УЗИП на основе варистора не сможет справиться с сильной молнией. Допустимый ток через него нужно увеличить.

Как уже было отмечено, слабых элемента два. Перед большими токами пасует и сам варистор, и защищающий его газонаполненный разрядник. Стало быть устранять надо оба этих элемента. Варистор использовался, чтобы избежать режима короткого замыкания. Однако, эта проблема перестает волновать специалиста, если снабдить УЗИП дугогасящей камерой. Они давно и успешно используются, например, в воздушных выключателях высокого напряжения. Чтобы оборвать электрическую дугу между контактами выключателя подается газовое дутье. Поток газа растягивает и охлаждает дугу до полного ее гашения. Нечто подобное можно сделать и в камере УЗИП. Правда, задача не самая простая из-за очень малых габаритных размеров устройства. Каждая фирма-изготовитель решает ее по-своему. На рис. 5 поперечные разрезы двух камер. Одна из них (камера А) использует технологию RAC. По этой технологии дуговой канал разбивается на серию искровых промежутков, в каждом из которых возникает приэлектродное падение напряжения. Когда их сумма превышает рабочее напряжение силовой цепи, сопровождающий ток гаснет. Камера Б реализует технологию RADAX Flow. Она выполнена из специального газогенерирующего материала. Разлагаясь при контакте с горячим дуговым каналом, он и создает поток газа. Дуга растягивается по внутренним тонким каналам и потому гаснет при относительно низком номинальном напряжении электрической сети. Как правило, это происходит очень быстро, в течение первого полупериода рабочего напряжения. За короткое время гашения при токе к.з. в 50 кА не успевает сгореть даже предохранитель на 20 А (его специально включают в цепь при испытаниях с рекламными целями)!

Рис. 5 Пример исполнения дугогасящих камер УЗИП

Рис. 5 Пример исполнения дугогасящих камер УЗИП

Разработать хорошую дугогасящую камеру технологически очень непросто. Это всегда секрет фирмы. В этой статье нет смысла сопоставлять различные решения. Важно лишь отметить, что сегодня сопровождающий ток к.з. в 50 кА успешно гасится УЗИП серийного производства и потому от использования варисторов можно отказаться, во всяком случае в устройствах с предельно большой пропускной способностью..

При устраненном варисторе не представляет интереса и газонаполненный разрядник. Все равно большой импульсный ток молнии он пропустить не в состоянии. Много надежнее разрядник с воздушным зазором, который способен работать при на порядок большем импульсном токе. Ток в 100 кА для него не предел. Чтобы снизить напряжение срабатывания такого разрядника, как правило, используют трехэлектродную систему с принудительным поджигом.

Малогабаритные разрядники с воздушными искровыми промежутками на большие токи молнии успешно освоены рядом зарубежных фирм. Их система дугогашения успешно справляется с сопровождающим током к.з. до 50 кА.

5. Поврежденный разрядник не должен прерывать работу защищаемого оборудования

В справедливости поговорки ”аппетит приходит во время еды” не приходится сомневаться. Расширив рабочий диапазон тока молнии и успешно справляясь с большими сопровождающими токами к.з., разрядники на основе воздушных искровых промежутков все-таки не гарантируют абсолютной надежности. Любое техническое устройство рано или поздно может отказать. При этом далеко не всегда отключение поврежденной электрической цепи можно поручить входному электромеханическому автомату. И дело не только в его относительно медленном действии. Сработав, автомат прервет электроснабжение защищаемого оборудования и прекратит его нормальную работу. Часто это совершенно недопустимо. Решение напрашивается само собой и в принципиальном отношении оно вполне очевидное - в цепи УЗИП должен быть установлен плавкий предохранитель (рис. 6).

