Вебинар "Когда и какие УЗИП устанавливать?" Страница 3

Текст вебинара. Страница 3

Быстрая навигация по слайдам:

Включение УЗИП в защищаемую цепь

Теперь самый главный вопрос: а как включать УЗИП в электрическую цепь? Многие фирмы даже устраивают курсы повышения квалификации, показывая инженерам как это надо делать. Смотрите, защищаемый элемент. Я ставлю УЗИП. Теперь УЗИП должен защитить эту цепь, но УЗИП может не сработать. Он может сгореть, он может не погасить сопровождающий ток, поэтому хочу я или не хочу, но в последовательность с УЗИП я должен поставить какой-то коммутирующий элемент, который должен отключить у меня УЗИП, когда он будет не исправен. Ни в коем случае нельзя, чтобы этим элементам был какой-то автомат, которые стоят в низковольтных цепях. Этого делать нельзя категорически! По какой причине? Причина очень простая. Главным элементом любого автомата является реле максимального тока. Реле максимального тока – это катушка. Катушка обладает индуктивностью. И если вы такой элемент сюда включите, то эта катушка будет находиться последовательно в этой цепи. И через эту цепь пойдет ток молнии. Но индуктивность катушки, помноженная на производную от тока молнии, это и есть то дополнительное напряжение, которое возникнет на катушке. Представьте себе, что у вас мизерная катушка и имеет индуктивность всего в 1 мкГн, но при крутизне тока молнии на 10¹¹ А/с, которая нормирована в нормативных документах, на этой катушке появится напряжение в 100 кВ. 10^-6 умноженное на 10¹¹ будет 10⁵ – 100 кВ. И это напряжение в дополнение к напряжению на УЗИП будет воздействовать на эту аппаратуру. Поэтому никакой автомат сюда ставить нельзя, тогда возникает вопрос. Не будем ставить сюда автомат, поставим вот сюда, и тогда если этот прибор повредится, то автомат сработает и отключит неисправный УЗИП, но заодно он отключит и источник питания, которым питается устройство, которым вы будете защищать. Устройство уцелеет, но оно не будет работоспособным, потому что на нем не будет питания. И ни в каких автоматических цепях этого делать тоже нельзя. Что же тогда приходится делать? Приходится делать вот какую вещь. Последовательно с УЗИП приходится ставить обычные плавкие вставки. Почему именно плавкую вставку? Да по очень простой причине, потому что длина современной плавкой вставки – это сантиметр – пара сантиметров от силы.

Особенности монтажа

Смотрите, вот у меня цепь и я так включу УЗИП. Здесь будет два проводника. Представьте себе, что эти два проводника имеют размеры по полметра каждый. По полметра каждый – это абсолютно не допустимая вещь, потому что на индуктивности 0,5 мкГн на каждой может навестить напряжение в десятки киловольт, которые будут действовать совместно с УЗИП на электрическую цепь. И поэтому такое соединение абсолютно не допустимо. Приходится ставить УЗИП таким образом для того чтобы категорически убрать то напряжение, которое добавляется из-за индуктивного падения напряжения на проводах. Фирмы, которые занимаются обучением персонала, как включать УЗИП, на это дело обращают самое пристальное внимание. И этот вопрос является вопросом ключевым. Ключевым является и ещё один вопрос. Представьте, что у вас стоит УЗИП, вот здесь аппаратура, а проводник имеет длину метров 20, тогда за счёт паразитной индуктивности и паразитной ёмкости такой цепи у вас возникает при срабатывании УЗИП высокочастотные колебания. И эти высокочастотные колебания как минимум удваивают то напряжение, которое будет на УЗИП. Поэтому делать эти соединительные провода от УЗИП до защищаемой аппаратуры длиной хотя бы больше 10 метров крайне не желательно. И этому тоже старательно обучают.

Что требуется от плавкой вставки?

Теперь третий момент, третий момент вот какой. А какие плавкие ставки выбирать, чтобы сработал УЗИП? У плавких ставок обычного исполнения есть токи, при которых они сгорают при воздействии импульсного тока молнии. Посмотрите, например, плавкая вставка на ток 100 А сгорает при импульсном токе около 10 кА. А плавкая вставка на 160 А сгорает при импульсном токе 20 кА и так далее. А при импульсном токе 50 кА плавкая вставка не только сгорает, она взрывается. А взрыва плавкой вставки допустить ни в коем случае нельзя. Поэтому когда вы выбираете УЗИП, для этого УЗИП вы должны выбрать и плавкую вставку, такую чтобы она нормально пропускала импульсный ток, а при токе короткого замыкания она бы сгорала, не взрываясь, и благополучно отключала электрическую цепь. И это один из тех моментов, которые обязаны выполнять проектировщики.

Многоступенчатая защита

Теперь ещё об одном моменте, на который не могу ни обратить внимание, но на который не обращают ни малейшего внимания нормативные документы. Представьте себе, что у вас электрическая цепь, в которую затекает большой ток молнии. Для того чтобы этот ток пропустить вы берёте УЗИП, испытанный по классу I, например, УЗИП на основе разрядника и ставите его. Но этот УЗИП на основе разрядника имеет напряжение срабатывания, например, 2,5 кВ. А аппаратура, которая у вас здесь стоит, имеет напряжение срабатывания 1 кВ. И совершенно ясно, что УЗИП её не защитит. Тогда вам приходится следом за УЗИП класса I ставить УЗИП, испытанный по классу II. Как правило, УЗИП на основе варистора, у которого напряжение стабилизации будет ниже, чем 1 кВ. А иногда за ним приходится ставить и третий УЗИП класса III, который будет иметь ещё меньшее напряжение. Когда вы все это так расставили, теперь важна следующая вещь. Очень важно чтобы у вас эти УЗИП срабатывали строго очерёдно. Сначала сработал УЗИП класса I, потом УЗИП класса II, потом УЗИП класса III и так далее. Если вы этого не сделаете, если например УЗИП класса II сработает раньше, чем УЗИП класса I, то у вас весь ток молнии пойдёт через этот непредназначенный для этой цели УЗИП. Чтобы такого не было, фирмы-изготовители придумали следующую вещь, они говорят, что нельзя ставить УЗИП просто параллельно один с другим. Между ними надо поставить развязывающий элемент – индуктивность. Роль этой индуктивности может выполнять либо специально сделанный соленоид, либо это может быть провод длиной примерно в 10 метров, у которого будет индуктивность примерно 10 мкГн. Очень часто УЗИП класса I прямо выпускается со встроенной внутри него этим самым дросселем. Всё это правильно и всё это хорошо, но, к сожалению, это не всегда правильно и не всегда хорошо. В чём дело? Что нужно для того чтобы УЗИП класса I сработал? Нужно чтобы падение напряжение на УЗИП класса II и на этой индуктивности было бы больше чем напряжение срабатывания разрядника УЗИП класса I. Только тогда он и сработает. Если этого не произойдет, УЗИП класса I останется бесполезным, он не сработает просто. Но напряжение на индуктивности, сделанное в виде провода или соленоида определяется двумя параметрами величиной этой индуктивности и крутизной импульса тока, которая протекает. Если вы ориентируетесь крутизной тока молнии в чистом виде, у вас всегда наберётся большое падение напряжения на этой самой индуктивности и у вас УЗИП класса I сработает. Но мы на прошлом семинаре разбирали, что когда импульс перенапряжения попадает по подземным коммуникациям или попадает по воздушным линиям с перезагрузкой, то у вас ток молнии имеет очень пологий фронт. И этот фронт может иметь длительность не 10 мкс, не 1 мкс, а пару сотен микросекунд. И тогда падение напряжения этой индуктивности оказывается недостаточным для того чтобы УЗИП класса I сработал. И эту неприятность вообще не принимают во внимание фирмы, которые изготавливают УЗИП. Они старательно об этом забывают. А вы забывать об этом не должны. И оказывается, воздействие пологих импульсов напряжения на такую ступенчатую защиту может быть очень опасным явлением. И нужно тщательно посмотреть, как будут вести себя приборы для того чтобы они работали в правильной последовательности. Наконец есть ещё один момент – это положительные молнии. Их немного, их всего 10 % у нас в России от полного числа молнии. Но типичная длительность фронта такого положительного импульса может быть 100 мкс. И никакого нужного падения напряжения на этой индуктивности от этой молнии не будет. И это снова прошло через все нормативные документы без всякого следа, а вам об этом надо помнить (слайд 15).