Рис. 6 УЗИП коммутирующего типа с плавким предохранителем

Рис. 6 УЗИП коммутирующего типа с плавким предохранителем

Совсем нетрудно подобрать плавкую вставку, что пропустит нужный по величине импульсный ток молнии. Экспериментальные данные на рис. 7, заимствованные из [1], позволяют оценить предельные значения тока молнии 10/350 мкс, которые вызывают сгорание или даже взрыв предохранителя. Вопрос в другом. Как поведет себя такой предохранитель при воздействии сопровождающего тока к.з.? Ток молнии в России если и предопределяется, то, Ильей-Пророком, но никак не человеком, а ток к.з. трансформатором, что установлен персоналом на ПС . Трудно рассчитывать что им удастся согласовать эти токи.

Рис. 7 Импульсные характеристики gG предохранителя для тока 10/350 мкс

Рис. 7 Импульсные характеристики gG предохранителя для тока 10/350 мкс

Если выбрать предохранитель с запасом по импульсному току, он вполне может отказать в работе, отключая ток к.з. Выбор по току к.з. способен привести к бесполезному срабатыванию предохранителя от импульсного тока молнии, который на деле не представлял бы для УЗИП никакой опасности. Из двух зол приходится выбирать меньшее.

Технические руководства обязательно обращают внимание на выбор предохранителя по импульсному току молнии, но почему-то пренебрегают анализом его работы при обрыве сопровождающего тока к.з. Это крайне неосмотрительно. Реагируя на ток к.з., предохранитель обязан опередить в реакции на него входной автомат. Иначе вместо отключения поврежденного УЗИП будет отключена подача электроэнергии к защищаемому устройству. Подобная операция в этом разделе рассматривается как совершенно недопустимая.

Любой предохранитель сгорает с выдержкой времени, которая нужна для его разогрева. С увеличением тока через плавкую вставку это время снижается. Темп снижения определяется ампер-токовой характеристикой. Как пример она показана на рис. 8 для gG предохранителей универсального назначения. Верхняя горизонтальная строка на кривых дает номинальные токи предохранителей. Чтобы опередить входной автомат,

Рис. 8 Ампер-секундная характеристик gG предохранителей обычного назначения

Рис. 8 Ампер-секундная характеристик gG предохранителей обычного назначения

предохранитель должен сгореть по крайней мере за 0,01 с. Нужный для этого ток легко найти по кривым рис. 8. Так, для предохранителя в 100 А такой ток к.з. должен быть несколько больше 2000 А, а для предохранителя на 315 А – 10000 А. Он вполне может оказаться недостижимым из-за малой мощности питающего трансформатора, Плавкая вставка не успеет сработать своевременно. Ее опередит входной автомат и электроснабжение защищаемого объекта прервется. Поскольку в рассматриваемой задаче подобное недопустимо, приходится сознательно выбирать плавкую вставку с меньшим номинальным током. От этого защитное устройство уже не будет работать со 100%-ной надежностью. При каких-то достаточно больших, но совершенно безопасных для УЗИП токах молнии он будет ошибочно отключен сгоревшей плавкой вставкой и оставит оборудование без защиты.

Как видите, идеального решения нет.

6. УЗИП должен защищать оборудование с низкой электрической прочностью

Особых проблем не предвидится, если доля тока молнии в электрической цепи мала, равно как и сопровождающий ток. Тогда удается применить газонаполненный разрядник с варистором или разрядник на основе импульсных полупроводниковых диодов (TVS-диод, супрессор, полупроводниковый ограничитель напряжения – эти названия используются в справочной литературе), Как уже отмечалось, в диодах используется явление лавинного пробоя p-n перехода, который быстро восстанавливает свои свойства после снятия высокого напряжения Различают двухнаправленные и однонаправленные диоды (рис. 9). Последние в состоянии работать с напряжением только одной полярности.