И ещё об одной вещи я вам скажу, понимаю, что и свое время я уже перерасходовал, но всё-таки ещё одну вещь я вам скажу. Давайте с вами вернемся сюда, вот стоят УЗИП, у меня стоят плавкие вставки, вот у меня повредился УЗИП, сработала плавкая вставка и его отключила. Что говорит фирма-изготовитель? Ну и что, и отключила, прошел сигнал на пульт управления. Пришёл оперативный персонал, вытащил неисправный УЗИП, вытащил неисправную плавкую вставку, поставили новую. Времени у них вполне достаточно, потому что удар молнии в типовой объект будет раз в 10 лет или раз в 30 лет. Может не спеша прийти и заменить неисправное всё. Это ещё одно враньё, которое фирмы-изготовители не хотят принимать во внимание. Мы на самом первом вебинаре говорили, что подавляющее число отрицательных молний, а их у нас большинство, многокомпонентные. Не один импульс тока пойдет через вашу цепь, а через вашу цепь может пойти несколько импульсов тока, потому что 85 % молний будут вести несколько импульсов. Первый импульс уничтожил ваш УЗИП, сгорел предохранитель. Электрическая цепь уцелела, но она теперь осталась без защиты. А следующий импульс придёт в среднем через 60 мс – 80 мс и никакой оперативный персонал не успеет защитить ваше оборудование. УЗИП по настоящему должны быть рассчитаны на многокомпонентные молнии, но их на многокомпонентные молнии до сих пор никто не защищает. Я могу сказать, у меня была поездка в одну из серьёзных фирм, где я предлагал, поставить работу потому как поведут себя УЗИП, когда на них будут воздействовать многокомпонентные молнии. И что делать, чтобы эти УЗИП оставались при многокомпонентных воздействиях. Понимания я не добился. Наверное, на этом я и закончу, потому что я истратил уже лишнее время. Если есть какие-нибудь сильные важные вопросы, то я готов на них ответить.

— Эдуард Меерович, вопросов достаточно много и они объёмные. Уточните, сколько времени у вас есть?

— Давайте, 20 минут я могу отвечать.

Блок вопросов и ответов

— Хорошо, тогда начнём. Было несколько вопросов, я скажу на память. Существуют УЗИП, которые объединяют в себя несколько классов (I и II, II и III), что вы можете по этому поводу сказать?

— Это очень простая вещь. Что такое УЗИП класса I+II? Это УЗИП, который по пропускной способности соответствует испытаниям по классу I, то есть он испытан мощным импульсом тока 10/350 мкс. А по напряжению защиты он соответствует классу II, а то и классу III, то есть у него напряжение защиты где-то 1 кВ – 1,5 кВ или 1,25 кВ, а иногда и ещё ниже. Это нормальный добротный прибор, который можно смело использовать.

— Хорошо, спасибо! Ещё уточнение, ещё аналогичный вопрос был от нескольких слушателей: «Какие есть особенности для использования УЗИП в медных сетях Ethernet с PoE и RS-485? На что обратить внимание при выборе?». Можете ли это прокомментировать?

— Я не могу это прокомментировать, потому что я не понимаю сути вопроса. Расшифруйте, о чём идёт речь?

— Может это ещё подскажет: «Какие классы УЗИП можно использовать в слаботочных сетях?».

— Я с вами говорил вот о чём, если у вас есть слаботочные цепи, то в них, конечно, ставить желательно УЗИП на основе варистора, потому что они дешевле и потому что они не требуют систем дуг гашения. Но я понимаю так, речь идёт не столько о варисторных низковольтных цепях, сколько речь идёт о низковольтных высокочастотных цепях, об их защите. Защита высокочастотных цепей, УЗИП на основе оксида цинка не годятся из-за того, что они имеют большую паразитную ёмкость. Эта паразитная ёмкость искажает частотную характеристику цепи и в результате этого дела эта цепь перестает нормально функционировать. Для того чтобы защитить высокочастотные цепи, как правило, используется почти во всех странах УЗИП на основе высокочастотных ограничительных диодов. Эти УЗИП изготовляются в специальном исполнении с коаксиальными разъёмами для того чтобы исключить отражение. И эти УЗИП выпускаются специально для установки в высокочастотных цепях, и на таком УЗИП будет обязательно поставлена, для какого частотного диапазона какой УЗИП предназначен. Что там есть проблемного? Проблемного там вот что: эти УЗИП на основе ограничительных диодов, я ещё раз повторю, они имеют не очень большую пропускную способность, если у них маленькие габариты. И пропустить большой ток молнии они не в состоянии, они сгорят от большого тока молнии. Если вам надо пропускать большой сопровождающий ток, если вам нужно это, вы увеличиваете размер УЗИП. Они есть, например, на токе 600 А, но у такого УЗИП получается большая площадь в момент перехода, у него получается большая паразитная ёмкость. Из-за этой большой паразитной ёмкости он заваливает тот сигнал, который по этой цепи транспортирует. И здесь приходится сложным образом варьировать, это очень непростая задача, но в большинстве случаев она решается, потому что не так уже много у вас высокочастотных цепей, в которые попадает большой ток. Наверное, так.

— Хорошо, спасибо. Ещё вопрос: «Как защитить оборудование от перенапряжения, которое придёт через ГЗШ (PEN шина)? Судя по схеме подключения УЗИП защищает только фазные проводники (система TN-C) или фазные проводники и N проводник (система TN-S).

— Это не так. На нулевой провод четырех проводной цепи, как правило, обязательно ставится ещё четвертый УЗИП. Это я просто схему такую подхватил, но на нулевом проводе обязательно ставится УЗИП.

— Сюда относится вопрос или нет: «Прошу пояснить, что фактически представляет схема подключения (предпочтительно)». Это видимо слайд такой был (слайд 16).

— Сейчас я вам скажу. Я поясню, в чём дело, дело заключается в том, чтобы УЗИП ввести в электрическую цепь как можно более короткими соединительными проводами. И вот во всех наставлениях на этот счёт, разработанными самыми разными фирмами, делается вот какая вещь. Вот идёт цепь, она подходит наклонно к УЗИП и наклонно уходит из УЗИП. И при такой штуке у вас паразитная индуктивность, она практически исчезает. Но в некоторых случаях такое соединение сделать не удается в шкафу, и тогда они предлагают фирмам-изготовителям такую цепь. У вас идет один проводник, а второй подходит сюда и идёт в обратном направлении. В результате на этой длине у вас есть два проводника с одинаковой длиной, с одинаковым током противоположно направленным. И индуктивность всей системы в целом, она оказывается равной нулю. У вас только этот проводник выносит паразитную индуктивность. Вот почему на этой схеме написано предпочтительно и в российских нормативных документах и в европейских, потому что здесь вообще ничего лишнего нет, а здесь этот кусочек. Вот в чём дело. Понимаете, эти фирмы, чтобы показать насколько это серьёзно берут и делают такое соединение в высоковольтной лаборатории и здесь ставят защищаемые элементы (проводники по полметра) дают мощный импульс тока и только искры летят из защищаемого элемента. Потому что падение напряжения на этих двух кусочках по полметра длиной достаточно для того чтобы сжечь защищаемый прибор целиком. А потом ставят такое соединение, и прибор остается целым. Когда человек на это посмотрит, то скажет, что длинными проводниками больше соединять не будет.

— Ещё уточнение: «Применение плавких вставок для многоэтажной системы УЗИП будет удорожать систему. Как быть? Сам УЗИП для дорогостоящего оборудования, распределённого по объекту, уже значительно удорожает систему, а тут ещё и плавкие вставки».

— На счёт плавких ставок давайте не передергивать. Цена плавкой вставки две копейки с половиной, а то, что она усложняет цепь – да, правильно. Но сегодня очень часто выпускают УЗИП, в которых плавкая вставка вставлена в корпус прибора, она внутри. Мне не кажется, что это уже очень хорошо, но фирмы, которые это делают, они говорят, что не нужно делать никакого монтажа в монтажном шкафу, во-вторых, вы уже один раз заплатили и платить не за что не надо, хотя за плавкую вставку с вас содрали деньги. Но вы правы, но выхода нет, и приходится это делать. Приходится это делать, и ничего другого нет. Вы знаете, когда я в первый раз попал на предприятие, где хорошо защищены электрические цепи, если по честному, то мне плохо стало, потому что я увидел шкафы, в которых стоят сотни четыре этих самых УЗИП со всеми вытекающими отсюда последствиями. И мне с гордостью говорят: «Смотрите, какая у нас хорошая защита!». Понимаете, деться тут некуда, за всё хорошее надо платить.

— Хорошо, спасибо! Шамиль ещё уточняет: «Не понятна разница между схемой «недопустимо» и «возможно». Всё же есть некоторые задействованные участки кабеля. То есть в случае «возможно» тоже сгорит? Из-за падения напряжения на участке кабеля?».

— Вы понимаете, какое дело, нарисовал эти схемы не я, их нарисовал стандарт МЭК. Что они хотят сказать? Они хотят сказать следующую вещь, если вы будете делать в лоб («Недопустимо»), то у вас наверняка будут большие наводки. Если будете делать по-другому («Предпочтительно»), то у вас будут наводки минимальны. Если нет выхода, то можно делать так («Возможно»), но это хуже чем правильно. Вот собственно и всё. А этот рисунок сто процентный перевод нормативного документа по электромагнитной совместимости из стандарта МЭК. Конечно, в идеале нужно делать так («Предпочтительно»), но далеко не всегда так можно сделать.

— Хорошо, спасибо. Ещё вопрос: «Можно ли ставить вместо предохранителя автоматический выключатель? Если да то, как его выбирать?» (слайд 15).

 — Я категорически говорю, нет! Я с этого начал. Что такое любой автоматический быстродействующий выключатель? Быстродействующий автоматический выключатель – это реле максимального тока. Что такое реле максимального тока? Реле максимального тока – это катушка, в который втягивается сердечник. У этой катушки индуктивность будет исчисляться десятками, а то и сотнями микрогенри. Падение напряжения на такой катушке будет колоссальное. Категорически нельзя использовать никакой автомат. Я ещё раз вернусь к рисунку для того, чтобы не заморочить голову. Смотрите, если я ставлю вместо этого предохранителя автомат, то напряжение на этом автомате суммируется с напряжением на УЗИП и попадает на защищаемое оборудование. Этого делать категорически нельзя. Поставить автомат можно сюда вот так, но при его срабатывании у вас этот прибор останется с отключенной цепью, по которой идёт что-то к этому прибору. Если вас это устраивает, если вы можете прервать работу этого прибора, скажем, на 5 минут пока сюда кто-то придет и этот автомат включит, то сюда его поставить можно. Но поставить его сюда ни в коем случае нельзя, потому что напряжение на катушке индуктивности суммируется с напряжением на УЗИП и наверняка выведет из строя всё, что вы собрались защищать.

— Спасибо. Александр попросил ещё раз уточнить назначение плавкой вставки: «Она нужна для отрезания сопутствующего тока или для защиты УЗИП?».

— Спасибо. Коллеги, время заканчивается, вопросы от вас ещё есть и если ещё кто-то не написал вопрос, напишите в чат, мы всё это сохраняем и как сказал Эдуард Меерович, мы направим ему, и он по возможности постарается ответить. Мы соответственно либо далее вам отправим ответы, либо если вопросов будет достаточно много, то возможно мы проведем отдельную встречу с Эдуардом Мееровичем, и он на эти вопросы ответит дополнительно.

— Только я ещё раз прошу не считать меня всезнайкой. Я не смогу ответить на вопросы, которые касаются специфики защиты какой-то особой аппаратуры. Понимаете? Я эту аппаратуру не знаю, и ответить я, конечно, не смогу, но за это извините. А лепить что-то я не хочу.

— Хорошо. Коллеги, ещё раз всем огромно спасибо за участие. Пишите свои вопросы, пишите их в чат или во вкладку «Вопросы», мы всё это сохраним, обработаем и направим Эдуарду Мееровичу. Эдуард Меерович, вам большое спасибо за выступление.

— Спасибо, во-первых, вам Анатолий за помощь, но самое главное спасибо за то, что я так понимаю, люди этим интересуются и хотят ставить УЗИП так, чтобы от них была польза. Здесь я повторяю то, что я повторяю всё время. Нельзя антибиотиком лечить насморк, нельзя ставить УЗИП туда, где они не нужны. Убедитесь, что здесь невозможно обойтись без УЗИП и тогда ставьте его. Мое большое пожелание на этот счёт. Спасибо за внимание!

— Спасибо! До свидания!

Спасибо за внимание

Вебинар "Программное обеспечение для расчёта надёжности молниезащиты любого объекта за 30 минут." Страница 3 Вебинар "Молниезащита больших территорий: парки, площадки, территории заводов." Страница 1 Вебинар "Молниезащита больших территорий: парки, площадки, территории заводов." Страница 2 Вебинар "Молниезащита больших территорий: парки, площадки, территории заводов." Страница 3