Рис. 9 Вольтамперная характеристика защитного полупроводникового диода

Рис. 9 Вольтамперная характеристика защитного полупроводникового диода

Благодаря малому времени срабатывания (доли наносекунды) диодные ограничители преимущественно используются в высокочастотных цепях и для защиты интегральных схем. Этому также способствует их малая собственная емкость (до долей пикофарады при малом пропускном токе) и малые габаритные размеры. Номенклатура современных диодных ограничителей исключительно велика, равно как и диапазон электрических параметров. По рабочему напряжению они охватывают диапазон от единиц до сотен вольт. Столь же широк диапазон токов, (до сотен ампер), которые пропускают без повреждения диоды в режиме пробоя. Правда, увеличение пропускной способности неизбежно ведет к росту паразитной емкости p-n перехода, что ограничивает использование прибора в высокочастотных цепях.

Ситуация меняется, когда электронный блок стоит в силовой электрической сети, а его собственная электрическая прочность заметно меньше остального электрического оборудования, скажем, она не превышает 1,5 кВ, тогда как собственно электрическая цепь выдерживает 4 кВ. Ясно, что здесь не обойтись УЗИП класса I с ограничением помехи на уровне 4 кВ, Далее потребуется снизить ее хотя бы до 1,5 кВ, что характерно для УЗИП класса III. Еще совсем недавно задача решалась “в лоб.”. За УЗИП класса I на основе искрового воздушного разрядника с эффективной дугогасящей камерой устанавливался УЗИП класса II на основе варистора, а затем, если необходимо, и УЗИП класса III на основе варистора или импульсного диода. В такой ступенчатой системе первый УЗИП поглощал основную долю энергии, доставленную током молнии. Два других, практически не рассеивая энергии, доводили напряжение наводки до безопасного уровня.

Принципиальная схема последовательного включения УЗИП показана на рис. .10

Рис. 10 Организация защиты при помощи последовательного включения УЗИП

Рис. 10 Организация защиты при помощи последовательного включения УЗИП

Приходится еще раз напомнить о дефиците места в монтажном шкафу. А здесь вместо одного приходится устанавливать не только три прибора, но еще и примерно 10-метровые отрезки кабелей или сосредоточенные катушки с аналогичной индуктивностью. Они необходимы для обеспечения селективной работы УЗИП которые должны включаться строго поочередно от I до III классов. Явно мало привлекательная затея.

Рис. 11 УЗИП класса I + III

Рис. 11 УЗИП класса I + III

На фото рис. 11 УЗИП, созданный по современной технологии. Класс этого прибора следует обозначить как I + III. Основанием для этого являются следующие параметры

  • Импульсный ток 10/350 мкс – 25 кА на фазу,
  • Номинальный разрядный ток 8/20 мкс – 25 кА на фазу,
  • Гашение дуги сопровождающего тока – до 50 кА,
  • Уровень напряжения защиты – меньше 1,5 кВ/

Дугогасительная камера УЗИП построена по уже упоминавшейся технологии RADAX Flow. Налицо экономия монтажного пространства и существенное повышение надежности функционирования.

Экономия рабочего пространства в монтажном шкафу определяет конструктивное исполнение большинства современных УЗИП. В одном корпусе объединяются не только управляемый разрядник и дугогасящая камера. Там же нередко размешается и плавкий предохранитель с оптимально подобранными параметрами. Все это, естественно повышает цену прибора. Именно поэтому важно правильно определить свои потребности и обойтись без неоправданного шика. Скорее всего объем защиты сформулирует заказчик. Ему лучше известна технология, которую должно обеспечивать защищаемое оборудование. Это поможет решить проблему выбора типа УЗИП, но не оценку его параметров, в первую очередь, по предельно допустимому току молнии. Здесь уже трудно обойтись без расчетов. Их методика для импульсных токов разработана еще в начале прошлого века и не представляет проблем для современной вычислительной техники. Тем не менее, вопрос заслуживает дополнительного внимания, потому что в официальных изданиях появились рекомендации по априорной оценке доли тока молнии, которые якобы не нуждаются в расчетах. Как правило, там полностью игнорируется теория электротехники, наука хорошо развитая и многократно подтвержденная практическим опытом.

 

Смотрите также: